Автомобиль на водородном двигателе купить

Автомобили на водородном топливе: виды, достоинства и недостатки

Водородное топливо является хорошей альтернативой бензину и дизелю. И многие производители задумались о выпуске авто на водороде.

Подробное описание

Исчерпаемость природных ресурсов, в частности, нефти, давно заставляет ученых ломать головы над поиском альтернативных источников энергии. Немаловажным фактором является и угроза экологической катастрофы, ведь дым и копоть, вырабатываемые бензиновыми и дизельными транспортными средствами по-настоящему отравляют окружающую среду. Именно автопромышленность на сегодня является главным источником загрязнения нашей планеты.

Сейчас наблюдается яркая тенденция в сторону отказа от использования и производства автомобилей с традиционными двигателями внутреннего сгорания. Все активнее используются гибриды и электротранспорт, но некоторые автоконцерны предлагают машины, способные работать и на альтернативных источниках энергии, например, водородные автомобили. Эксперты полагают, что именно они могут вытеснить с авторынка весь транспорт, который только существует сейчас.

Автомобиль на водородном топливе

Принцип работы водородных автомобилей

Как следует из названия, водородные автомобили в качестве источника топлива используют водород. Он взаимодействует с кислородом, вследствие чего образуется водяной пар. Из него уже выделяется энергия. Именно ее используют для электродвигателей или аккумуляторных батарей, от которых уже и происходит питание транспортного средства. Именно такой принцип используют производители, начавшие выпускать в серийное производство водородные автомобили.

Эта же технология позволяет создавать и двигатели внутреннего сгорания, которые могут работать на водороде по той же технологии, что и большинство современных машин, работающих на бензине.

Достоинства и недостатки водородных автомобилей

Как и любой источник энергии, водород имеет собственные плюсы и минусы. Однако, последних, в сравнении с привычными нефтепродуктами, гораздо меньше.

Плюсы водорода как альтернативного источника энергии

Главным достоинством транспортных средств, работающих на водороде, является отсутствие углекислого газа в качестве продукта переработки. Соответственно, такие авто не вносят свой вклад в загрязнение атмосферы и глобальное потепление.

Еще одно их достоинство — отсутствие шума при работе. Особенно это заметно в сравнении с машинами, оснащенными двигателями внутреннего сгорания.

Максимальный крутящий момент доступен с нулевой секунды запуска водородного элемента. Этого удается достичь за счет использования электродвигателя, который выдает весь свой потенциал сразу же, в отличии от бензинового или дизельного мотора, которому нужен предварительный разогрев.

Автомобиль на водородном топливе более эффективен, чем традиционные транспортные средства и даже электрокар. Сфера его использования куда шире. Так, на 1 грамм водорода выделяет в 3 раза больше энергии, чем при переработке такого же количества бензина. Соответственно, без дозаправки машина может работать несравнимо дольше, имея гораздо больший запас хода. Это же актуально и для электрокаров, которые даже менее производительны, чем бензиновые авто.

Заправка происходит быстрее, что тоже является ощутимым плюсом во время длительных поездок на значительные расстояния. И если бензиновый или дизельный автомобиль всегда можно заправить по пути следования, то электрические заправочные станции встречаются все еще слишком редко.

Минусы водородных автомобилей

Самый главный недостаток водородного топлива 0 сложность в его транспортировке и хранении. Чтобы обеспечить потребности автомобиля в энергии, придется сначала сжать водород в резервуаре под большим давлением. И на это нужна дополнительная энергия, а также высокопрочный резервуар, который выдержит давление в 700 бар.

К тому же, водородный двигатель для автомобиля использует не чистый водород, а водородный элемент, получение которого сопряжено с дополнительными тратами. В целом же, именно дороговизна всей системы и самого топлива ограничивает возможности для полной замены нефтепродуктов водородом.

Honda на водородном топливе

Виды водородного транспорта

Сейчас уже изобрели немало разновидностей транспортных средств, использующих в качестве топлива водород. И речь идет как о двигателях внутреннего сгорания на водороде, так и о моторах с водородными топливными элементами. Используются и газотурбинные двигатели на водороде. Встречаются машины разных типов, которые работают на смеси этого химического элемента и иных видов топлива.

Среди компаний, которые уже занялись серийным производством авто на водородном топливе, — Toyota, Honda и Hyundai. Отдельные модели есть в разработке Daimler, Audi, BMW, Ford, Nissan и ряда других крупных производителей. В ограниченном количестве ведется выпуск:

– двухтопливных легковых автомобилей BMW Hydrogen 7 и Mazda RX-8 Hydrogen RE, работающих на жидком водороде;

– электро-водородного гибридного легкового автомобиля Audi A7 h-tron quattro;

– автобуса с водородным двигателем Ford E-450;

– автобусов на водородном топливе MAN Truck & Bus.

В октябре 2019 года производитель Grove Hydrogen Automotive Co Ltd представил китайский водородный автомобиль, получивший запас хода в 1000 км. Машина будет доступна для заказа в любую точку мира уже с 2020 года, когда ее запустят в производство. И есть основания полагать, что промышленники задумаются о создании сети специализированных заправочных станций для водородных авто.

Но не только автопромом ограничивается фантазия изобретателей. В 2016 году немецкая компания Alstom представила водородный поезд, получивший название Coradia iLint. А для перелетов на максимально возможные расстояния Boeing Company занимается разработкой беспилотного самолета High Altitude Long Endurance, который снабдят двигателем HICE от Ford Motor Company.

Пока сложно сказать, заменит ли водородное топливо традиционное, сможет ли «обойти» электричество, но на сегодня водород является одним из достойнейших конкурентам бензину и дизелю. Если производители найдут возможность сделать его производство и хранение более дешевым, то будущее можно считать предопределенным.

Двигатели на водородном топливе

Водородный двигатель в последние годы всё чаще рассматривается многими производителями транспортных средств в качестве достойной альтернативы традиционным ДВС, работа которых обеспечивается «чёрным золотом». Перспектива использовать такой двигатель в будущих десятилетиях была оценена ещё во времена блокады Ленинграда, когда Борис Шелищ сумел разработать, а также внедрить метод перевода бензиновых двигателей на использование водородного топлива. Однако до настоящего времени предпочтение отдавалось исключительно конкурирующим технологиям, к числу которых можно отнести электромобиль и гибридный автомобиль.

Принцип работы

Устройство водородных двигателей не отличается особой сложностью. Главным отличием является способ подачи и воспламенения смесей при полном сохранении основного принципа преобразования. При этом на фоне традиционного бензина и дизеля, водородное топливо обеспечивает мгновенную скорость реакции даже в условиях незначительного уровня давления внутри топливной системы. Для образования смеси участие воздуха не является необходимым, а остающийся в камере сгорания пар, после прохождения сквозь радиатор и конденсации, снова становится Н₂О.

Безусловно, топливный элемент в данном варианте предполагает использование специального электролизера, обеспечивающего выделение достаточного количества водорода для участия в возобновлённом гидролизе с кислородом. Основная проблема состоит в том, что в современных реалиях данный вариант практически невыполним. Современные технологии не гарантируют стабильность функционирования и беспроблемный запуск мотора при отсутствии атмосферного воздуха.

Особенности гибридных конструкций

Характеристики, которыми обладает водородное топливо, активно использовались многими конструкторами с целью создания уникального гидродвигателя внутреннего сгорания. Например, разработанный В.С. Кащеевым метод – это принципиально иная установка, имеющая не только традиционный подающий воздух впускной клапан и выпускное устройство отвода выхлопных газов, но и отдельный клапанный механизм подачи водорода, а также свечу зажигания в головке блоков цилиндров.

Несмотря на некоторые принципиальные отличия, механизм работы остаётся неизменным, поэтому любые гибридные силовые агрегаты принято считать переходной стадией от применения дизеля и бензина к использованию водородного топлива. Благодаря высоким показателям КПД, лёгкое химическое вещество вводится в состав топливно-воздушных смесей, что значительно повышает степень сжатия, а также снижает токсичность выхлопов. Кроме этого, взаимодействие кислорода с водородом сопровождается выделением достаточного количества энергии, которая нужна автомобильным электродвигателям.

Водородные топливные элементы

Водородный топливный элемент, с конструктивной точки зрения, является своеобразной аккумуляторной «батарейкой» с высокими показателями коэффициента полезного действия (порядка 50%). Внутри корпуса протекают физико-химических процессы с участием специальной мембраны, отвечающей за проведение протонов. Посредством такого мембранного элемента происходит деление корпуса на пару частей – резервуар с анодом и камеру с катодом.

Камера с анодом заполняется водородом, а в катодную часть поступает атмосферный кислород. В качестве покрытия электродов используются дорогостоящие редкоземельные металлы, включая платину. Особенности поверхности обеспечивают взаимодействие с водородными молекулами, в результате чего происходит потеря электронов. Одномоментно с этим процессом выполняется прохождение протонов сквозь мембрану к катоду. Благодаря такому воздействию катализатора протоны соединяются с поступившими извне электронами.

Результат произошедшей реакции – образование воды и поступление электронов из анодной камеры в электрическую цепь, подключённую к силовому агрегату. Таким образом, двигатель приводится в движение водородным топливным элементом и может проработать порядка 200-250 км. Тормозит применение такой технологии и серийный выпуск автомобилей с водородными двигателями необходимость использовать в конструкции элементов платину, палладий и другие дорогостоящие металлы.

Преимущества и недостатки

С практической точки зрения все плюсы и минусы водородных силовых агрегатов в условиях современного автомобилестроения очевидны и обусловлены их техническими характеристиками. К неоспоримым преимуществам относятся следующие факторы:

• абсолютно бесшумная работа;
• высокие показатели экологической чистоты;
• очень достойный коэффициент полезного действия;
• меньшее количество токсичных выбросов в атмосферу;
• гарантированно высокая мощность и производительность;
• конструктивная простота и отсутствие ненадёжных систем топливной подачи.

Среди значимых недостатков можно выделить сложность и дороговизну получения топлива в промышленных объёмах, отсутствие регламента хранения и транспортирования. Вес машины естественным образом заметно увеличится, что обусловлено необходимостью установки на транспортное средство тяжёлых токовых преобразователей и мощных аккумуляторных батарей.

Специалисты отмечают также высокую опасность использования водорода, связанную с риском появления взрыво- и пожароопасной ситуации при взаимодействии с разогретым выпускным коллектором и моторными маслами. Сегодня цена одного килограмма водорода составляет порядка 8-9 американских долларов, поэтому при расходе 1,2-1,3 кг на 100 км, средняя стоимость такой поездки вполне сопоставима с эксплуатацией традиционного бензинового автомобиля.

Модели с водородным двигателем

Работы по разработке и производству реально функционирующего прототипа инновационного автомобиля обходятся примерно в миллион долларов. Самые крупные автомобильные концерны располагают такими суммами, но крайне редко считают вложение средств в подобные проекты высокодоходным мероприятием.

Honda FCX Clarity

Модель имеет силовую установку в виде водородных топливных элементов. Лизинговые продажи стартовали в Америке 11 лет назад, а для заправки топливом разрабатывалась очень компактная по размерам энергетическая станция (Home Energy Station). Подсистема разгона и торможения в этом автомобиле оснащена эксклюзивным ионистором в виде супер-конденсатора без наличия традиционных «обкладок». Запас хода на одном заряде составляет 700 км. Розничная цена модели – почти 63 тысячи американских долларов.

Hyundai Tucson/ix35 FCEV

Внедорожник класса «К1» был запущен в серийное производство шесть лет назад. Модель, занявшая лидирующие позиции в области использования водородного топлива, отличается компактными размерами. Автомобиль оснащён силовой установкой, представленной двумя газовыми баллонами, которые заполняются сжатым водородом под давлением 700 атм. В динамике эта машина очень хороша, но оптимальный вариант – городской цикл езды.

Hyundai Nexo

Южнокорейская модель второго поколения водородных кроссоверов отличается не только новой платформой, но также лёгким кузовом, аккумуляторной батареей в багажнике и улучшенным строением топливных элементов. Объём трёх одинаковых по размерам баков составляет 52,2 л водорода. Модель была протестирована за Полярным кругом, где довольно легко подтвердила свою работоспособность в суровых климатических условиях.

Toyota Mirai FCV

Японский водородный экомобиль – это новая эра автомобилестроения. Для четырёхдверного седана характерно наличие заметно улучшенной силовой установки, модернизированных и усовершенствованных агрегатов. В модели Тойота Мирай установлены высокоэффективные водородные топливные элементы FC stack и синхронный электрический двигатель переменного тока. Запас хода на одном заряде двух заправочных баллонов составляет 650 км.

Перспективы водородных ДВС

На данный момент к категории водородных моторов относятся как силовые агрегаты, которые функционируют на водороде, так и двигатели, использующие в работе водородные топливные ячейки. По мнению специалистов, водородные двигатели сегодня следует рассматривать, как единственно приемлемую с экологической точки зрения энергию.

Перед учёными в настоящее время стоит задача разработки наиболее приемлемой инфраструктуры, а также определения высокоэффективного способа добычи нестандартного вида топлива. Немаловажное значение придаётся подготовке документации, регламентирующей вопросы транспортирования, хранения и эксплуатации водорода.

Тойота Мирай 2020 – седан на водородном двигателе

Уже прошло 4 года с момента, когда с конвейера сошел первый серийный водородный автомобиль. В целом об успехе авантюры сказать сложно. Итоговые продажи Toyota Mirai составили всего 10 000 экземпляров. По сравнению с другими продуктами бренда это просто ничтожный показатель.

Однако японцы не спешат закрывать «неудачный» проект и решили гнуть свою линию до конца, вопреки всему, выпуская второе поколение Мирай 2020. Что приготовили парни из Тойота и на что они вообще рассчитывают посмотрим ниже.

Технические характеристики

Учитывая, что и о первом поколении мало кто слышал. Знакомство следует начать с принципа работы водородного автомобиля. Забегая вперед, немного экономики. Прошлый Мирай стоил 57 500$. Сумма довольно значительная для непонятно какой ерунды.

Но. Дальность хода на одном заправке составляла 480 км. При этом стоимость одной заправки, посчитанной энтузиастами, обходится в 5 рублей, против около 1000—1200 рублей заправкой бензина для преодоления аналогичного расстояния. Так что технология окупает сама себя. К слову, второе поколение будет стоит дороже.

Сама система работает на электроводородном двигателе. Топливо заправляется в специальный бак, где происходит реакция окисления. В результате вырабатывается довольно солидная энергия, которую генератор преобразует в механику. Все проще чем даже в ДВС.

Кстати, из-за довольно простой конструкции, в техническом плане Мирай довольно надежна в эксплуатации.

Итак, чем же отличается второе поколение Mirai от первого?

На самом деле информации не так много. Представляя концепт производители всегда излишне скромны, чтобы оправдать ожидания.

Пока что Тойота ограничились такими общими формулировками, как улучшенные настройки подвески, значительно улучшенная динамика, увеличенный топливный отсек (в первом поколении два бака вмещали 5 кг водорода) и, соответственно, увеличенная дальность хода. Точную цифру также назвали – 850 км на одном баке.

Дополнительно новинка подрасла в размерах за счет смены платформ. Первое поколение производилось на переднеприводной платформе Приуса, в этот раз седан стал полноформатным за счет тележки от заднеприводного Crown.

В остальном производитель пообещал новую более современную мультимедийку и плюшки по части комфорта, вроде электропривода регулировки сидения, вентиляции и подогрева диванов, то есть из неуверенного первопроходца, новый Toyota Mirai 2020 становится уверенным представителем бизнес-класса. В сети даже отмечают, что водородный автомобиль от Тойота скоро убьет флагмана в лице Камри.

Внешний вид

Кузов Мираи не сказать, чтобы такой же выдающийся, как его техническая часть. Перед нами классический четырехдверный седан, правда выполненный в минималистичном стиле. Более гладкий, без лишних загогулин.

Спереди целеустремленный нос, состоящий из острых ребер крышки капота, размашистой светодиодной оптики и огромной трапецеидальной решетки радиатора «в пол», слегка усиленной в нижней части хромированным элементом.

Сбоку можно отметить вполне стандартные пропорции, кажется даже частично позаимствованные у последней Камри. Колесные диски довольно большие – 21 дюйм. Корма сделана под стать переду.

Ничего лишнего – полоса светодиодных габаритов, и бампер с трапецеидальными ребрами также «в пол». Низ бампера из углепластика с нишами под стоп-огни. Стоит обратить внимание, что выхлоп здесь отсутствует напрочь.

По габаритам Мираи не мал:

• длина – 4873 мм,
• ширина – 1884 мм,
• высота – 1468 мм,
• колесная база 2918 мм.

Салон

Салон Тойота абсолютно новый, ведь габариты и класс сменились прямо скажем на корню. Задний диван стал трехместным, материалы обшивки сменили пластик на премиальную кожу и хромированные вставки. Торпеда получила новые формы.

Приборка стала виртуальной, добавился 8-дюймовый экран бортового компьютера и 12-дюймовый для развлечений. На центральном туннеле образовался массивный подлокотник и платформа для беспроводной подзарядки гаджетов. По дизайну ничего особо футуристичного. Тут явно был сделан упор на бизнес-класс.

Цена и дата начала продаж

С ценой Мирай все не так однозначно. На Родине автомобиль подпадает под госпрограмму поддержки. Производитель просит за новую версию водородного автомобиля 80 000 долларов. Но конечному покупателю, японцу разумеется, положена компенсация в размере 17 000 долларов. То есть, грубо говоря цена будет на авто 4.1 миллиона рублей.

Цена в России естественно была бы полной, наши «нефтяники» никакую компенсацию выдавать не будут. Но будет ли машина вообще представлена в нашей стране не понятно, да и заправить ее у нас попросту негде. Прошлая версия пользовалась спросом исключительно в США и Японии.

Источник Источник Источник Источник http://electrocars.pro/avtomobili-na-vodorodnom-toplive-vidy-dostoinstva-i-nedostatki/
Источник http://voditelauto.ru/vodorodni-dvigateli/
Источник Источник Источник http://autovogdenie.ru/toyota-mirai-2020.html