У автомобилей на топливных элементах много преимуществ. Их использование не требует изменения привычек и является детской забавой, как и в случае с дымовыми газами. Технически это электромобили. Их высокая стоимость - их самое большое препятствие, но у Bosch есть план, как это исправить.
Немецкая компания Bosch - один из важнейших мировых поставщиков автомобильных решений. Он вошел золотыми буквами в его историю, среди прочего представив ABS, ESP и электронный впрыск топлива. Производитель высокотехнологичных компонентов недавно провел опрос. Они показывают, что пользователи медленно, но коллективно готовятся перейти на электромобили.
Однозначные выводы можно сделать из опроса, проведенного среди европейцев из наиболее развитых стран. Если бы участники поменяли машину сейчас, большинство выбрало бы двигатель внутреннего сгорания. Но что касается ближайшего будущего, более двух третей из них полагают, что они будут водить электромобиль. Около трети считают, что автомобили на топливных элементах будут лучшим решением.
Топливные элементы сочетают в себе преимущества электричества и жидкого топлива.
Как работает автомобиль на топливных элементах? Он сочетает в себе лучшие черты моделей с двигателем внутреннего сгорания и электроприводом. Его можно за несколько минут заправить на заправке и проехать более 500 км. За это время он не будет выделять никаких вредных веществ, единственный побочный продукт – это вода.
Это обеспечивается топливными элементами, размещенными в автомобиле. Их много, но те, что используются в автомобилях, относятся к типу ПЭМ. Для них характерен твердый электролит в виде полимеризованной мембраны. Их топливо - водород, а эффект - электричество. Их важнейшие преимущества: простая конструкция, небольшие размеры, низкая рабочая температура и безопасная работа.
Топливный элемент работает аналогично батарее, но вместо того, чтобы накапливать электричество и передавать его во время вождения, он вырабатывает электричество в реальном времени. В результате он имеет меньший вес и размер и не требует длительной зарядки. Комплект: бак с водородом под давлением + топливный элемент + электродвигатель - идеальное решение для автомобилей будущего.
Единственные существенные минусы - дороговизна их производства и необходимость инфраструктуры - сети водородных заправок. Он уже растет. В Европе более 150 водородных станций, и это число будет расти все быстрее и быстрее. Что касается стоимости аккумуляторов, у Bosch есть план по ее снижению в ближайшие годы.
Топливные элементы будущего: увеличение производства и снижение количества платины.
Компания уже некоторое время разрабатывает и производит стационарные твердооксидные ячейки в виде керамической вместо полимерной мембраны, так называемые SOFC .
Это отличное решение, когда вам нужен стационарный источник чистой электроэнергии, но он не подходит для автомобильной промышленности. Такие ячейки большие, для их работы требуются высокие температуры (1000 градусов С) и многочисленные и сложные системы поддержки.
Именно поэтому Bosch начал сотрудничество со шведским производителем стеков для топливных элементов - PowerCell. Вместе две компании будут разрабатывать и производить водородные элементы PEM для автомобильной промышленности. Их серийное производство должно начаться не позднее 2022 года.
Одиночные топливные элементы этого типа очень тонкие (около 1 мм) и имеют малую мощность. Поэтому их используют многослойно и штабелируют. Стек из 400 топливных элементов все еще невелик, но обеспечивает мощность 125 кВт. Если потребность выше, можно использовать несколько таких штабелей.
Грузовики откроют путь для топливных элементов.
У обеих компаний - немецкой и шведской - есть два способа снизить стоимость производства топливных элементов. Первый - запустить серийное производство и постепенно увеличивать его масштабы. Это снизит удельную стоимость. Изначально производитель намерен использовать для этого рынок грузовиков.
Топливные элементы - отличное решение для тягачей. При транспортировке грузов необходимо также перейти на использование электроэнергии, а требуемый запас хода и мощность трудно достичь с помощью аккумуляторов. Чтобы получить необходимые параметры, такие наборы были бы очень тяжелыми, и их загрузка занимала много часов.
В бизнесе время - деньги, и компании стараются не тратить его зря. Кроме того, грузовики движутся по легко предсказуемой схеме и в определенное время, поэтому для них проще подготовить необходимую сеть водородных заправок. В некоторых странах, например в Германии, уже существуют некоторые из самых популярных маршрутов.
Развитие технологий позволит минимизировать долю дорогой платины.
Второй способ снизить стоимость производства топливных элементов - это развитие этой технологии. Самый дорогой компонент таких элементов - платина. Этот редкий и дорогой металл - лучший катализатор. На данный момент для топливных элементов на одну машину требуется около 30-60 граммов платины. Bosch намеревается сократить эту долю до менее чем десяти граммов, что аналогично тому количеству, которое в настоящее время используется в каталитических нейтрализаторах автомобилей внутреннего сгорания.
Компании не раскрывают, как они хотят этого добиться, но предполагается, что это их преимущество перед конкурентами. Только в 2020 году Bosch намерен инвестировать полмиллиарда евро для достижения этой цели. Быть лидером на рынке топливных элементов при росте спроса. У производителя уже есть первые клиенты, заинтересованные в приобретении подобных решений.
Топливные элементы, созданные Bosch и PowerCell, будут приобретены американским стартапом Nikola для своих тракторов. Bosch предоставит этому производителю комплексные решения, а не только батареи ячеек. В случае высоких цен на грузовики процент ячеек намного ниже, и их легче принять на начальном этапе разработки новых технологий.
Когда стоимость их производства снизится, они также перейдут на легковые автомобили. Bosch также нашла первого производителя на этом рынке, но пока не хочет раскрывать, кто это будет. Это только начало развития массового производства данной технологии, но будущее у нее светлое.
Электромобильность - это будущее , мы от него не убежим.
Согласно исследованиям, к 2030 году не менее 20 процентов автомобилей будут работать от электричества. Достаточно небольшой части этого количества использовать топливные элементы вместо батарей, чтобы создать на них большой рынок и стабильный спрос. Топливные элементы - это решение будущего, и их роль в автомобильной промышленности, безусловно, будет расти.
Уже имеющиеся батареи топливных элементов являются заслуживающим внимания решением. Они вырабатывают постоянный ток и питают большинство электродвигателей, используемых в автомобильной промышленности. В случае легковых автомобилей около одного килограмма водорода позволяет преодолеть расстояние в 100 километров. Расширение водородных заправок и модернизация существующей сети заправочных станций - лишь вопрос времени.
Преимущества разработки этой технологии очевидны. Если мы хотим, чтобы транспорт был более экологически чистым, остановил его деградацию и уменьшил выброс выхлопных газов в атмосферу, у нас нет другого выхода в долгосрочной перспективе. Транспорт должен перейти на более безопасный для климата источник энергии.
Это электричество, и, несмотря на развитие автомобилей с батарейным питанием, во многих отношениях они никогда не могут сравниться с водородными элементами. Система привода с топливными элементами полностью климатически нейтральна, гарантирует большой запас хода и возможность быстрого пополнения энергоносителя.
Благодаря популяризации топливных элементов большинство пользователей автомобилей присоединятся к электрической революции, и в случае тяжелого транспорта водород может быть единственным решением на долгое время. Топливные элементы, используемые в грузовиках, имеют меньший общий углеродный след, чем чисто электрические аккумуляторные приводы.
Благодаря многочисленным преимуществам и экологичности топливные элементы представляют собой решение, разработка которого поддерживается и будет поддерживаться правительствами многих стран. Ключевыми рынками являются Европейский Союз, а также Китай и Северная Америка. Электромобильность - это будущее, и оно становится все ближе. Таким образом, в течение двух лет инновационные батареи топливных элементов для автомобильной промышленности начнут формироваться на производственной линии завода Bosch в Бамберге. Потому что нужно быть готовым к изменениям.
Читайте наши остальные статьи