Мы живём в эпоху повсеместного наступления экологического транспорта. Абсолютным лидером по этой части конечно же являются электрические автомобили. Отсутствие выхлопа СO2 и прочих продуктов сгорания обеспечило электромобилям доминирующие позиции на этом рынке. Хотя не все «электрички» одинаковы.
Есть «чистые» электромобили, не имеющие двигателей внутреннего сгорания и работающие на электродвигателях, запитываемых от тяговых электрических аккумуляторных батарей. Есть электромобили гибридные, сочетающие двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигатель. Тяговые батареи гибридных авто подзаряжаются от энергии ДВС, но не имеют возможности зарядки через внешний разъём. Есть, наконец, подключаемые гибридные автомобили, имеющие помимо ДВС тяговую батарею с возможностью подключения к внешней зарядной станции.
Но одними электромобилями экологическая повестка в наши дни не ограничивается. Пожалуй, единственным серьёзным (во всяком случае потенциально) конкурентом электромобилям на тяговой аккумуляторной батарее является автомобиль на водородных топливных элементах. Хотя точнее будет сказать: электромобиль на водородных топливных элементах. Ведь такие водородомобили также работают на электродвигателях. Если классическая «электричка» — это «батарейка на колёсах», то водородомобиль — это по сути мобильная электростанция, в которой электричество образуется в стеке топливных элементов из химической реакция кислорода воздуха и водорода.
Как правило в таких авто используется газообразный водород высокого давления (обычно 700 бар), хранящийся в баках из композитных материалов. Единственным выхлопом такой машины является водяной пар: отсюда и его высокая экологичность. Возникает вопрос: так что, водородное авто вообще не нуждается в аккумуляторной батарее? Нет: без батареи даже такому автомобилю никак не обойтись. Одной из причин, которая лежит на поверхности, является рекуперативная система торможения, которой сейчас оборудуются все электромобили, и в том числе водородные.
В автомобилях с ДВС используется классическая тормозная система с фрикционным механизмом, когда тормозные колодки трутся о диски. При этом кинетическая энергия автомобиля преобразуется в тепловую и безвозвратно теряется. В электромобилях дело обстоит по-другому: при торможении тяговые электродвигатели, работают в режиме генераторов, таким образом возвращая в систему часть кинетической энергии автомобиля. Удобнее всего эту энергию накапливать в аккумуляторных батареях.
Кроме того, реакция работающих топливных элементов не является достаточно плавной. Поэтому используется электронная система управления, которая в том числе задействует энергию аккумулятора, чтобы обеспечить плавную линейную работу автомобиля. Например, при резком ускорении, когда требуется большая мощность, динамическая реакция топливных элементов может быть слишком медленной. Тут на выручку и приходит энергия, накопленная в аккумуляторе. Да и бортовую электронную аппаратуру гораздо удобнее запитывать от аккумулятора.
Водородные топливные элементы обычно начинают вырабатывать электричество после того, как они достигли температуры порядка 50 градусов Цельсия. А что делать до этого? Как осуществить холодный запуск? Остаётся полагаться на аккумулятор, который является ключевым компонентом системы терморегулирования водородного автомобиля. Причём речь идёт не только о запуске такого авто, но и о поддержании оптимальной температуры во время работы.
Электрический аккумулятор водородного автомобиля часто называют «буферным». Такой аккумулятор гораздо меньше и легче батареи полностью электрического автомобиля. При этом электричество, вырабатываемое в топливных элементах, идёт по двум путям: напрямую в электродвигатель, и/или поступает в аккумулятор. Всё зависит от ситуации. Аккумулятор при работе топливных элементов заряжается постоянно.
В последние годы ряд автопроизводителей, например американский Cummins, работают над двигателями внутреннего сгорания для грузовых автомобилей, предназначенных для работы на водороде. Поскольку в авто с ДВС не используется рекуперативное торможение, да и к холодному пуску такие авто менее критичны, чем их собратья, работающие на топливных элементах, роль электрических батарей в таких автомобилях, вероятно, будет меньше. Однако полностью отказаться от старого доброго аккумулятора даже у таких авто вряд ли получится.
