Водородный грузовик
В США представлен первый в мире водородный грузовик - Nikola One. Этот тягач оснащен батареями на 320 киловатт-часов, которые заряжаются от топливных элементов. Суммарная мощность двух электромоторов составляет 1000 лошадиных сил, что позволяет полностью загруженной фуре разгоняться до 100 км/ч всего за 30 секунд. Тем не менее, это пока только концепция и серийного производства в Штатах пока не планируется.
В то же время, в России уже появился свой водородный грузовик. Хотя его размеры гораздо скромнее, он полностью беспилотный. В нем отсутствуют кабина, кресла и рулевая система управления. Грузоподъемность такого автомобиля составляет 2 тонны. Грузовик оснащен гибридной системой питания, которая позволяет использовать как электрические батареи, так и водородные топливные элементы. Благодаря литиевым аккумуляторным батареям, грузовик может проехать около 200 км. Однако, использование водорода позволяет увеличить запас хода до 2,5 раза и занимает всего 5 минут для заправки, в то время как заряд аккумуляторов занимает не менее 1 часа.
Беспилотный грузовик в основном передвигается благодаря техническому зрению за счет множества камер, обеспечивающих круговой обзор без мертвых зон. Он способен ориентироваться с высокой точностью даже внутри сооружений, где нет сигналов спутниковой навигации.
Компания создает цифровую карту с маршрутами и точками разгрузки и выгрузки, что позволяет управлять несколькими грузовиками с помощью одного оператора. Это позволяет успешно использовать их на предприятиях в режиме 24/7. Беспилотные транспортные средства уже активно применяются на закрытых территориях с высокой интенсивностью перевозок между складами или цехами. На данный момент они работают в различных климатических условиях и на разных объектах, включая Московскую область, Москву, Омскую область и Ямало-Ненецкий автономный округ.
Беспилотники также могут взаимодействовать с умными дорогами с помощью камер и сенсоров, установленных на них. Это позволяет отслеживать движение машины в режиме реального времени и предоставлять инструкции в случае аварии или появления непредвиденных препятствий, таких как пешеходы на проезжей части.
Лимузин на водороде
"Аурус Сенат" - российский автомобиль представительского класса нового поколения на водороде. Он был разработан с учетом самых высоких требований качества и дизайна. Это невероятное сочетание эффективности и комфорта.
Автомобиль может разгоняться до 100 км/ч всего за 5 секунд. Его спортивный характер идеально подходит для тех, кто любит адреналин и быструю езду.
Однако, нет необходимости беспокоиться о том, что грозный рев мотора напугает пешеходов, так как этот автомобиль работает максимально тихо. Слышно только тихий шорох ветра и гладкое скольжение по дороге.
Одним из наиболее важных преимуществ водородного автомобиля является длина его пробега. Запас хода не зависит от температуры воздуха. Независимо от того, зимой или летом, вы сможете проехать одну и ту же дистанцию на одном баке. Средний пробег составляет 600 километров в городском и смешанном режимах. Если вы отправляетесь по хорошей загородной трассе, такой, как та, что соединяет Москву с Петербургом, пробег может достичь и 700, и 800 километров. Таким образом, вы сможете быть уверены, что при одной заправке автомобиль довезет вас от Москвы до Петербурга.
Быстрая заправка является еще одним преимуществом автомобиля с водородным топливным элементом. Для заправки достаточно просто подсоединить пистолет, он направляет водород в баллоны через специальное отверстие, которое выглядит подобно горловине для заправки бензинового или дизельного автомобиля.
Фактически, водородные баллоны являются безопасными для водителя и пассажиров. Даже в случае пожара, водородный баллон не взорвется, а просто разорвется на части, как ткань. Они изготовлены из композитного материала и не содержат металлических осколков. Таким образом, водородный автомобиль не только экологически чистый и удобный, но и безопасный для использования.
Водоробус
Автобус, работающий на экологически чистом водородном топливе, имеет запас хода выше 300 километров на одной заправке. Интересно отметить, что в данном автобусе впервые применена новая российская система управления энергетической установкой, которая делает его еще более экономичным, чем зарубежные аналоги. Особенность заключается в том, что топливный элемент всегда работает на максимальном КПД, и мощность топливного элемента и батареи подобрана таким образом, чтобы обеспечить пиковые нагрузки при перемещении транспорта в Москве. Водородные автобусы уже проходят испытания на московских дорогах.
Водородный трамвай
А в Санкт-Петербурге разрабатывается свой общественный транспорт на водороде. Внешне это обычный трамвай, если не обращать внимания на знак "H2", но выезжая он опускает понтограф, так как электричество производится непосредственно на борту. Внутри расположены батареи топливных элементов, состоящие из 4 батарей с 90 элементами в каждой. Водород поступает в батареи через трубопровод, а на выходе получается постоянный ток 550 вольт, который подается на тяговый электродвигатель.
Когда водородный трамвай попадет в серийное производство, прокладка новых путей будет гораздо дешевле, так как можно будет обойтись одними рельсами, не нуждаясь в затратных электросетях. Трамвайные сети смогут легко покинуть город и стать аналогом легкого метро. Конструкторы говорят, что в будущем оборудование станет в 10 раз меньше и разместится на крыше, вместо трети вагона.
Поезда на водороде
Экологически чистые водородные поезда уже активно выходят на рельсы. В августе 2022 года в Германии начали курсировать первые пять таких поездов, которые могут преодолевать расстояние в тысячу километров со скоростью до 140 километров в час на одном баке водорода. Этот успех вдохновил другие европейские страны перейти на водородные поезда. Франция уже заказала 12 экземпляров, а Италия – 6. Оказалось, что в Европе существует много неэлектрифицированных дорог, и оказывается выгоднее построить водородные поезда по таким маршрутам, а не электрифицировать линии.
Так неужели за водородным транспортом будущее?
Все уникальные свойства водорода делают его едва ли не лучшим топливом для двигателей внутреннего сгорания.
В отличие от нефти, газа, угля, урана и других видов ископаемого топлива,
запасы водорода в буквальном смысле неисчерпаемы.
Отказ от угля, нефти, газа в пользу альтернативных источников топлива, в том числе и водорода, помог бы в решении глобальной проблемы изменения климата.
Но водородная энергетика несет свои проблемы. Водород не является первичным источником энергии. И существует проблема получить дешевый водород, или хотя бы соизмеримый по стоимости с углем и нефтью.
Самый дешевый водород (так называемый серый водород) добывают из природного газа. Но при этом вырабатывается большое количество углекислого и угарного газа, что является одним из основных источников парникового эффекта в нашей атмосфере.
Поэтому ученые из Томского политехнического университета разработали новый экометод получения водорода из природного газа (так называемый «бирюзовый» водород). В результате практически никаких вредных выбросов в атмосферу.
До сих пор не решена задача хранения водорода. Для избежания утечек его приходится сжиживать при очень низких температурах, что любой водород превращает в золотой, в том смысле, что он очень дорого стоит.
Поэтому учёные из Института МИФИ предложили новый метод хранения
и транспортировки водорода в тонких плёнках (плёночная технологи). Главное преимущество такого метода заключается в том, что водород абсолютно невзрывоопасен. При этом в плёнках газ можно хранить десятилетиями.
В Наукограде-Черноголовка уже построена первая в России водородная заправка. Получение сверхчистого водорода ведётся здесь методом электролиза. Электролиз — это процесс разложения воды с помощью электричества на водород и кислород. Производительность электролизной установки составляет порядка 12 килограммов водорода в сутки. Достаточно для заправки двух электромобилей. Да, не густо. Но это лишь первый шаг к созданию сети водородных заправок.
Получается, что экологически чистое будущее уже рядом? И да, и нет. Место вредных автомобильных выхлопов с развитием водородного транспорта, конечно, сократится. Но метод его получения сложно назвать эко-дружелюбным.
Поэтому задача учёных в будущем обеспечить человечество доступным топливом, добытым с помощью альтернативных источников энергии:
солнца, ветра, волн. Это самый экологически чистый водород, который называют зелёным.
Данная установка представляет из себя полностью автономный модуль,
который состоит из солнечных панелей. Такие автономные энергосистемы нужны, как воздух в отдалённых районах, где нет линий электропередач.
Например, на территории нефритовой долины к северу от Селехарда.
Здесь скоро построят новый форпост арктической науки. Станция «Снежинка» — единственная в мире. Зелёная, полностью автономная, да ещё и за полярным кругом.
Но чтобы подобные водородные проекты стали по-настоящему массовыми,
ученым нужно решить еще одну проблему – обеспечить мир дешевыми катализаторами.
На самом деле существует достаточно много известных промышленных катализаторов, но в основном они содержат дорогие благородные металлы: платина, золото и другие элементы. Использование таких катализаторов нерентабельно за счет их высокой стоимости. Чтобы эффективно осуществлять электролиз, требуются новые электроды, состоящие из дешевых компонентов.
И, кажется, химикам из Института МИФИ наконец-то удалось их найти - десульфит молибдена. Учёные обнаружили, что этот твёрдый смазочный материал при облучении лазером приобретает уникальные каталитические свойства. То есть он значительно улучшает реакцию выделения водорода.
Каждая такая научная работа приближает водородный переход. По прогнозам, к 2030 году по Европе будет колесить почти 4 миллиона машин на топливных элементах.
Россия тоже имеет все шансы стать одним из лидеров в производстве водородных автомобилей. Для этого у нас уже есть всё. Собственная ресурсная база и отработанные технологии. Мы надеемся, что они станут массовыми.
И скоро каждый из нас сможет прокатиться на водоробусе и даже купить свой собственный электрокар с топливным элементом.