Практически каждый месяц появляются сообщения о том, что крупнейшие автомобильные компании в ближайшее десятилетие намерены отказаться от традиционных бензиновых и дизельных двигателей. Такие заявления уже сделали, например, крупнейшие корпорации Ford и Volkswagen. Масштабные программы производства автомобилей на электрических батареях имеют сегодня практически все крупные производители.
Более того, о запрете бензиновых двигателей задумались и руководители различных стран. Например, правительство Великобритании объявило о том, что продажа автомобилей с двигателями внутреннего сгорания на территории Соединенного Королевства будет полностью запрещена с 2040 года.
Таким образом, автомобили, использующие альтернативные источники энергии - это уже не экзотика, а объективная реальность.
Однако, здесь стоит сказать, помимо уже хорошо известных электрокаров (таких, как, например, почти уже культовая Tesla) - существует еще одна ветвь экологически чистого автомобилестроения. Это - водородные автомобили.
Причем, именно водородные автомобили - обладают преимуществами перед традиционными электрокарами.
Главными проблемами автомобилей с аккумуляторными батареями являются:
1. Быстрая разрядка на морозе.
2. Относительно невысокий - 3-6 лет срок службы аккумуляторной батареи
3. Высокая стоимость обслуживания.
Автомобили на водороде - в значительной степени лишены таких проблем. Водородные топливные ячейки способны служить не менее 8–10 лет и практически не нуждаются в обслуживании. По своему КПД они оставили обычные бензиновые моторы далеко позади — в среднем 45 против 35%, работают без вибраций и шума, а баллона размером со стандартный бензобак им хватает на то, чтобы проехать 500–600 км.
Любопытно, что первый водородный автомобиль появился еще в 1979 года. Выпущен он был компанией BMW на базе знаменитого седана 520 в кузове E12.
Основной причиной, по которой баварцы задумались тогда над производством автомобилей на альтернативном топливе - стал нефтяной кризис, разразившийся в середине 70-х. Арабские страны заморозили поставки нефти в страны Европы и США, цены на нефть резко выросли. К сожалению (с точки зрения развития альтернативных топливных технологий) нефтяное эмбарго арабских шейхов быстро сошло на нет и уже в начале 80-х начался новый цикл снижения цен на нефть. В итоге - в мюнхенском концерне на некоторое время потеряли интерес к водородным автомобилям и вернулись к этой теме - лишь в 2007 году. Тогда BMW выпустила партию из ста автомобилей Hydrogen 7, сделанных, как понятно из названия - на базе представительского седана 7-ой серии. Несмотря на то, что проект сопровождался мощной рекламной компанией с привлечением голливудских звезд первой величины, продажи, что называется не пошли. Технические характеристики водородной - а если быть совсем точным "полу-водородной" семерки BMW были - так себе. Гибридная модель сжигала водород в камере сгорания, и газового баллона в 8 кг хватало всего на 200–250 км.
Тем не менее, как известно - отрицательный результат - это тоже результат. И уже через несколько лет другие автомобильные корпорации начали развивать водородные технологии. А BMW уже в третий раз вернулась к производству автомобилей на водороде.
Сейчас автопроизводители серийно выпускают автомобили на водородных топливных ячейках, использующих топливо более эффективно: в результате электрохимической реакции они вырабатывают энергию, которая подается на электрический двигатель. Первым таким автомобилем стал Hyundai ix35 Fuel Cell, поступивший в продажу в 2013 году.
Уже в 2014-м Тойота начала выпуск Toyota Mirai, которая несколько лет являлась одним из бестселлеров мирового водородного автомобилестроения. С момента начала производства Mirai первого поколения в мире было продано около 10 тыс. таких седанов, из них более 6 тыс. в США и еще 3,5 тыс. в Японии.
Впрочем, в 2020-м корейцы из Huyndai все-таки серьезно потеснили Toyota. По данным ресурса Business Korea в прошлом году 73,4% продаваемых в мире автомобилей на водороде пришлось на долю Hyundai Motor.
Водородным флагманом Hyundai является сегодня модель Neхо. В 2020 году ее продажи выросли более чем на 60%.
Третье место по продажам занимает компания Honda со своей моделью Honda Clarity.
А что же концерн BMW, который в свое время первым начал заниматься автомобилями на водородном топливе?
А BMW планирует в 2022 году серийно запустить водородный кроссовер i Hydrogen Next, построенный на базе BMW X5. Силовая установка автомобиля состоит из топливных ячеек, баллонов для хранения водорода, конвертера, электромотора и батареи. Посредством электрохимической реакции в ячейках водородное топливо преобразуется в электроэнергию, которая накапливается в батарее, питающей двигатель. Мощность водородных ячеек — 125 кВт (170 л.с.). Баллоны высокого давления (690 атм.) скомпонованы под полом, в них можно накапливать до 6 кг газа. Электродвигатель и батарея взяты от перспективного электро-кроссовера iX3, они установлены в районе задней оси, мощность двигателя — 275 кВт (369 л.с.). Ведущими у i Hydrogen Next являются только задние колеса, полный привод не предусмотрен в принципе. У машины также есть система рекуперации энергии торможения. Что интересно - водородная система этого BMW разработана совместно с Toyota.
Конечно пока у водородных автомобилей (впрочем, как и у электромобилей) довольно много критиков. основные проблемные места это высокая стоимость таких автомобилей и неразвитость системы заправок. Впрочем, с этими проблемами в свое время сталкивались и производители электрокаров. Не правда ли?
Зато использовать водород в качестве топлива намного выгоднее, чем обычный бензин. Энергоемкость одного галлона (4,54 л) бензина и 1 кг водорода, эквивалентного ему по объему, почти одинакова: 130 против 130–140 мДж. Галлон бензина в США стоит около $2,90, 1 кг водорода обойдется дороже — в $8,6. Однако если учесть, что термодинамическая эффективность бензина составляет 20–25%, а водорода — 60% и более, получится, что топливные ячейки в 2,5–3 раза эффективнее двигателя внутреннего сгорания. А значит, на том же объеме топлива водородные автомобили смогут проехать в 2,5–3 раза дольше.
В следующих статьях на нашем канале, мы более подробно рассмотрим особенности использования автомобилей на водородном топливе, сравним различные модели и технологии. И вообще - будем держать Вас в курсе того, что происходит в водородном автомобилестроении.