Водородные автомобили

Эффективное, но дорогое топливо

Публика уже привыкла к борьбе за популярность гибридов, машин с ДВС или электрокаров. Последние пока что занимают самую выгодную позицию, а может ли появиться еще кто-то эффективнее и экологичнее? Тогда стоит вспомнить о транспорте на водородном топливе. Такие машины очень похожи на электрические авто отсутствием вредных выхлопов, однако главное достоинство в заправке — для наполнения баллона водородом до отказа нужно около 10 минут, а хватит горючего на дистанцию в 500 км. Кажется, намного выгоднее, чем электромобиль, однако так ли это на самом деле?

История водородных автомобилей

Еще в 1990-х годах производители углубились в разработку транспортных средств, которые передвигаются на топливных элементах. Основная причина поиска альтернативного горючего — введение новых стандартов выбросов CO2 и энергетический кризис. Единственные экологически чистые автомобили того времени — электрокары, имели несколько ограничений: длительная зарядка аккумулятора, небольшой запас хода, дорогостоящие комплектующие. В итоге компании начали искать другой способ привести машину в действие.

В качестве основного топливного элемента выбрали водород. Химические свойства, экологичность и распространенность в окружающей среде подтолкнули инженеров к мысли, что работа с этим веществом может принести доход и внушительные перспективы. Водородные машины должны были проезжать такие же дистанции, как и бензиновые аналоги, с той же мощностью и скоростью. Однако основная сложность была в другом — как изготовить необходимый двигатель и направить энергию топливного элемента в правильное русло?

Оказывается, первый ДВС на водороде был придуман еще в позапрошлом веке. Большинство экспертов склоняются к исследованиям французского естествоиспытателя Франсуа де Риваз, который в начале XIX века получал водород электролизом воды. В современном мире крупные производители почти одновременно выпустили водородные автомобили с похожей базовой технической “начинкой”.

Принцип работы автомобилей на водородных элементах

Механизм работы и типы моторов очень похожи на деятельность электромобилей, но главное отличие в способе создания энергии. Машины на топливных элементах тоже используют электричество для движения, но получают его не от заряда розеткой. Энергия вырабатывается в процессе физико-химических реакций, которые происходят в самом агрегате. Принцип работы состоит в следующем:

• автомобиль заправляется водородом, который контактирует с кислородом и катализатором. В результате вырабатывается электрический ток, который насыщает энергией двигатель и батарею.

Подобный транспорт заправляют на специальных станциях, которые самостоятельно вырабатывают водород с помощью электролиза воды. Обслуживание автомобиля означает замену водородных элементов, которые исчерпали свой ресурс. Обычно заменяют катализаторную мембрану, которая помогает вырабатывать электричество.

Преимущества использования автомобилей на водородном двигателе

• Расширение продукции. Разработка и производство прототипа может обойтись в 1 млн долларов. Если создавать концепт для автовыставки, то такое транспортное средство не обязательно должно ездить. Для крупных автомобильных концернов эта сумма небольшая, но какой может быть результат. Вполне возможно, что через пару лет водородные технологии будут на высоте.

• Неисчерпаемость. Мировой океан содержит 1,2×1013 тонн водорода, при этом суммарная масса элемента — 1% от общей массы планеты. Однако самое главное достоинство водорода в том, что при сгорании он превращается в воду. Происходит круговорот веществ в природе.

• Экологичность. Когда водород используется в качестве топлива, то не происходит парниковый эффект (в результате выделяется вода). Водород быстро улетучивается и не создает никаких застойных зон.

• Безопасность. Весовая теплотворная способность элемента в 2,8 раза выше, чем у бензина. А это значит, что водород воспламеняется в 15 раз меньше, чем углеводородное горючее.

Недостатки владения водородными автомобилями

Рассмотреть минусы транспорта на топливных элементах можно на примере первого массового водородного авто Toyota Mirai. Как оказалось, у машин подобной модификации, есть и темная сторона.

• Стоимость. Сегодня японский автомобиль на водороде продается почти за 70 000$ в среднем, а это цена базовой версии Tesla Model S в США. Toyota Mirai дороже Chevrolet Volt или Toyota Prius в 2-3 раза. При этом компания еще и теряет доход, поскольку инсайд-информация указывает на реальную стоимость автомобиля в 100 000$. Еще один водородный автомобиль Hyundai Tucson (iX35) Fuel Cell вышел совсем недавно лимитированной серией. Модель оценили в 144 000$.

• Заправка. Сегодня 1 кг водорода стоит почти 8$, а если брать расход 1-1,3 кг на дистанцию в 100 км, то стоимость поездки можно сравнить с движением на бензиновом автомобиле. Гибридный или дизельный агрегат будет даже выгоднее. В это время на 100 км на электромобиле можно потратить меньше 2$. При этом водород труднодоступен. Даже в мегаполисах не так легко найти подходящую заправочную станцию. Все потому, что этот бизнес и не очень выгодный. Для строительства небольшой водородной АЗС необходимо почти 300 000$, а для станции среднего размера — 2 000 000$. Небольшая заправка может заправить за сутки около 30 машин, а на большая почти 250 агрегатов. Это небольшие цифры при затратах на содержание подобных станций. Еще существуют и крупные АЗС, но они могут обойтись в 10 000 000$. Такие предприятия строятся рядом с заводами по выработке водорода, или же на станции должно быть большое хранилище. Все это сложное и дорогое строительство.

• Габариты и вес. Модель на топливных элементах Toyota Mirai имеют длину 4900 мм и вес в 1850 кг, вместимость до 4 пассажиров и багажное отделение в 361 л. Параметры указывают на то, что водородное авто тяжелое и не особо просторное. Лишний вес образуется из-за сложной конструкции: топливные ячейки, электрический преобразователь и дополнительный аккумулятор. Небольшой салон получается из-за массивных баллонов для водорода. Ситуация с электромобилем немного легче — хотя и присутствует крупная АКБ, зато конструкция проще.

Каковы будущие перспективы FCEV?

Идея использовать двигатели на топливных элементах потихоньку развивается не только в умах производителей, но и на деле. Особенно радужные перспективы применения водородных моторов для общественного транспорта. В Германии ездят сотни городских и туристических автобусов на водороде. В 2017 году был анонсирован выпуск первого поезда на водородном топливе, который сможет заменить дизельные составы.

Однако многие эксперты считают, что когда будет придуман способ быстрой зарядки электромобиля, то водородные машины могут отойти на второй, или даже третий план. Все дело в том, что решение всех проблем, связанных с транспортом на водороде займет намного больше времени, чем строительство сверхбыстрых станций. Первая такая “заправочная” станция появилась в США в 2017 году, а в 2018 году несколько предприятий должны открыться в Европе. Но пока станции для электрокаров не так быстро распространяются, водородные автомобили набирают популярность.

В Японии в продажу поступил первый автомобиль Toyota Mirai с водородным двигателем

В Японии в продажу поступил первый автомобиль Toyota Mirai с водородным двигателем

Первый автомобиль Toyota Mirai с водородным двигателем

Первый серийный автомобиль с водородным двигателем поступил в продажу в Японии. Примечательно, что правительство Страны Восходящего Солнца обязалось компенсировать часть стоимости автомобиля покупателю. Уже известно, что цена его будет в районе 60 тысяч долларов. Сумма компенсации составит порядка 30%. Также сообщается, что автомобиль можно будет купить в США и Европе не ранее лета текущего года.

Всего компания планирует продать порядка 400 автомобилей. Заправить авто можно будет за несколько минут. Отработанными газами такой машины будут пары воды. При полной заправке пробег составит более 600 км. Что интересно — стоимость водородного топлива не превысит стоимость бензина. Это сегодня. В будущем цена топлива будет намного меньше. Все очень просто — запасы водорода безграничны. Все упирается в совершенствование технологии производства такого топлива.

При полной заправке пробег составит более 600 км

Основная проблема заключается в том, что заправочные станции для таких автомобилей стоят недешево. Также подсчитано, что при сооружении сети заправок их стоимость уменьшается втрое. Таким образом каждая заправка из сети в количестве 5-10 штук обойдется не в $7 млн, а в $2,3 млн.

Автомобиль на водороде вместо резервного генератора

Автомобиль на водороде вместо резервного генератора

FCX Clarity компании Honda оснащена двигателем, работающем на водородных топливных элементах. Была разработана система, позволяющая работать автомобилю в качестве аварийного генератора. Таким образом автомобиль способен вырабатывать электроэнергию для бытовых нужд. За несколько часов работы двигатель способен выработать не менее 10 киловатт электроэнергии. Ее с лихвой хватит для того, чтобы обеспечить электроэнергией обычный загородный дом на протяжении 6 дней.

FCX Clarity компании Honda

Закат эры нефтяных ресурсов близок

Этот вердикт вынес ни кто иной, как министр нефти Арабских Эмиратов Ахмед Заки Ямани. Он в частности сообщил, что эра нефти черного золота канет в лету с началом серийного производства автомобилей с водородным двигателем. Альтернативные источники энергии, их развитие, приведет к тому, что спрос на нефть будет неуклонно сокращаться. Этот процесс получил свое значительное развитие в области генерации электроэнергии. Сегодня ветряные установки и атомные электростанции получили широкое распространение. Если говорить о водороде как о виде топлива, то его запасы не имеют границ. Гибридные модели машин и электрокары уже потеснили обычные автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Министр спрогнозировал печальный прогноз для будущего ОПЕК. По его словам, если развитие производства автомобилей на водородном топливе приобретет внушительные размеры, то через 20-30 лет ОПЕК прекратит свое существование. Остановить процесс развития технологий связанных с производством альтернативного топлива практически невозможно.

Видео обзор Toyota Mirai

Обзор Автомобиля Toyota Mirai Fuel Cell Hydrogen 2015

2016 Toyota Mirai Fuel Cell Car — первые тесты.

Источник Источник Источник Источник http://elektro-mobili.ru/type/hydrogen/
Источник Источник Источник Источник http://mymirtoyota.com/v-yaponii-v-prodazhu-postupil.html