Вопрос защиты окружающей среды все чаще становится одной из главных тем в автомобильной промышленности. С одной стороны, люди и автомобильные компании осознают пагубное влияние двигателей внутреннего сгорания на людей и природу, но с другой стороны, переход на альтернативные виды движения на практике оказывается не совсем простым.
В случае с электродвигателями зарядные станции должны быть доступны по всей стране, гражданам необходима соответствующая инфраструктура даже в домах и квартирах, а новые транспортные средства как таковые должны быть в состоянии конкурировать с двигателями внутреннего сгорания как по затратам на техническое обслуживание, так и по затратам на техническое обслуживание. запас хода и ходовые качества вообще.
Многие наверняка еще помнят, что раньше на них смотрели так же, как сегодня смотрят на автомобили с электроприводом.
Краткий исторический обзор
Водород в качестве топлива может показаться нам новинкой или, по крайней мере, малоизученным источником движения, но тот факт, что такие двигатели существовали задолго до появления известных агрегатов сгорания на основе бензина или дизельного топлива, может многих удивить. В 1807 году французский пионер Исаак де Рива сконструировал первый функциональный автомобиль с водородным двигателем. Разработка и использование водородных двигателей продолжались до конца 19 века и далее. Лишь после того, как в начале 1920-х годов были окончательно созданы двигатели внутреннего сгорания, эти силовые агрегаты исчезли из повседневной жизни людей.
Хотя в настоящее время они дорабатываются и оптимизируются параллельно с хорошо знакомыми нам электродвигателями, по сравнению с ними на рынке они представлены гораздо меньше. Причины этой тенденции, среди прочего, мы объясним ниже.
Принцип работы водородного привода
Есть много веских причин для разработки альтернативных двигательных систем. Два из них особенно выделяются, а именно зависимость от ограниченного количества ресурсов (нефти) и экологический ущерб, наносимый таким использованием.
Водород можно производить более экологически чистым способом, чем сырую нефть. Однако необходимо соблюдать определенные допущения, например, что энергия, необходимая для производства, производится экологически безопасным способом. Кроме того, побочные продукты, образующиеся в ходе этого процесса, необходимо свести к минимуму и правильно хранить, а не выбрасывать в воздух.
Помимо этих препятствий, само использование в двигателе практически нейтрально к окружающей среде – при переработке водорода не образуются вредные для нашей планеты и живущих на ней организмов выхлопные газы.
И по какому принципу работает такой двигатель?
Когда в наши дни люди говорят об автомобилях, работающих на водороде, они обычно имеют в виду так называемые автомобили на топливных элементах. Это означает, что энергия, необходимая для движения, то есть электричество, генерируется с помощью этих топливных элементов. Для этого конструкторы автомобилей используют принцип электролиза, перевернув его: вместо разделения воды на ее компоненты, то есть водород и кислород, два элемента объединяются для производства воды и тепловой энергии. И именно эта энергия затем либо непосредственно используется для привода электродвигателя автомобиля, либо накапливается в аккумуляторе и расходуется, например, при увеличении нагрузки на двигатель.
Помимо самого механизма привода, водородные автомобили используют еще и принцип рекуперации энергии. Это, в свою очередь, означает, что тепловая энергия, вырабатываемая при торможении, сохраняется в аккумуляторе без необходимости потребления топлива.
Водородный автомобиль: преимущества и недостатки
Это, конечно, лишь поверхностный обзор, но из него уже понятно, что эти типы транспортных средств по своей сути тоже являются электромобилями , но их аккумуляторы не заряжаются напрямую от источника питания. Вместо этого они используют собственное топливо, не сильно отличающееся от обычных двигателей внутреннего сгорания. Этот факт приводит к определенным большим преимуществам, но также и к определенным недостаткам этого типа привода.
Плюсы
- Водородные автомобили не имеют выбросов на местном уровне. Прилагательное «местный» существенно, поскольку указывает на то, что при работе автомобиля в воздух не выделяются никакие вредные для окружающей среды вещества, но ничего не говорит о производстве водорода.
- Наличие водородного сырья. Это особенно важно с точки зрения будущих поколений и общей жизнеспособности системы.
- Быстрая заправка по сравнению с зачастую длительной зарядкой аккумуляторов электронных автомобилей.
- Тихая и плавная езда, типичная для электромобилей.
Недостатки
- Производство водорода по-прежнему требует экологических усилий. Пока процесс производства сырья не является экологически нейтральным, даже местная эксплуатация автомобиля без выбросов не имеет большого значения. В долгосрочной перспективе это препятствие может стать одним из самых больших и, возможно, непреодолимых препятствий на пути более широкого использования автомобилей с водородным двигателем.
- Очень ограниченные возможности заправки. Эта технология пока находится в зачаточном состоянии.
- Проблемы с транспортировкой и хранением. Водород — самый маленький и легкий из всех атомов, поэтому он может проникать через различные материалы. Это увеличивает стоимость хранения элемента. К этому следует добавить то неприятное обстоятельство, что транспортировка сжиженного водорода должна происходить при температуре -253°С, что вновь увеличивает эти затраты.
- Не менее вредны для кошелька и обычно высокие закупочные цены на новые водородные автомобили. Эти автомобили не только очень редки и доступны лишь в нескольких вариантах исполнения, но и стоят дороже обычных электромобилей.
- Опасность при дорожно-транспортных происшествиях. Поскольку водород легко воспламеняется, риск возгорания возрастает в случае аварии, при которой баллон с водородом повреждается.
Подводя итог, мы можем сказать, что водородные автомобили на самом деле имеют только одно существенное преимущество как с социальной, так и с частной точки зрения: потенциальную экологическую нейтральность. Что действительно является большим плюсом, но его несколько омрачает тот факт, что производство топлива не совсем чистое и безвредное для окружающей среды. И даже если бы эта проблема была решена в будущем, все равно остаются другие слабости и недостатки системы, которые сильно обесценивают ее. Водородные автомобили должны конкурировать не с бензиновыми и дизельными двигателями, а со своими родственниками – электромобилями с батарейным питанием. И только когда они станут равными или даже лучше, более существенная часть общества решится купить такую машину.
