Авто на топливных элементах: Водородные автомобили: ТОП-7 моделей на 2019 год

Как работает водородный двигатель и какие у него перспективы

Автомобили с водородными двигателями называют главными конкурентами электрокаров. Но у технологии пока что немало минусов, и, например, основатель Tesla Илон Маск называет ее «тупой и бесполезной». Прав он или нет?

С 2018 года в ЕС действует запрет на дизельные автомобили новейшего поколения в населенных пунктах [1]. Это стало поворотным моментом в развитии рынка электрокаров, а также — гибридных и водородных двигателей.

Великобритания еще в 2017-м высказывалась за полный запрет бензиновых авто к 2040 году. Тогда же, если верить исследованию Bloomberg New Energy Finance [2], на электрокары будет приходиться 35% от всех продаж автомобилей. Уже к 2030 году Jaguar и Land Rover планируют довести число электрокаров в своих линейках до 100% [3]. Часть из них тоже работает на водороде.

История развития рынка водородных двигателей

Первый двигатель, работающий на водороде, придумал в 1806 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз [4]. Он получал водород при помощи электролиза воды.

Первый патент на водородный двигатель выдали в Великобритании в 1841 году [5]. В 1852 году в Германии построили двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который работал на воздушно-водородной смеси. Еще через 11 лет французский изобретатель Этьен Ленуар сконструировал гиппомобиль [6], первые версии которого работали на водороде.

В 1933 году норвежская нефтегазовая и металлургическая компания Norsk Hydro Power переоборудовала [7] один из своих небольших грузовиков для работы на водороде. Химический элемент выделялся за счет риформинга аммиака и поступал в ДВС.

В Ленинграде в период блокады на воздушно-водородной смеси работали около 600 аэростатов. Такое решение предложил военный техник Борис Шепелиц, чтобы решить проблему нехватки бензина. Он же переоборудовал 200 грузовиков ГАЗ-АА для работы на водороде.

Первый транспорт на водороде выпустила в 1959 году американская компания Allis-Chalmers Manufacturing Company — это был трактор [8].

Первым автомобилем на водородных топливных элементах стал Electrovan от General Motors 1966 года. Он был оборудован резервуарами для хранения водорода и мог проехать до 193 км на одном заряде. Однако это был единичный демонстрационный экземпляр, который передвигался только по территории завода.

В 1979-м появился первый автомобиль BMW с водородным двигателем. Толчком к его созданию послужили нефтяные кризисы 1970-х, и по их окончании об идее альтернативных двигателей забыли вплоть до 2000-х годов.

В 2007 году та же BMW выпустила ограниченную серию автомобилей Hydrogen 7, которые могли работать как на бензине, так и на водороде. Но машина была недешевой, при этом 8-килограммового баллона с газом хватало всего на 200-250 км.

Первой серийной моделью автомобиля с водородным двигателем стала Toyota Mirai, выпущенная в 2014 году. Сегодня такие модели есть в линейках многих крупных автопроизводителей: Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford и других.

Toyota Mirai 2016 года выпуска

Как работает водородный двигатель?

На специальных заправках топливный бак заправляют сжатым водородом. Он поступает в топливный элемент, где есть мембрана, которая разделяет собой камеры с анодом и катодом. В первую поступает водород, а во вторую — кислород из воздухозаборника.

Каждый из электродов мембраны покрывают слоем катализатора (чаще всего — платиной), в результате чего водород начинает терять электроны — отрицательно заряженные частицы. В это время через мембрану к катоду проходят протоны — положительно заряженные частицы. Они соединяются с электронами и на выходе образуют водяной пар и электричество.

Схема работы водородного двигателя

По сути, это — тот же электромобиль, только с другим аккумулятором. Емкость водородного аккумулятора в десять раз больше емкости литий-ионного. Баллон с 5 кг водорода заправляется около 3 минут, его хватает до 500 км.

Как работает водородный двигатель внутри Toyota Mirai

Где применяют водородное топливо?

• В автомобилях с водородными и гибридными двигателями. Такие уже выпускают Toyota, Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford, Nissan, Daimler;
• В поездах. Первый такой был выпущен в Германии компанией Alstom и ходит по маршруту Букстехуде — Куксхафен;
• В автобусах: например, в городских низкопольных автобусах марки MAN.
• В самолетах. Первый беспилотник на водороде выпустила компания Boeing, внутри — водородный двигатель Ford;
• На водном транспорте. Siemens выпускает подводные лодки на водороде, а в Исландии планируют перевести на водородное топливо все рыболовецкие суда;
• Во вспомогательном транспорте. Водород используют в электрокарах для гольфа, складских погрузчиках, сервисных автомобилях логистических компаний и аэропортов;
• В энергетике. Электростанции мощностью от 1 до 5 кВт, работающие на водороде, могут обеспечивать теплом и энергией небольшие города и отдельные здания. Например, после аварии на Фукусиме в 2018 году Япония активнее начала переходить на водородную энергетику [9], планируя перевести на водород 1,4 млн электрогенераторов;
• В смесях с обычным топливом. Например, с дизельным или газовым — чтобы удешевить производство.

Плюсы водородного двигателя

• Экологичность при использовании. Водородный транспорт не выбрасывает в атмосферу диоксид углерода;
• Высокий КПД. У двигателя внутреннего сгорания (ДВС) он составляет около 35%, а у водородного — от 45%. Водородный автомобиль сможет проехать на 1 кг водорода в 2,5-3 раза больше, чем на эквивалентном ему по энергоемкости и объему галлоне (3,8 л) бензина;
• Бесшумная работа двигателя;
• Более быстрая заправка — особенно в сравнении с электрокарами;
• Сокращение зависимости от углеводородов. Водородным двигателям не нужна нефть, запасы которой не бесконечны и к тому же сосредоточены в нескольких странах. Это позволяет нефтяным государствам диктовать цены на рынке, что невыгодно для развитых экономик.

Минусы водородного двигателя

• Высокая стоимость. Галлон бензина в США стоит около $3,1 [10], а эквивалентный ему 1 кг водорода — $8,6. Водородные батареи содержат платину — один из самых дорогих металлов в мире. Дополнительные меры безопасности также делают двигатель дорогим: в частности, специальные системы хранения и баки из углепластика, чтобы избежать взрыва.
• Проблемы с инфраструктурой. Для заправки водородом нужны специальные станции, которые стоят дороже, чем обычные.
• Не самое экологичное производство. До 95% сырья для водородного топлива получают из ископаемых [11]. Кроме того, при создании топлива используют паровой риформинг метана, для которого нужны углеводороды. Так что и здесь возникает зависимость от природных ресурсов.
• Высокий риск. Для использования в двигателях водород сжимают в 850 раз [12], из-за чего давление газа достигает 700 атмосфер. В сочетании с высокой температурой это повышает риск самовоспламенения.

Водород обладает высокой летучестью, проникает даже в небольшие щели и легко воспламеняется. Если он заполнит собой весь капот и салон автомобиля, малейшая искра вызовет пожар или взрыв. Так, в июне 2019 года утечка водорода привела к взрыву на заправке в Норвегии. Сила ударной волны была сопоставима с землетрясением в радиусе 28 км. После этого случая водородные АЗС в Норвегии запретили

Водород для топлива можно получать разными способами. В зависимости от того, насколько они безвредны, итоговый продукт называют [13] «желтым» или «зеленым». Желтый водород — тот, для которого нужна атомная энергия. Зеленый — тот, для которого используют возобновляемые ресурсы. Именно на этот водород делают ставку международные организации.

Самый безвредный способ — электролиз, то есть, извлечение водорода из воды при помощи электрического тока. Пока что он не такой выгодный, как остальные (например, паровая конверсия метана и природного газа). Но проблему можно решить, если сделать цепочку замкнутой — пускать электричество, которое выделяется в водородных топливных элементах для получения нового водорода.

Водородный транспорт в России

В России в 2014 году появился свой производитель водородных топливных ячеек — AT Energy. Компания специализируется на аккумуляторных системах для дронов, в том числе военных. Именно ее топливные ячейки использовали для беспилотников, которые снимали Олимпиаду-2014 в Сочи.

В 2019 году Россия подписала Парижское соглашение по климату, которое подразумевает постепенный переход стран на экологичные виды топлива.

Чуть позже «Газпром» и «Росатом» подготовили совместную программу развития водородной технологии на десять лет.

Главный фактор, который может обеспечить России преимущество на рынке водорода — это богатые запасы пресной воды [14] за счет внутренних водоемов, тающих ледников Арктики и снегов Сибири. Вблизи последних уже есть добывающая инфраструктура от «Роснефти», «Газпрома» и «Новатэка».

В конце 2020 года власти Санкт-Петербурга анонсировали [15] запуск каршеринга на водородном топливе совместно с Hyundai. В случае успеха проект расширят и на другие крупные города России.

Перспективы технологии

Вокруг водородных двигателей немало противоречивых заявлений. Одни безоговорочно верят в их будущее — например, Арнольд Шварценеггер еще в 2004 году, будучи губернатором Калифорнии, обещал [16], что к 2010 году весь его штат будет покрыт «водородными шоссе». Но этого так и не произошло. В этом отчасти виноват глобальный экономический кризис: автопроизводителям пришлось выживать в тяжелейших финансовых условиях, а подобные технологии требуют больших и долгосрочных вложений.

Другие, напротив, критикуют технологию за ее очевидные недостатки. Так, основатель Tesla Илон Маск назвал водородные двигатели «ошеломляюще тупой технологией» [17], которая по эффективности заметно уступает электрическим аккумуляторам. Отчасти он прав: сегодня водородным автомобилям приходится конкурировать с электрокарами, гибридами, транспортом на сжатом воздухе и жидком азоте. И пока что до лидерства им очень далеко.

С одной стороны, в Европе Toyota Mirai II стоит несколько дешевле, чем Tesla Model S (€64 тыс. против €77 тыс.) [18]. Полная зарядка водородного автомобиля занимает около 3 минут — против 30-75 минут для электрокара. Однако вся разница — в обслуживании: Toyota Mirai вмещает 5 кг водородного топлива [19] по цене $8-9 за кг. Таким образом, полный бак обойдется в $45, и его хватит на 500 км — получаем около $9 за 100 км пробега. Для Tesla Model S те же 100 км обойдутся всего в $3.

Но у водородного топлива есть существенное преимущество перед электрическими аккумуляторами — долговечность. Если аккумулятора в электрокаре хватает на три-пять лет, то водородной топливной ячейки — уже на восемь-десять лет. При этом водородные аккумуляторы лучше приспособлены для сурового климата: не теряют заряд на морозе, как это происходит с электрокарами.

Есть еще одна перспективная сфера применения водородного топлива — стационарное резервное питание: ячейки с водородом могут снабжать энергией сотовые вышки и другие небольшие сооружения. Их можно приспособить даже для энергоснабжения небольших автономных пунктов вроде полярных станций. В этом случае можно раз в год наполнять газгольдер, экономя на обслуживании и транспорте.

Основной упрек критиков — дороговизна водородного топлива и логистики. Однако Международное энергетическое агентство прогнозирует, что цена водорода к 2030 году упадет минимум на 30% [20]. Это сделает водородное топливо сопоставимым по цене с другими видами [21].

Если вспомнить, как развивался рынок электрокаров, то его росту способствовали три главных фактора:

1. Лобби со стороны развитых государств: в США [22], ЕС [23], Японии [24], России [25] и других странах приняты законы в поддержку экологичного транспорта.
2. Удешевление аккумуляторов: согласно исследованию Bloomberg New Energy Finance, за последние десять лет цены на литий-ионные аккумуляторы упали с $1200 до $137 за кВт·ч.
3. Развитие инфраструктуры: специальные электрозарядные станции и зарядки в крупных бизнес-центрах, на парковках ТЦ и аэропортов.

Водородные двигатели ждет примерно тот же сценарий. В Toyota видят главные перспективы [26] для водородных двигателей в компактных автомобилях, а также в среднем и премиум-классе. Пока что производство не вышло на тот уровень, чтобы бюджетные модели работали на водороде и оставались рентабельными. Современные водородные машины стоят вдвое дороже обычных [27] и на 20% больше, чем гибридные.

Согласно прогнозу Markets&Markets [28], к 2022 году объем мирового производства водорода вырастет со $115 до $154 млрд. Остается главный вопрос: как быть с инфраструктурой? Чтобы водородные двигатели стали массовыми, нужны сети заправок, трубопроводы для топлива, отлаженные логистические цепочки. Все это пока только зарождается. Но и тут есть позитивные сдвиги: например, канадская Ballard Power по заказу китайского Министерства транспорта запустила пилотный проект, в рамках которого водородное топливо можно будет заливать в обычные АЗС.

Водородные технологии Toyota против Илона Маска

Японский автомобильный гигант Toyota выпустил на рынок модульную систему для электрокаров на топливных элементах питания (FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle). Технологию водородного двигателя смогут приобретать и другие автопроизводители, что ускорит развитие сегмента.

Toyota твёрдо намерена продвигать использование водорода и начнёт продавать водородные системы уже с весны этого года.

«Модуль водородных топливных элементов поможет достичь глобальных целей декарбонизации и движения за углеродную нейтральность», — говорится в сообщении производителя.

Интересно, что японский автоконцерн делает ставку на развитие водородных технологий, тогда как популярный бизнесмен и инфлюенсер отрасли Илон Маск (основатель бренда Tesla) настаивает на аккумуляторном будущем. Еще пару лет назад Маск высмеивал водородные автомобили, называя топливные элементы «кучей мусора», и давал им эпитеты вроде «дурацкие» или «умопомрачительно глупые». По мнению Маска:

«Успех просто невозможен». 

Но японцы идут «водородным» путём. Toyota уже продает автомобиль Mirai на топливных элементах и планирует десятикратный рост продаж марки на мировом рынке после выпуска Mirai второго поколения. Новая Toyota Mirai на 30% увеличит дальность пробега на одной заправке, то есть до 650 километров, сообщил автопроизводитель в конце ноября. Кроме выпуска собственных автомобилей, японский автогигант Toyota будет продавать модуль на топливных элементах другим автопроизводителям.

«Модуль на топливных элементах достиг высочайшего уровня удельной мощности на единицу объема», — утверждает Toyota.

Добавляется, что техническое обслуживание не требует особых забот. Новая система топливных элементов может сыграть решающую роль в отрасли. Модуль может быть использован компаниями, разрабатывающими топливные элементы для грузовых автомобилей, автобусов, поездов и судов, а также стационарных генераторов. Модуль может быть непосредственно подключен к существующему электрическому транспортному средству, снабженному двигателем, инвертором и батареей.

Преимущества

В электромобилях на топливных элементах (FCEV) водород, хранящийся в резервуаре, соединяется с кислородом из воздуха для производства электроэнергии, а в качестве отходов выделяется безвредный водяной пар.

В отличие от более распространенных электромобилей с батарейным питанием, автомобили на топливных элементах не нуждаются в долгом подключении для зарядки. Они «заполняют бак» почти так же быстро, как традиционные газовые и дизельные автомобили. Все современные модели превышают 300 миль дальности поездки на полном баке.

Да, но и развитие аккумуляторов для электрокаров не стоит на месте — производители также работают над сокращением времени подзарядки электромобилей. Тем не менее у водородного топлива есть еще одно преимущество перед электрическими батареями — долговечность. Если аккумулятора в электрокаре хватает на три-пять лет, то водородной топливной ячейки — уже на восемь-десять лет. При этом водородные аккумуляторы лучше приспособлены для холодной погоды: они не теряют заряд на морозе, как происходит с электрокарами.

Возражения 

Хотя сами электромобили на топливных элементах выделяют только водяной пар из своих выхлопных труб, к загрязнению окружающей среды может привести производство водорода. Об этом говорит Союз заинтересованных ученых (Union of Concerned Scientists (UCS), некоммерческая научная правозащитная организация, базирующаяся в США). В их докладе говорится: несмотря на то, что возобновляемые источники водорода, такие как сельскохозяйственные угодья и свалки отходов, растут, большая часть водорода, получаемого в качестве топлива, поступает из традиционной добычи природного газа.

Но основной упрек критиков — дороговизна водородного топлива. Средняя цена на водородное топливо в Калифорнии составляет около $16/кг (бензин продаётся галлонами 3,7 литра, а водород — килограммами). Бензин стоит $3 за галлон. Для сравнения: 1 галлон бензина имеет примерно такое же количество энергии, как 1 кг водорода. Однако электромобиль на водороде преодолевает большее расстояние, чем автомобиль с двигателем внутреннего сгорания (с эквивалентным количеством топлива).

Кроме того, стоимость заправки водородных автомобилей, скорее всего, снизится в ближайшем будущем. Международное энергетическое агентство прогнозирует, что цена водорода к 2030 году упадет минимум на 30%. Это сделает водородное топливо сопоставимым по цене с другими источниками энергии для транспортных средств.

Кто еще за водород? 

Инвестируют в развитие инфраструктуры для автомобилей на топливных элементах и другие крупные японские производители. Так, Honda и Toyota объединились с Shell Oil для строительства новых водородных заправочных станций в Калифорнии. В настоящее время в США продано более 1,1 тысячи электромобилей Honda Clarity на топливных элементах.

Корейский автогигант Kia Hyundai тоже вкладывает деньги в развитие водородных технологий и заявляет, что работает над тем, чтобы сделать водородные топливные элементы коммерчески жизнеспособными. Примером корейских водородных автомобилей является Nexo — технологический флагман Hyundai.

«Nexo создан c ориентиром на наш общий свободный и чистый завтрашний день. Такой, в котором автомобиль существует с человеком в единой среде, не мешая ему, не издавая лишних шумов и не оставляя загрязнений. Это свобода от долгих часов простоя для зарядки электрических батарей», — так позиционирует водородные автомобили рекламная служба Huyndai.

Рейтинг дальности корейского водородного кроссовера по версии EPA (Агентство по охране окружающей среды США) составил 380 миль, что больше, чем у любого аккумуляторного электромобиля на рынке.

«Производитель поставил себе цель продавать несколько тысяч автомобилей Nexo в год», — сообщают СМИ.

Работают в направлении углеродно-нейтрального будущего и промышленные гиганты General Motors и Ford Motor Company. В январе 2021 года GM заявила, что «идет ва-банк к полностью электрическому будущему, стремясь устранить все выбросы выхлопных труб от новых легковых автомобилей через 15 лет».

Ford также говорит о своих намерениях перейти на полностью электрическую линейку автомобилей. До 2025 года компания инвестирует $22 млрд в электромобили, а к 2030 году — перейдет на полностью электрические пассажирские автомобили в Европе.

Какая доля будет принадлежать автомобилям на топливных элементах, сказать сложно. Но модуль, который презентовала Toyota, может послужить серьезному росту в этом сегменте.

В России в 2014 году появился свой производитель водородных топливных ячеек — AT Energy. Компания специализируется на аккумуляторных системах для дронов, в том числе военных. Именно ее топливные ячейки использовали для беспилотников, которые снимали Олимпиаду-2014 в Сочи.

После того как в 2019 году Россия подписала Парижское соглашение по климату, которое подразумевает постепенный переход стран на экологичные виды топлива, «Газпром» и «Росатом» подготовили совместную программу развития водородной технологии на десять лет.

В конце 2020 года власти Санкт-Петербурга анонсировали запуск каршеринга на водородном топливе совместно с Hyundai. В случае успеха проект расширят и на другие крупные города России.

Главный фактор, который может обеспечить России преимущество на рынке водорода, — богатые запасы пресной воды (внутренние водоемы, тающие ледники Арктики и снега Сибири). Здесь уже есть добывающая инфраструктура от «Роснефти», «Газпрома» и «Новатэка».

Водород как надежда на чистое будущее 

Последователи «водорода» говорят: как на смену лошадям пришло дизельное топливо, так и на смену нефти придёт новый источник топлива, не загрязняющий атмосферу вредными веществами, — водород. Водород — самое распространённое химическое вещество во Вселенной. Побочные продукты производства электричества из водорода — вода и тепло. Водород поступает в топливный элемент, который затем преобразует его в ток, необходимый для питания электродвигателя.

Различные компании работают над созданием автомобилей на водородных топливных элементах вот уже на протяжении шести десятилетий. Еще в 1966 году концерн General Motors представил первый прототип подобного автомобиля Electrovan, однако в массовое производство тот запущен не был.

Вокруг водородных двигателей немало противоречивых заявлений. Одни безоговорочно верят в их будущее, другие, как Илон Макс, напротив, всячески критикуют инвестиции в автомобили на топливных элементах и настаивают на развитии аккумуляторов для электрокаров. Как всегда, время рассудит.

Автор: Екатерина Воробьева

Подписывайтесь на канал «Инвест-Форсайта» в «Яндекс.Дзене»

Автомобили на топливных элементах — чистая энергия с «водяным выхлопом»

Глобальная разработка автомобилей на топливных элементах началась еще в середине 90-х годов. Причиной поиска альтернативного топлива на экологически чистых компонентах, стал энергетический кризис и начало введения новых стандартов выброса в атмосферу углекислого газа. Возможности единственного эко транспорта этого периода — электромобилей, были крайне ограничены: малый запас хода, длительная зарядка батарей и дороговизна комплектующих подталкивали производителей к поиску других способов производства чистой энергии, которая могла бы приводить автомобили в действие.

Изначально, основным топливным элементом был выбран водород. Его химические свойства, распространенность в природе, экологичность предоставляли разработчикам большие перспективы.

Автомобили на водороде, могли бы проезжать такие же расстояния, как и машины с ДВС, иметь схожую скорость и мощность.
Сложность состояла в том, что нужно было создать соответствующий двигатель и направить энергию водорода в нужное русло.

Как функционирует двигатель на топливных элементах

Определить, кто первым изобрел двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде довольно сложно. Если говорить откровенно, то это сделал еще в начале 19 века, французский естествоиспытатель Франсуа де Риваз, который производил водород электролизом воды. Что касается современности, то автомобили на водородном топливе появились у крупных производителей практически в одно и то же время, а их базовые технические характеристики были во много одинаковы.

Принцип работы и типы двигателей на топливных водородных элементах имеют схожую с электромобилями модель работы, однако кардинально отличаются способом создания энергии приводящей двигатель и автомобиль в движение.

Схема работы автомобиля на топливных элементах

1. Контроль мощности.
2. Двигатель.
3. Батареи.
4. Водородный баллон.
5. Аккумулятор.

Если описывать принцип работы двигателя на топливных элементах простым языком, то прежде всего стоит пояснить, что «приготовление» самого топлива, то есть движущей силы происходит непосредственно внутри «топливного бака», ведь создание энергии в установках на топливных элементах целиком основано на происходящих в них физико-химических процессах.
Начинается все с того, что в корпус установки помещается проводящая исключительно протоны мембранная перегородка, которая выполняет функцию разделителя анодной и катодной камер. В процессе работы происходит обмен реактивами, в анодный отсек подается водород, а в отдел с катодом кислород.

Электроды установки покрывают усиливающим реакции катализатором, зачастую им выступает платина. Взаимодействие с катализатором приводит к потере водородом своих электронов. Параллельно сквозь мембрану начинается движение протонов к катоду, которые под влиянием катализатора (платины) связуются с электронами. Результатом реакции является образование воды, а освободившиеся электроны из анодного отсека движутся по электроцепи подсоединенной к мотору, образуя энергию. То есть, физико-химическая реакция водородных элементов преобразуется в чистый электрический ток, с водой в качестве «выхлопа».

Заправка и обслуживание автомобилей на топливных элементах

 Расчетной единицей водородного топлива служит килограмм. Заправка автомобилей водородом имеет три формата.

1. Мобильные станции.
2. Стационарные станции.
3. Домашние станции.

Что интересно, практически каждая из станций может производить водород самостоятельно, к примеру, домашний тип производит топливо в любое время путем электролиза воды. Такая станция может вырабатывать до 1000 кг водорода в год, чего вполне хватает на заправку двух авто.

Заправка автомобиля водородом на станциях происходит привычным для нас образом. Весь процесс отнимает не более 3 минут.

Что касается обслуживания, то для всех доступных автомобилей на водороде оно пока производится в профильных сервисных центрах каждого бренда.

Водородный двигатель в современных реалиях

Перспективы использования двигателя на топливных элементах огромны. Во-первых, это на 100% экологически чистый вид энергии. Во-вторых, мощность, скорость и КПД двигателей идентичны современным авто с ДВС. В-третьих, полная независимость от бензина или дизеля.

Но есть и определенные недостатки. К сожалению, из-за дороговизны компонентов, прежде всего платины, автомобили этой категории в ближайшее время будут стоить немалых денег, к примеру, цена японского представителя сегмента выпущенного ограниченным тиражом Honda Clarity, стартует от $67 тысяч и это далеко не люксовый автомобиль. Немного дешевле обходится и первый серийный экокар на топливных элементах Toyota Mirai, но и он далек от массовой доступности из-за внушительного ценника в $57 тысяч.

Honda Clarity FCV и Toyota Mirai FCV

Куда радужнее перспективы водородных двигателей в сегменте общественного транспорта. Германией уже вовсю курсируют городские и туристические автобусы с двигателем на топливных элементах. А уже в этом году анонсирован запуск первого «водородного» поезда, который призван заменить старые дизельные тягачи.

Автор: hevcars.com.ua

Еще интересное пишут по теме

HEVCARS 🔌 Автор

Читайте самые интересные новости и статьи о электрокарах в Telegram и Google Новости!

Водородные автомобили: энтузиазм в Азии, сомнения в Германии | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

В Германии быстро растет интерес к водороду (h3). Но является ли этот экологичный энергоноситель перспективным топливом для автомобилей? Мнения на этот счет разошлись, причем на удивление резко. С одной стороны — министр транспорта ФРГ Андреас Шойер (Andreas Scheuer). В 2021-2022 годах по дорогам страны должны ездить 60 тысяч водородных автомобилей, неожиданно для многих объявил он на конференции «Водород и энергетический поворот» в Берлине 5 ноября. Автомобильная промышленность, продолжил министр, «должна вывести на рынок доступные автомобили и показать людям, что эта техника надежно работает». На 1 января 2019 года в Германии было зарегистрировано менее 400 водородных автомобилей.

Volkswagen не собирается выполнять требование министра

С другой стороны — глава концерна Volkswagen Херберт Дис (Herbert Diess). Ровно за сутки до почти ультимативного требования министра он выступил на церемонии начала серийного производства первого «народного электромобиля» VW ID.3. В своей речи он остановился и на водородной технологии. Ее время, полагает топ-менеджер, наступит не в предстоящем, а лишь в следующем десятилетии (в 2030-х годах), однако применять ее будут главным образом другие виды транспорта — грузовые автомобили, поезда, суда.  

Иными словами, крупнейший автостроитель Германии (и мира) даже не думает выполнять требование министра: Volkswagen целиком сделал ставку на электромобили. Полностью электрических легковых машин в ФРГ было на 1 января 2019 года в общей сложности свыше 83 тысяч. К ним можно прибавить более 340 тысяч гибридов, из которых 67 тысяч были заряжаемыми от розетки плагин-гибридами. 

На Франкфуртском автосалоне 2019 рядом с BMW i Hydrogen Next демонстрировался топливный элемент

Вечером того же 4 ноября в Берлине прошла встреча канцлера Ангелы Меркель (Angela Merkel) c руководителями немецкого автопрома, на которой обсуждалось развитие электромобильности в Германии. Одно из решений: в ближайшие два года установить по всей стране 50 тысяч новых общедоступных зарядных станций. Сейчас их около 21 тысячи, и считается, что это крайне мало для широкого внедрения автомобилей на электрической тяге. Правительство ФРГ ставит задачу к 2030 году довести число станций до 1 миллиона.

BEV против FCEV: неравные силы

А на следующий день участвовавший в этой встрече Андреас Шойер («вчера водородная тема была, конечно, не приоритетной») на конференции по водороду не без гордости сообщил, что «весной 2020 года у нас в Германии будет уже 100 водородных заправочных станций». К 2021 году к ним должны прибавиться еще 15. Соответствующее заявление о намерениях министр подписал с совместным предприятием h3Mobility, в которое наряду с такими энергетическими компаниями, как Shell и Total, входит и немецкий автостроитель Daimler.

Министр экономики и энергетики Петер Альтмайер и министр транспорта Андреас Шойер

Он с прошлого года малыми партиями выпускает Mercedes GLC F-Cell, который в семи немецких городах можно взять в лизинг. А в сентябре на Франкфуртском автосалоне 2019 была представлена модель BMW i Hydrogen Next, производство которой, опять-таки малыми партиями, баварский автоконцерн начнет в 2022 году. 

Все эти цифры показывают, каков в настоящий момент на немецком рынке расклад сил между двумя экологичными альтернативами автотранспорту с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) — между электромобилями, работающими от аккумуляторных батарей (BEV), и водородными автомобилями (FCEV), в которых энергия для электромотора вырабатывается в ходе реакции h3 с кислородом в топливных элементах. 

В такой ситуации автомобильная промышленность Германии однозначно сделала выбор в пользу электромобилей, подчеркнул президент Объединения немецкой автомобильной промышленности (VDA) Бернхард Маттес (Bernhard Mattes) на состоявшейся в конце октября в Штутгарте конференции Handelsblatt Auto-Gipfel 2019. На других континентах, добавил он, могут сделать ставку и на иные технологии (он имел в виду «водородные» планы Японии и Южной Кореи), но Европе, по его мнению, создание разветвленной инфраструктуры одновременно для нескольких видов альтернативных двигателей финансово просто не потянуть.

Toyota Mirai: объемы производства вырастут в десять раз

На этой отраслевой конференции автостроители и их поставщики обсуждали перспективы немецкого и мирового автопрома, и речь, действительно, шла главным образом о гибридах и электромобилях. Однако два доклада были посвящены водородным автомобилям. Весьма показательно, что с ними выступили представители двух азиатских фирм. 

Выпуск водородного автомобиля Mirai на одной из японских фабрик компании Toyota

Вице-президент по научным исследованиям и разработкам европейского отделения Toyota Геральд Кильман (Gerald Killmann) сообщил, что эта японская компания в десять раз увеличит выпуск водородного автомобиля Toyota Mirai. Привел он и абсолютные цифры: до сих пор ежегодно выпускались 3 тысячи единиц, объемы производства нового поколения этой модели решено увеличить до 30 тысяч в год (для сравнения: в 2018 году компания продала по всему миру в общей сложности свыше 10,5 миллиона автомобилей).

При этом менеджер напомнил историю успеха первого в мире серийного гибридного автомобиля Toyota Prius. Первое поколение, стартовавшее в 1997 году, было убыточным, второе, по его словам, пошло уже лучше, «третье обеспечило хорошую прибыль, сегодня свыше половины продаваемых нами в Европе автомобилей — это гибриды». Нечто подобное может произойти и с водородной технологией, убежден Геральд Кильман.   

Основными потенциальными покупателями модели Toyota Mirai он считает таксомоторные компании, сервисы перевозки VIP-пассажиров, парки служебных машин фирм и ведомств. И дело тут не только в высокой цене (в Германии этот водородный автомобиль стоит порядка 80 тысяч евро). 

Прототип беспилотного водородного грузового автомобиля южнокорейской компании Hyundai

Компания Toyota исходит из того, рассказал Геральд Кильман, что рядовому покупателю больше подходят электромобили: у него машина ночью и значительную часть дня обычно простаивает, так что есть время ее подзарядить. «У водородной технологии перспективы скорее в профессиональной сфере, там, где автомобиль должен работать круглосуточно или перевозить грузы», — отметил докладчик и указал на решающие преимущества машин на топливных элементах: заправка длится 3-5 минут, а дальность пробега составляет более 500 километров.        

Hyundai Nexo и водородные грузовики для Швейцарии

Таким образом, два лидера мировой автомобильной промышленности, Volkswagen и Toyota, практически сходятся в том, что h3 получит широкое распространение на грузовом автотранспорте. Расходятся они в оценке сроков. И это явно связано с тем, что в Японии уже действует согласованный между правительством, автостроителями и инфраструктурными компаниями план до 2030 года довести число водородных автомобилей на дорогах страны до 800 тысяч. А в Германии есть правительственный план к тому же времени довести число электромобилей до 7-10,5 миллионов.   

Тем временем в Южной Корее стартовал пилотный проект по переводу на h3 сразу трех городов. Речь не только об автомобильном транспорте, но и об электроэнергетике и теплоснабжении, и Hyundai будет поставлять туда свои топливные элементы, рассказал в Штутгарте представитель немецкого отделения этой южнокорейской компании Оливер Гутт (Oliver Gutt). Одновременно она наращивает начавшийся в 2018 году выпуск как водородного внедорожника Hyundai Nexo (цена в Германии: около 70 тысяч евро), так и h3-грузовиков.

Южнокорейский водородный автомобиль Hyundai Nexo на Франкфуртском автосалоне 2019

Сейчас Hyundai, продолжил Оливер Гутт, приступает к выполнению заказа, полученного из Швейцарии: в течение пяти лет туда будут поставлены 1600 работающих на топливных элементах грузовиков, в которых из экологических (и, соответственно, имиджевых) соображений заинтересованы, в частности, крупные сети супермаркетов. Правда, альпийской республике предстоит еще построить соответствующие заправочные станции. 

Без «зеленого» водорода прорыва не будет 

Оливер Гутт порекомендовал следить за развитием сети водородных заправок в Европе на немецком сайте h3.live. Там сразу же бросается в глаза: Германия со своими скоро 100 станциями является бесспорным европейским лидером. Или, иначе говоря: в других странах континента инфраструктура для h3 развита еще меньше.

Принципиально важен также вопрос, откуда берется водород. Производить его из углеводородов, например, из природного газа, с экономической точки зрения представляется не очень оправданным, ведь в таком случае автомобили можно было бы напрямую заправлять компримированным (CNG) или сжиженным природным газом (LNG).

С точки зрения экологии и защиты климата смысл имеет только «зеленый» водород, получаемый из обычной воды методом электролиза с использованием избыточной электроэнергии ветряных и солнечных электростанций. Но широкое промышленное внедрение экспериментально уже апробированной технологии Power to Gas только начинается. Правда, правительство ФРГ твердо намерено форсировать этот процесс.

Выступая вместе с Андреасом Шойером на конференции в Берлине, министр экономики и энергетики ФРГ Петер Альтмайер (Peter Altmaier) заявил: «Мы хотим, чтобы Германия стала в области водородных технологий номером 1 в мире». Насколько реалистичен этот лозунг в автомобильной сфере, покажет время. Но самые первые в мире водородные поезда начали перевозить пассажиров именно в ФРГ.

Смотрите также:

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электростанция из аккумуляторов

  Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Большие батареи на маленьком острове

  Крупнейшие аккумуляторные электростанции действуют в США и странах Азии. А на карибском острове Синт-Эстатиус (Нидерландские Антилы) с помощью этой технологии резко снизили завоз топлива для дизельных электрогенераторов. Днем местных жителей, их около 4 тысяч, электричеством с 2016 года снабжает солнечная электростанция, а вечером и ночью — ее аккумуляторы, установленные фирмой из ФРГ.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Главное — хорошие насосы

  Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) — старейшая и хорошо отработанная технология хранения электроэнергии. Когда она в избытке, электронасосы перекачивают воду из нижнего водоема в верхний. Когда она нужна, вода сбрасывается вниз и приводит в действие гидрогенератор. Однако далеко не везде можно найти подходящий водоем и нужный перепад высот. В Хердеке в Рурской области условия подходящие.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Место хранения — норвежские фьорды

  Оптимальные природные условия для ГАЭС — в норвежских фьордах. Поэтому по такому кабелю с 2020 года подводная высоковольтная линия электропередачи NordLink длиной в 623 километра и мощностью в 1400 МВт будет перебрасывать излишки электроэнергии из ветропарков Северной Германии, где совершенно плоский рельеф, на скалистое побережье Норвегии. И там они будут храниться до востребования.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электроэнергия превращается в газ

  Избытки электроэнергии можно хранить в виде газа. Методом электролиза из обычной воды выделяется водород, который с помощью СО2 превращается в метан. Его закачивают в газохранилища или на месте используют для заправки автомобилей. Идея технологии Power-to-Gas родилась в 2008 году в ФРГ, сейчас здесь около 30 опытно-промышленных установок. На снимке — пилотный проект в Рапперсвиле (Швейцария).

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Водород в сжиженном виде

  Идея Power-to-Gas дала толчок разработкам в разных направлениях. Зачем, к примеру, превращать в метан полученный благодаря электролизу водород? Он и сам по себе отличное топливо! Но как транспортировать этот быстро воспламеняющийся газ? Ученые университета Эрлангена-Нюрнберга и фирма Hydrogenious Technologies разработали технологию его безопасной перевозки в цистернах с органической жидкостью.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  В чем тут соль?

  Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Каверна в роли подземной батарейки

  На северо-западе Германии много каверн — пещер в соляных пластах. Одну из них энергетическая компания EWE и ученые университета Йены превратили в полигон для испытания технологии хранения электроэнергии в соляном растворе, обогащенном особыми полимерами, которые значительно повышают эффективность химических процессов. По сути дела, речь идет о попытке создать гигантскую подземную батарейку.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Крупнейший «кипятильник» Европы

  Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего «кипятильника» Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Накопители энергии на четырех колесах

  Когда по дорогам мира будут бегать миллионы электромобилей с мощными аккумуляторными батареями, они превратятся в еще один крупный накопитель энергии из возобновляемых источников. Этому поспособствуют умные сети энергоснабжения (Smart grid): они будут стимулировать подзарядку по низким ценам в моменты избытка электричества. (На фото — заправка для электромобилей в Китае).

  Автор: Андрей Гурков

Немецкие автогиганты задумали по-новому конкурировать с Tesla: Бизнес: Экономика: Lenta.ru

Немецкие компании BMW и Audi в условиях постепенного отказа мира от традиционных авто с двигателем внутреннего сгорания задумали сделать ставку на автомобили на водородных топливных элементах, пишет Reuters. С новыми моделями они рассчитывают усилить свои позиции на рынке «зеленых» автомобилей, где им сейчас приходится конкурировать с американской Tesla, производящей электрокары с аккумуляторами.

Немецкие автогиганты рассчитывают, что политики могут в будущем сделать ставку на водород в связи с декарбонизацией экономики. Сейчас компания BMW разработала прототип автомобиля на водородном двигателе на базе внедорожника X5. Как уточнил Юрген Гульдерн, вице-президент BMW, курирующий водородную программу, в 2022 году планируется выпустить около ста испытательных экземпляров машин. Представители Audi также сообщили о нескольких прототипах авто на водородном двигателе.

Материалы по теме

00:01 — 13 сентября

Вопреки всему.

Первая в мире страна перешла на биткоин. К чему это приведет?

00:01 — 21 сентября

«Водород будет играть очень важную роль в транспортной отрасли», — заявил Стефан Гельбхаар, официальный представитель немецких «Зеленых» по вопросам транспортной политики. Если партия примет участие в формировании нового правительства Германии, ожидается, что она начнет влиять на политику декарбонизации, которая предусматривает отказ от традиционного топлива с 2035 года.

Ранее разработкой двигателей на водородном топливе занимались лишь японские автопроизводители Toyota, Nissan и Honda и южнокорейская Hyundai. При этом Китай также стал работать в этом направлении. В частности, страна начала работу над собственной инфраструктурой заправок для автомобилей на водороде, над производством самих машин работает несколько китайских автопроизводителей, к примеру компания Great Wall Motor.

На водород делают ставку и мировые производители грузовиков Daimler AG, подразделение Daimler Truck, Volvo Trucks и Hyundai, поскольку авто с аккумуляторами для дальних перевозок не подходят. Однако сама технология водородного топлива пока слишком дорога для простых покупателей, а необходимая инфраструктура заправок неразвита.

В России первый отечественный автобус на водородных топливных элементах представил производитель грузовых автомобилей «КамАЗ». Испытания опытного образца запустят на улицах Москвы в 2021 году.

Технология топливных элементов и ее использование в автомобилях

Что такое топливные элементы и их применение в автомобилестроении

Сэр Уильям Грове знал очень много об электролизе, поэтому он в свое время выдвинул такую гипотезу, а именно, что путем процесса, который расщепляет воду на составляющие водород и кислород методом проведения электричества через нее, он может производить (вырабатывать) электричество, если провести его в обратном порядке. После расчётов сделанных на бумаге он подошел к экспериментальной стадии процесса, где сумел доказать правильность своей идеи. Эту доказанную гипотезу далее развили ученые Людвиг Монд и его помощник Чарльз Лангре, которые усовершенствовали технологию Грове и в далеком 1889 году дали ей конкретное название, в которое вошли два определенных слова, название которых означает и звучит как — «топливный элемент».

 

Сейчас это словосочетание крепко вошло в обиход всех автомобилистов. Вы безусловно друзья слышали этот термин «топливный элемент» и не единожды. В новостях в интернете, по телевизору и в прессе все чаще мелькают новомодные и неизвестные иногда нам слова. Обычно эти новомодные словечки относятся к рассказам о новейших гибридных автомобилях или к программам развития этих гибридных автомобилей.

Например, еще 11 лет назад в США была запущена такая программа, как «The Hydrogen Fuel Initiative». Она была направлена ​​на разработку водородных топливных элементов и технологий данной инфраструктуры, которые были нужны для того, чтобы сделать автотранспортные средства, использующие топливные элементы, практичными, экономически продуманными и рентабельными к 2020 году. Кстати, за это время на эту программу было выделено более 1 млрд. долларов США, что говорит о серьезной ставке на программу, которую сделали и создали власти Соединенных Штатов и которая была направлена на развитие экологически дружелюбных технологий.

 

По другую сторону океана автопроизводители тоже не дремали, они продолжали проводить свои изыскания по теме машин с топливными элементами. Например, компании «Honda», «Toyota», «Mercedes-Benz» и даже «Hyundai» продолжали работать над созданием надежной технологии этих топливных элементов.

 

Наибольшего успеха на данном поприще разработок среди всех мировых автопроизводителей, добились два Японских автопроизводителя, это компании «Toyota» и «Honda». Их модели машин на новых топливных элементах уже пошли в серийное производство, в тоже время как их ближайшие конкуренты тоже следует прямо близко за ними.

 

Поэтому надо признать, что топливные элементы в автомобильной индустрии — это надолго. Рассмотрим дорогие наши читатели принципы работы самой этой технологии и ее применение в современных автомобилях.

 

Принцип работы топливного элемента

В сущности, сам топливный элемент представляет собой небольшой двигатель без движущихся частей. С технической точки зрения определить такой топливный элемент можно с позиции, как электрохимическое устройство для преобразования энергии. Он преобразует частицы водорода и кислорода в воду, в процессе попутно производя электричество, то есть постоянный ток.

 

Существует множество типов топливных элементов, некоторые из них уже используются в автомобилях, ну а другие пока проходят исследовательские тесты. В большинстве из них в качестве основных химических элементов необходимых для преобразования, используется водород и кислород.

 

Аналогичная процедура происходит и в обычной батарее, отличие заключается только в том, что батарея уже имеет в себе все необходимые химические вещества требуемые для преобразования электричества «на борту», в то время как сам топливный элемент может «заряжаться» от внешнего источника, благодаря чему этот процесс «производства» электричества может быть продолжен. Помимо водяного пара и электричества другим побочным продуктом данной процедуры является выделяемое им тепло.

Водородно-кислородный топливный элемент с протонообменной мембраной содержит в себе протонопроводящую полимерную мембрану, которая разделяет между собой два электрода — анод и катод. Каждый из этих электродов обычно представляет из себя простую угольную пластину (матрицу) с нанесённым на нее катализатором, то есть платиной или сплавом платиноидов и др. композитов.

 

На катализаторе анода молекулярный водород диссоциирует и теряет электроны. Катионы водорода проводятся через мембрану по направлению к катоду, но сами электроны отдаются во внешнюю цепь, так как сама мембрана не пропускает эти электроны.

 

На катализаторе катода молекула кислорода соединяется с электроном который подводится из внешних коммуникаций с пришедшим протоном и преобразует ее в воду, которая является единственным продуктом полученной реакции (в виде пара и/или жидкости).

 

wikipedia.org

 

Применение в автомобилях

Из всех типов топливных элементов наилучшим кандидатом для применения в транспортных средствах по-видимому стали топливные элементы полученные на основе протонообменных мембран или на основе так называемых на западе- Polymer Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC). Основными причинами этого являются: -его высокая удельная мощность и относительно низкая рабочая температура, а это в свою очередь означает, что для него не потребуется много времени чтобы привести топливные элементы в рабочий режим. Они оперативно разогреются и начнут производить необходимое количество электроэнергии. В ее основе также используется еще одна из самых простых реакций из всех типов топливных элементов.

 

Смотрите также: Виды аккумуляторов, их преимущества и слабые стороны

 

Первое транспортное средство с этой технологией было сделано еще в 1994 году, когда компания «Mercedes-Benz» представила прототип своего элемента MB100 созданного на основе NECAR1 (новый электрический автомобиль 1). Помимо малой выходной мощности (всего 50 киловатт) самым большим недостатком этой концепции являлся сам топливный элемент, который занимал весь объем грузового отсека автофургона.

Кроме того, с точки зрения пассивной безопасности, это была одна из ужаснейших идей для массового производства, принимая во внимание необходимость установки на борту фургона этого массивного резервуара, который заполнялся легковоспламеняющимся водородом под давлением.

 

В течение следующего десятилетия данная технология развивалась и одна из последних концепций созданных на топливных элементах от «Мерседес» имела выходную мощность 115 л.с. (85 квт) и диапазон действия около 400 километров перед дозаправкой. Конечно, немцы были не единственными пионерами в разработке топливных элементов будущего. Не надо друзья забывать и про двух японцев, т.е. про компании «Toyota» и «Honda». Одним из крупнейших автомобильных игроков стала компания «Honda», которая представила свой серийный автомобиль с силовой установкой на водородных топливных элементах. Продажи модели FCX Clarity в лизинг на территории США начались летом 2008 года, чуть позже реализация автомобиля перешла и в саму Японию.

Еще дальше пошла фирма «Toyota» со своей моделью Mirai, чья прогрессивная система топливных элементов, работающая на водороде, по-видимому способна предоставить футуристичному автомобилю солидный диапазон действия в 520 км на одном баке, который может быть заправлен менее чем за пять минут, так же как и обычный автомобиль. Показатели расхода топлива поражают любого скептика, они просто невероятны и даже для автомобиля с классической силовой установкой, как модель Toyota Mirai, которая расходует 3,5 литра горючего независимо от того в каких условиях используется автомобиль, в городе ли, на шоссе ли, или в смешанном цикле.

 

Прошло уже восемь лет. Компания «Honda» потратила это время с большой пользой для своего дела. Второе поколение автомобилей Honda FCX Clarity уже сейчас появляется в продаже. Ее топливные элементы (батареи) стали на 33% более компактными, чем у первой модели автомобиля, а сама ее удельная мощность увеличилась аж на 60%. «Honda» уверяет, что топливный элемент и интегрированный силовой агрегат в Clarity Fuel Cell по размерам может быть сравним с двигателем V6, что оставляет достаточного места для внутреннего пространства в машине пяти пассажирам и для их багажа.

Предполагаемый диапазон прохождения составляет 500 км, а стартовая цена данной автоновинки должна закрепиться на уровне примерно $60 тыс. долларов США. Дорого скажете? Наоборот, очень даже дешево. В начале 2000-х годов автомобили с подобными технологиями стоили $100 тыс. долларов.

 

Смотрите также: 2016 World Car of the Year, победители и проигравшие

 

Учитывая все ограничения присущие данной технологии в автомобилях и в связи с отсутствием заправочной инфраструктуры являющейся наибольшим препятствием, такие машины на новых топливных элементах вряд ли смогут конкурировать с более традиционными автомобилями в ближайшие 15 — 20 лет, но вот в долгосрочной перспективе они однозначно смогут оказаться более жизнеспособными авто. Налоги на загрязнение и сами экологические законы становятся все более и более жесткими, а наряду с непрерывным ростом потребления ископаемого топлива это может убедить правительства разных стран и самих производителей автомобилей вкладываться в экологичную технологию еще активнее.

Когда в России появятся водородные автомобили — Российская газета

На стыке 2020-2021 годов в мире начался водородный бум. Сейчас чуть ли не дурным тоном считаются возражения прогнозам, что через десяток-другой лет элемент N 1 заменит все виды углеводородного топлива в энергетике и на транспорте.

Наша страна не остается в стороне от водородного тренда. В ноябре прошлого года премьер Михаил Мишустин утвердил программу развития водородной энергетики в России до 2024 года. Далее последовали высказывания высшего истеблишмента о потенциале развития водородной энергетики в стране. Подытожил ряд программных выступлений Владимир Путин, поставив правительству задачу разработать к 2023 году автобус на водороде, а позже и локомотив. Так что повернуть назад не получится.

«Японская Toyota запустила массовые продажи своего водородного автомобиля Toyota Mirai еще в 2015 году. В Германии на регулярной основе курсирует пригородный поезд на водороде производства Alstom, ожидаются поставки еще 27 подвижных составов. В мире существует множество подобных проектов, — рассказал «РГ» гендиректор компании Drive Electro, доктор технических наук, профессор Института механики и энергетики имени В.П. Горячкина Сергей Иванов, — в то же время водородный транспорт пока не вышел на массовое производство. Даже в Японии, стране, где «дорожную карту» по переходу на водородную энергетику подписали еще в 2014 году, на всю страну всего 2,5 тысячи таких машин».

Почему же не происходит скачка в развитии водородного транспорта и когда стоит ждать массового использования водородных автомобилей в России? Разбираемся в этом вместе с экспертом.

Водородный транспорт — это тоже электромобиль, только более продвинутый, объясняет Сергей Иванов. Вместо аккумуляторных батарей электродвигатель питают топливные элементы. Такая техника надежна, неприхотлива, бесшумна, работает без вредных выбросов. Использование водорода особенно актуально для ТС, которые передвигаются на большие расстояния. Без дополнительной заправки можно проехать от 500 до 1000 километров. Плюсы использования водородного двигателя очевидны и в целом общеизвестны — его КПД намного выше, чем у двигателя внутреннего сгорания, а благодаря использованию электрической трансмиссии таком транспорту присуще накопление энергии при торможении.

2 миллиона тонн может составить экспорт водорода из России к 2035 году

Тем не менее причины, по которым правительство России задумалось о возможном переходе на водородный транспорт и водородную энергетику, лежат за пределами чисто технологических вопросов, уверен Сергей Иванов. В июле 2020 года была опубликована водородная стратегия ЕС, согласно которой страны-участники планируют полностью отказаться от автомобилей на ДВС к 2040 году. Помимо этого ЕС планирует значительно снизить долю использования традиционных энергоносителей. «А Россия очень зависима от цен на энергоносители ввиду специфики структуры своей экономики, — подчеркивает профессор. — Более того, углеводороды — наш главный экспортный продукт, а Европа — основной торговый партнер и потребитель энергоресурсов. Чтобы сохранить за собой статус экспортера и избежать трансграничных налогов при поставках продукции в Евросоюз, нашей стране придется следовать стандарту чистого производства».

Однако, несмотря на радужные перспективы новых технологий, здесь есть ряд серьезных проблем. Традиционные способы получения водорода из метанола энергозатратны и связаны с выбросами углекислого газа. Производство же «зеленого» водорода путем электролиза резко увеличивает его стоимость. Ограничением массового использования водорода являются также вопросы его хранения и транспортировки. И решение этих вопросов требует огромных финансовых и временных ресурсов.

Тем не менее экономические стимулы к переходу на водород есть уже сейчас и будут расти стремительно по мере дальнейшего развития технологий. «Водород нужен не только как моторное топливо и для генерации энергии, — рассказывает Сергей Иванов. — сейчас на 95 процентов он используется в нефтехиме. При этом Россия уже занимает хорошие позиции на рынке. Согласно Энергетической стратегии России до 2035 года экспорт водорода из нашей страны должен достигнуть 2 миллионов тонн. По прогнозу минэнерго, за 30 лет рынок водорода вырастет с сегодняшних 110 до 150-160 миллионов тонн. По разным прогнозам, объем рынка водорода в денежном эквиваленте может достигнуть 200 миллиардов долларов уже к 2023 году».

Все предпосылки для развития водородной энергетики в России есть. Это отдельно отметил зампред правительства Александр Новак: «В России есть развитые газовый и атомно-энергетический комплексы, которые могут помочь в производстве водорода. Например, водород можно производить методом электролиза или путем переработки газа (запасы которого в стране огромны). Поэтому Россия обладает серьезным потенциалом не только для развития, но даже мирового лидерства в водородной энергетике».

Растет и рынок электрического транспорта. По прогнозам Bloomberg New Energy Finance, к 2040 году ежегодные продажи электрокаров, в том числе тех, что используют водород, достигнут 35 процентов от общего числа продаваемых машин. А Россия имеет примеры эффективного запуска транспорта на электротяге. «Уже сейчас Москва является лидером по количеству электробусов в Европе. Технологии производства водородного транспорта в целом схожи. Следовательно, внедрить водородный транспорт и наладить его массовый выпуск будет возможно. Все это будет способствовать снижению стоимости самого водорода и одновременно повысит скорость окупаемости связанных с его производством и дистрибуцией инфраструктурных проектов. Именно поэтому кажущиеся малоэффективными с точки зрения экономической целесообразности решения имеют для России огромные перспективы», — резюмирует Сергей Иванов.

Так что похоже, что скачок развития водородного транспорта происходит прямо сейчас. К нему готовы как технологии, так и правительство. А это значит, что ждать водородный транспорт в России осталось недолго. К 2023 году первые автобусы на водородном топливе уже поедут по дорогам городов. Радует и то, что, по прогнозам Bloomberg New Energy Finance, уже к 2025 году стоимость автомобилей на водороде сравняется со средней ценой обычных автомобилей.

Как электромобили на топливных элементах работают с использованием водорода?

Как и полностью электрические транспортные средства, электромобили на топливных элементах (FCEV) используют электричество для питания электродвигателя. В отличие от других электромобилей, FCEV вырабатывают электричество, используя топливный элемент, работающий на водороде, а не потребляя электричество только от батареи. В процессе проектирования транспортного средства производитель транспортного средства определяет мощность транспортного средства размером электродвигателя (двигателей), который получает электроэнергию от комбинации топливного элемента и батареи соответствующего размера.Хотя автопроизводители могут спроектировать FCEV с возможностью подключения для зарядки аккумулятора, большинство FCEV сегодня используют аккумулятор для возврата энергии торможения, обеспечения дополнительной мощности во время коротких событий ускорения и для сглаживания мощности, поступающей от топливного элемента с возможностью на холостом ходу или выключите топливный элемент во время низкой потребности в энергии. Количество энергии, хранящейся на борту, определяется размером водородного топливного бака. Это отличается от полностью электрического транспортного средства, где количество доступной мощности и энергии тесно связаны с размером батареи.Узнайте больше об электромобилях на топливных элементах.

Изображение в высоком разрешении

Ключевые компоненты электромобиля на водородных топливных элементах

Аккумулятор (вспомогательный): В транспортном средстве с электрическим приводом низковольтная вспомогательная аккумуляторная батарея обеспечивает электричеством для запуска автомобиля до включения тягового аккумулятора; он также приводит в действие автомобильные аксессуары.

Аккумулятор: Эта высоковольтная аккумуляторная батарея накапливает энергию, генерируемую рекуперативным торможением, и обеспечивает дополнительную мощность тяговому электродвигателю.

Преобразователь постоянного тока в постоянный: Это устройство преобразует мощность постоянного тока высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в мощность постоянного тока низкого напряжения, необходимую для работы аксессуаров автомобиля и подзарядки вспомогательной аккумуляторной батареи.

Электрический тяговый двигатель (FCEV): Используя энергию топливного элемента и тягового аккумулятора, этот двигатель приводит в движение колеса транспортного средства. В некоторых автомобилях используются мотор-генераторы, которые выполняют как приводную, так и регенеративную функции.

Блок топливных элементов: Набор отдельных мембранных электродов, которые используют водород и кислород для производства электричества.

Заливная горловина: Форсунка топливораздаточной колонки присоединяется к резервуару на транспортном средстве для заправки топливного бака.

Топливный бак (водород): Хранит газообразный водород на борту автомобиля до тех пор, пока он не понадобится топливным элементам.

Контроллер силовой электроники (FCEV): Этот блок управляет потоком электроэнергии, подаваемой топливным элементом и тяговой батареей, регулируя скорость электрического тягового двигателя и создаваемый им крутящий момент.

Тепловая система (охлаждение) — (FCEV): Эта система поддерживает надлежащий диапазон рабочих температур топливного элемента, электродвигателя, силовой электроники и других компонентов.

Трансмиссия (электрическая): Трансмиссия передает механическую энергию от тягового электродвигателя для привода колес.

Центр данных по альтернативным видам топлива: исследования и разработки водорода

The U.S. Министерство энергетики (DOE) и его партнеры преодолевают проблемы включения водорода в энергетическую систему США. Концепция h3 @ Scale в Министерстве энергетики исследует потенциал для крупномасштабного производства водорода и его использования в энергетических секторах. Основные категории исследований и разработок (НИОКР) в водороде, спонсируемых Министерством энергетики, перечислены ниже.

Производство водорода

Производство водорода Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы важны для обеспечения конкурентоспособности водорода по сравнению с обычным топливом при минимальном воздействии производства на окружающую среду.Узнайте больше о научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработках в области производства водорода в Управлении технологий производства водорода и топливных элементов.

Доставка водорода

R&D помогает совершенствовать технологии для рентабельного распределения водорода от места производства до места конечного использования, например, в транспортных средствах на топливных элементах.

Узнайте больше о научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработках в области доставки водорода в отделе технологий производства водорода и топливных элементов.

Хранение водорода

НИОКР важны для совершенствования технологий, чтобы электромобили на топливных элементах могли хранить достаточно водорода на борту, чтобы обеспечить дальность движения не менее 300 миль, не занимая лишнего места и не добавляя лишнего веса.

Узнайте больше о научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработках в области хранения водорода в Управлении технологий производства водорода и топливных элементов.

Топливные элементы и транспортные средства

Исследования и разработки водородных топливных элементов направлены на снижение стоимости и размеров систем топливных элементов, а также на улучшение характеристик и долговечности систем топливных элементов с полимерно-электролитной мембраной для транспортировки, а также для небольших стационарных и портативных применений. Исследования электромобилей на водородных топливных элементах важны для разработки технологий, которые улучшают системы, подсистемы и компоненты топливных элементов.

Узнайте больше о научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах в области топливных элементов в отделе технологий водородных и топливных элементов.

Производство

Исследования и разработки в области производства водорода важны для того, чтобы помочь Соединенным Штатам перейти от современных компонентов и систем к выпускаемой серийно выпускаемой продукции в больших объемах.

Узнайте больше о НИОКР в области производства в Управлении технологий водородных и топливных элементов.

НИОКР в национальных лабораториях

Многие национальные лаборатории Министерства энергетики проводят НИОКР по водородным и топливным элементам:

Также узнайте о развитии инфраструктуры водородного топлива.

Центр данных по альтернативным видам топлива: Развитие инфраструктуры водородного топлива

Наличие станций, доставляющих водород по разумной цене в тех местах, где будут использоваться автомобили, остается ключевой проблемой для внедрения этой технологии. Для решения этой проблемы Министерство энергетики США (DOE) запустило h3USA — государственно-частное сотрудничество с федеральными агентствами, автопроизводителями, поставщиками водорода, разработчиками топливных элементов, национальными лабораториями и другими заинтересованными сторонами.h3USA сосредоточена на развитии водородной инфраструктуры для поддержки большего количества вариантов транспортировки энергии для потребителей США.

В середине 2021 года в США было 48 открытых розничных водородных станций. Кроме того, на разных стадиях планирования или строительства находилось не менее 60 станций. Большинство существующих и запланированных станций находились в Калифорнии, одна на Гавайях и 14 запланированных для северо-восточных штатов. По мере расширения рынка водородные заправочные станции будут соответствовать развертыванию транспортных средств, поскольку они будут расти вместе.Ожидается, что клиенты будут иметь аналогичный опыт работы на заправочных станциях водородом и на заправочных станциях, при этом большинство водородных заправочных станций будет добавлено на существующих заправочных станциях.

Локатор альтернативных заправочных станций позволяет пользователям искать общественные и частные водородные заправочные станции. Предложите новые водородные станции для включения в локатор станций, используя форму «Отправить новую станцию».

Безопасность, нормы и стандарты

Многие современные нормы и стандарты водородной безопасности основаны на практических методах химической и аэрокосмической промышленности.Министерство энергетики координирует усилия организаций по разработке кодов и стандартов по разработке более надежных кодексов и стандартов, обеспечивающих безопасное использование водорода для транспортных и стационарных применений. Одним из результатов этих усилий стал NFPA 2, гармонизированный национальный стандарт для инфраструктуры водородных транспортных средств.

Узнайте больше о водородной безопасности, нормах и стандартах в отделе технологий производства водорода и топливных элементов.

Демонстрационные проекты

Помимо технических проблем, решаемых с помощью исследований и разработок, существуют препятствия на пути успешного внедрения инфраструктуры водородного топлива, которые могут быть устранены только путем интеграции компонентов в полные системы.Министерство энергетики США разрабатывает и тестирует комплексные системные решения, которые проверяют интегрированные технологии водородных и топливных элементов для транспорта, инфраструктуры и производства электроэнергии в системном контексте в реальных условиях эксплуатации.

Узнайте больше о системном анализе и валидации технологий из отдела технологий топливных элементов. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии также располагает информацией о валидации технологий водородных и топливных элементов.

2021 Honda Clarity Fuel Cell — Автомобиль с водородным двигателем

УДОБСТВА

Передние сиденья с подогревом

Почувствуйте себя уютно холодным утром или в разгар зимы с подогревом передних сидений.

УДОБСТВА

Head-Up Display

Следите за дорогой с помощью проекционного дисплея, который отображает ключевую информацию о транспортном средстве на нижнем ветровом стекле для большей осведомленности о дороге.

УДОБСТВА

Аудиосистема премиум-класса

Топливный элемент Honda Clarity 2021 оснащен 8-дюймовым сенсорным экраном Display Audio и аудиосистемой премиум-класса с 12 динамиками мощностью 540 Вт.

УДОБСТВА

Двухзонный автоматический климат-контроль

Вы и ваш передний пассажир можете выбрать идеальную температуру с помощью двухзонного автоматического климат-контроля.

УДОБСТВА

Органы управления на рулевом колесе

Сенсорные элементы управления на рулевом колесе позволяют легко отвечать на звонки, регулировать громкость и получать доступ к информации о водителе.

УДОБСТВА

Сдвиг по проводам

Топливный элемент Honda Clarity Fuel Cell разработан с учетом потребностей водителя, от электронного переключателя передач одним касанием до спортивного режима, повышающего производительность.

автомобилей на водородных топливных элементах | Агентство по охране окружающей среды США

Транспортные средства на водородных топливных элементах (FCV) похожи на электромобили (EV) в том, что они используют электродвигатель вместо двигателя внутреннего сгорания для приведения в действие колес. Однако, в то время как электромобили работают от батарей, которые необходимо подключить для подзарядки, FCV вырабатывают электроэнергию на борту.В топливном элементе газообразный водород (H ₂ ) из топливного бака транспортного средства соединяется с кислородом (O ₂ ) из воздуха для выработки электроэнергии с использованием только воды и тепла в качестве побочных продуктов процесса.

Узнайте, как работают топливные элементы

Наличие

Несколько производителей автомобилей продают или сдают в аренду FCV на отдельных рынках, в первую очередь в Калифорнии, где уже существуют некоторые водородные заправочные станции. Водородная инфраструктура также появляется в других местах по всей стране.Станции планируются или строятся на северо-востоке и на Гавайях, а транзитные автобусы на топливных элементах уже курсируют по улицам таких городов, как Бостон, Массачусетс и Флинт, штат Мичиган. Есть планы расширить предложения FCV в течение следующих нескольких лет по мере роста инфраструктуры и развития технологий.

См. Доступные модели автомобилей на топливных элементах

Посмотрите, где расположены водородные заправочные станции в США

Знаете ли вы?

Водородное топливо можно производить из воды.В процессе, называемом электролизом, электричество используется для разделения воды на H ₂ и O ₂ . Электроэнергия может поступать из возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца.

Выбросы

Как и электромобили, FCV — автомобили с нулевым уровнем выбросов — они не имеют выбросов выхлопных газов, связанных со смогом или парниковыми газами. Выбросы образуются в процессе производства и транспортировки водородного топлива.

Хотя во Вселенной много водорода, его необходимо отделить от других соединений, чтобы использовать в качестве топлива.Этот процесс может быть энергоемким. Количество выбросов, связанных с производством водородного топлива, зависит от источника водорода и метода производства. В настоящее время большая часть водорода, который используется в качестве топлива, поступает из природного газа, но водородное топливо также может быть получено из воды, нефти, угля и растительного сырья. Водород можно производить даже из вашего мусора! В пилотных проектах для производства водородного топлива использовался свалочный газ и сточные воды.

Узнайте о различных способах производства водородного топлива

Подробнее о выбросах при производстве водорода

Заправка и запас хода

Заправка FCV водородом аналогична заправке бензобака.Просто прикрепите насадку из специального дозатора водорода на общественной станции и заполните бак. Время заправки также одинаково: FCV можно заправить всего за 5 минут.

Некоторые FCV могут проехать более 300 миль на одном баке водородного топлива — это больше, чем расстояние от Сент-Луиса до Чикаго — и экономия топлива близка к 70 MPGe (миль на галлон в эквиваленте бензина).

Подробнее о моделях автомобилей на топливных элементах

Узнать больше

водородных автомобилей — как работают автомобили на водородных топливных элементах

Прямо сейчас вы можете сесть за руль автомобиля, который не сжигает ископаемое топливо, производит нулевое загрязнение или парниковые газы, работает по той же химической реакции, что и ракеты, и имеет в два раза больше пробега, чем Tesla.

Его называют автомобилем на водородных топливных элементах, но если вы не живете в Калифорнии, вы, возможно, никогда не видели его на дороге.

➡ Вы ​​любите крутые машины. Мы любим крутые машины. Давайте вместе поработаем над ними.

В наши дни электромобили, приводимые в движение батареями, кажутся обреченными на то, чтобы править нашими дорогами, в то время как водородные автомобили, когда-то считавшиеся транспортным средством будущего, встречаются редко и относительно малоизвестны. Топливные элементы на самом деле имеют множество преимуществ перед конкурентами, включая меньшее количество миль на галлон и более быстрое время дозаправки.

Так что же случилось с обещанными нам водородными автомобилями?

Как работают водородные автомобили

Toyota Mirai, автомобиль на водородных топливных элементах.

Клеменс Билан, Getty Images

Первое, что нужно знать: водородные автомобили — это электромобилей. Мы склонны думать об электромобилях только с точки зрения транспортных средств с батарейным питанием, таких как Teslas, Nissan Leaf и Chevy Bolt, но, несмотря на то, что они работают на газообразном топливе, водородные топливные элементы фактически снабжают свои автомобили электричеством.

«Когда мы говорим об электромобилях, это включает в себя подключаемые гибриды, гибриды, электрика аккумуляторных батарей, топливные элементы и все остальное, что может появиться позже, в котором все еще используется электродвигатель», — говорит Кейт Випке, руководитель программы лаборатории по топливу. клеточные и водородные технологии в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.

Этот контент импортирован из {embed-name}. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Но топливный элемент сильно отличается от батареи. Громадная литий-ионная батарея в брюхе Tesla Model S хранит электрическую энергию в виде напряжения между анодом и катодом. Топливный элемент вырабатывает электричество посредством электрохимических реакций между топливом (обычно водородом) и кислородом воздуха. Во время реакции водород и кислород объединяются, чтобы произвести электрическую энергию и безвредный водяной пар в качестве побочного продукта. Если эта начальная химическая реакция достаточно велика, она может переместить весь автомобиль.

Этот танец механики и химии похож на водородно-кислородную реакцию, которая приводит в действие ракетные двигатели (возможно, вы помните его из «Марсианина»). В этом случае энергия, произведенная в результате реакции, проходит через топливный элемент и производит электричество вместо взрыва. В обоих случаях выделяется огромное количество энергии без токсичных побочных продуктов, что делает водородные топливные элементы таким прекрасным источником энергии для электромобилей.

Сам водород можно получить, запустив этот процесс в обратном направлении, который называется электролизом.Пропускание электрического тока через воду разделяет h3O на водород и кислород. Однако чаще водород производят в больших количествах из природного газа в процессе, называемом паро-метановым риформингом, в котором пар высокой температуры и высокого давления объединяется с природным газом для создания водорода.

Этот танец механики и химии похож на водородно-кислородную реакцию, которая приводит в действие ракетные двигатели.

Этот процесс действительно производит некоторое количество углекислого газа, поэтому само водородное топливо не является чистым на 100 процентов.Но он выгодно отличается от выбросов CO2, связанных с аккумуляторной электрикой и гибридными автомобилями, и, очевидно, лучше любого транспортного средства, работающего на ископаемом топливе, с точки зрения воздействия на окружающую среду.

Штат Калифорния требует, чтобы по крайней мере 33 процента водорода, который идет в автомобили, должно поступать из возобновляемых источников, с надеждой в конечном итоге перейти к 100-процентной возобновляемой энергии. Это приводит автомобили на топливных элементах в соответствие с электричеством аккумуляторных батарей, работающим от электросети.

Много положительных, один дорогостоящий отрицательный

Ёсиказу ЦуноGetty Images

По мере того, как аккумуляторные электромобили выходят на первый план, автомобильная промышленность борется с двумя их основными недостатками для водителей.Во-первых, полная зарядка автомобиля с аккумулятором может занять несколько часов (если у вас нет доступа к быстрому зарядному устройству), а во-вторых, даже с полностью заряженным аккумулятором большинство электромобилей с трудом преодолевают половину расстояния обычного автомобиля на автомобиле. полный бак бензина.

У автомобилей на топливных элементах таких проблем нет. Водород можно закачивать в топливный бак автомобиля так же, как и газ. Вы можете быстро заправиться так же, как бензином или дизельным топливом. А когда у него полный бак, автомобиль на топливных элементах может путешествовать так же далеко, как и бензиновый.У Toyota Mirai самый короткий запас хода среди всех коммерческих седанов на топливных элементах, представленных в настоящее время на рынке, и он проезжает 317 миль с полным баком. Это почти на 50 процентов больше, чем 220 миль, которые базовая модель Tesla Model 3 может проехать без подзарядки.

«Вы можете выбрать любой тип электродвигателя с электроприводом и применить его. Здесь нет никаких препятствий».

«Если вы посмотрите, сколько энергии на самом деле протекает через вашу руку, когда вы держите дозатор возле бензонасоса, это порядка 1-2 мегаватт», — говорит Випке.Сравните это с 2 киловаттами — в тысячу раз меньшим энергопотреблением — которые доступны в стандартной розетке. Легко понять, почему у аккумуляторной батареи такое долгое время зарядки.

«С водородом вы все еще перемещаете молекулы, — объясняет он. — Если у вас достаточно давления и пути потока с низким сопротивлением, вы можете очень быстро протолкнуть молекулы от станции к машине».

Как только эти молекулы попадают в машину, разница между автомобилем на топливных элементах и ​​автомобилем с батарейным питанием невелика.Автомобили с аккумуляторными батареями известны своей невероятно высокой производительностью — Tesla установила рекорд от 0 до 60 с одним рекордом в 2017 году. Но, по словам Стивена Эллиса, менеджера по автомобилям на топливных элементах в американской Honda, автомобили на топливных элементах могут удержать свои собственные.

«Поместите достаточное количество двигателя в [Honda] Clarity, и он также сможет разгоняться до 0-60 раз», — говорит он. «Опять же, топливный элемент Clarity — это полностью электрический автомобиль. Вы можете выбрать любой тип электродвигателя и применить его. Там нет преград ».

Однако в настоящее время все эти преимущества имеют высокую цену.Автомобиль на топливных элементах Honda Clarity в настоящее время сдается в аренду почти вдвое дороже, чем его модель с аккумулятором. К счастью, сюда входит стоимость топлива, которая в настоящее время составляет около 14 долларов за килограмм водорода. Что касается энергии, это эквивалентно примерно 5,60 доллара за галлон бензина. Стоимость как автомобиля, так и топлива со временем должна снизиться, но на данный момент преимущества топливных элементов будут иметь высокую цену.

Наполните … Где именно?

Томохиро ОсумиGetty Images

Теперь мы подошли к большому камню преткновения для автомобилей на топливных элементах: сегодня практически невозможно получить топливо за пределами Калифорнии.Калифорнийское партнерство по топливным элементам перечисляет 40 действующих водородных заправочных станций, почти все в Лос-Анджелесе или в районе залива. Если владелец автомобиля на топливных элементах хочет поехать в другую часть страны, ему не повезло.

«Потребители любят автомобили», — говорит Випке. «Проблема действительно заключалась в том, чтобы построить заправочные станции достаточно быстро, чтобы удовлетворить спрос».

Хотя промышленность топливных элементов не удовлетворяет этот спрос, это происходит не из-за отсутствия попыток. Отрасль открывает примерно одну новую заправочную станцию ​​в месяц и приближается к достижению своей цели — 200 станций в Калифорнии к 2025 году.Даже в этом случае водород останется далеко позади примерно 8 500 заправочных станций, находящихся в настоящее время в штате, а также 17 000 электрических зарядных станций для транспортных средств с аккумуляторными батареями.

В других странах водородная инфраструктура практически отсутствует в остальной части США, а автомобили на топливных элементах не продаются в большинстве штатов. Есть несколько заправочных станций в Нью-Йорке и Коннектикуте, но Уипке говорит, что Северо-Восток отстает от Калифорнии на четыре-пять лет. С его плотностью населения и политическим климатом Северо-Восток действительно может стать местом следующего водородного бума.Но построить надежную сеть будет сложнее, чем в Калифорнии.

Автобус Управления транспорта округа Ориндж на водородных топливных элементах.

OCTA

«Проблема заключалась в том, что это не один штат, поэтому вам нужно привлечь к работе еще больше людей, чтобы они чувствовали себя комфортно с этой технологией», — говорит Випке. «Это более медленный процесс».

По его оценкам, потребуются годы, прежде чем автомобили на топливных элементах станут жизнеспособным средством передвижения в Нью-Йорке.Хотя это далеко позади гибридной и электрической инфраструктуры, Випке считает, что водородные автомобили могут сократить разрыв.

«Одна из причин, по которой [производители] автомобилей так взволнованы водородом, заключается в том, что он предоставляет им платформу для транспортных средств с нулевым уровнем выбросов, которая фактически может заменить каждое отдельное транспортное средство в их парке», — говорит он. «Если у вас очень большой грузовик или внедорожник, способный буксировать и увеличивать запас хода, заменить эти автомобили на электрический привод будет довольно сложно, если вы не используете водород.”

Некоторые из этих автомобилей уже существуют или находятся в разработке. General Motors исследует пикап на топливных элементах, Hyundai представила внедорожник на топливных элементах, а Toyota потратила последние три года на проектирование и испытания тягача с водородным двигателем. Жители округа Ориндж могут добраться до места назначения на автобусе на топливных элементах с 2016 года, и по стране курсирует 25 таких автобусов.

Хотя большинство американцев никогда не видели транспортных средств на топливных элементах, когда-нибудь рядом с вами будет построена водородная заправочная станция.Как только они станут обычным явлением на северо-востоке, заправочные станции начнут расширяться вглубь от побережья, и, по оценке Випке и Эллиса, через несколько десятилетий заправочные станции — а вместе с ними и водородные автомобили — будут практически повсюду.

---

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

Я водил электромобиль на водородных топливных элементах. В электромобилях больше смысла.

Мои руки начали неметь, чего обычно не бывает, когда я заправляю машину в июле.

Когда я беспомощно тянул замороженную форсунку, соединенную с моей арендованной Toyota Mirai 2021 года, я оглядывал станцию ​​Shell в Сан-Франциско, отчаянно пытаясь найти кого-нибудь, кто волшебным образом расплавил бы водородный насос из машины, чтобы я мог выбраться оттуда. Я тестировал машину на ее характеристики, эстетику, технические характеристики и многое другое, но уже мог сказать, что буду думать только о заправке.

Я отчаянно читал и перечитывал все вывески, отмечая предупреждение о том, что , а не , лейте воду на разъем, и заверение в том, что замерзшая насадка не является чем-то необычным. В конце концов, он начал нагреваться, вероятно, из-за всей моей напряженной энергии, и сопло соскользнуло после последнего рывка.

При цене в 16,50 долларов за килограмм, то есть более 80 долларов на заправку 5-килограммового бака Mirai, высокая цена на водород уже заставила меня насторожиться. Но именно морозильное оборудование действительно показало мне, почему электромобили становятся все более популярными, в то время как автомобили на водородном топливе, такие как Toyota Mirai, по-прежнему остаются нишевыми и особенными.Mirai не привнес водород в массовое производство, как Tesla с электрическими батареями.

Когда дело доходит до транспортных средств, работающих на альтернативном топливе, электрическая зарядка не из легких, но, по крайней мере, для этого не нужны зимние перчатки.

Подъезжаем к водородной станции. Кредит: Toyota

Это действительно говорит о том, что водород, невидимый сжатый газ без запаха (отсюда и оборудование с замораживающим насосом), который быстро наполняет резервуар, не имеет преимущества перед более медленным электрическим зарядом.Я был на водородной станции и вылетал из нее в течение 10 минут, как на бензозаправочной станции. А тем временем я просидел подключенным к зарядным станциям более двух часов и все еще оставался с частично заряженной батареей. Но электроны как топливо по-прежнему лидируют, когда дело доходит до широкого признания.

Во-первых, несмотря на медленную заправку, есть больше мест для зарядки электромобилей в дороге — более 26 000 общественных станций по всей стране и около трети из них только в Калифорнии.Поскольку водород отошел на второй план в качестве жизнеспособного альтернативного топлива, инфраструктура для зарядки аккумуляторов расширилась. По состоянию на начало этого года в Калифорнии было 47 заправочных станций водородом. Toyota планирует к 2022 году построить еще как минимум 20 станций. За пределами Калифорнии не хватает станций, чтобы большинство людей чувствовали себя комфортно за рулем водородозависимого автомобиля.

Это не фигня, это топливный элемент. Предоставлено: Саша Лекач / Mashable

Откройте капот Mirai, и вы увидите батарею топливных элементов.Он забирает водород из резервуаров и смешивается с кислородом из окружающего воздуха, что создает электрический ток, который затем разделяется на электродвигатель и аккумулятор в задней части автомобиля. Вот почему автомобили на топливных элементах иногда называют электромобилями без розетки. И этот водород должен жить где-то в машине, а это значит, что они тоже бесполезны.

Независимо от того, как складываются электрические автомобили и электромобили на топливных элементах (FCEV), «электромобили активизировались и набрали все обороты», — сказал в недавнем телефонном разговоре Дэниел Давенпорт, старший директор автомобильной консалтинговой фирмы Capgemini Americas.«В соревновании по популярности [с водородом] побеждает электричество», — добавил Давенпорт.

Даже в более дружественной к водороду Калифорнии недавняя поездка на Mirai из Сан-Франциско на побережье потребовала заранее продуманного плана вождения и отдельного приложения Alt Fuel, чтобы найти доступные водородные станции. Последняя водородная станция на сотни миль находилась в южном округе Марин, по другую сторону моста Золотые Ворота. Поговорим о беспокойстве о дальности.

С электричеством, когда поблизости нет общественной зарядной станции, вы почти всегда можете найти розетку и медленно подзарядить.С Mirai и ему подобными вы не можете подключиться дома (или где бы вы ни находили вилку). Несмотря на то, что у Mirai есть небольшая электрическая батарея, водород, необходимый для производства электронов и протонов (с водой в качестве побочного продукта) для питания батареи, доступен только на нескольких общественных станциях. Для Mirai нет домашнего плагина. Во всем Сан-Франциско было только две станции, где я мог купить водород.

Твит мог быть удален

Водород является частью более масштабных усилий по снижению зависимости от нефти при транспортировке, как написал в электронном письме Робби Даймонд, генеральный директор SAFE, некоммерческой организации по энергетической безопасности.Но, продолжил он, «большая часть инфраструктуры доставки топлива уже создана благодаря электросетям, поэтому электромобили в настоящее время ближе к реализации экономических, экологических преимуществ и преимуществ национальной безопасности, связанных с уменьшением потребления нефти».

Производство водородного топлива не всегда является таким «чистым», как снабжение электрических сетей возобновляемой энергией ветра или солнца. Как утверждается в недавнем исследовании, процесс извлечения водорода из природного газа приводит к гораздо большему загрязнению парниковым газом, чем раньше. подумал.Консультант Давенпорт указал на существование более «зеленых» методов производства водородного топлива, но их может быть слишком мало и слишком поздно.

Между Electrify America и другими партнерствами по сетям зарядки для бесплатной зарядки, налоговых льгот для электромобилей, других усилий по созданию инфраструктуры электромобилей на федеральном уровне и уровне штата, а также массового производства электромобилей, снижающих стоимость производства и батарей, электромобили становятся все более и более заманчивыми.

Увеличение использования водорода по-прежнему является приоритетом Белого дома. Это выдающаяся часть двухпартийного законопроекта об инфраструктуре с выделением 8 миллиардов долларов как минимум на четыре центра производства водорода.И все же Mirai, который является одним из немногих электромобилей на топливных элементах (FCEV), работающих на водороде, может управляться только в нескольких штатах США. Например, на Гавайях есть только одна станция в Гонолулу.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: 14 характеристик Tesla, которых точно нет в вашем обычном автомобиле

Водородный автомобиль Toyota квалифицируется как автомобиль с нулевым уровнем выбросов, но водород не получает внимания, поддержки или даже рекламы, которую получают электромобили. Не помогает то, что генеральный директор Tesla Илон Маск назвал водород «глупым» — или то, что заправка означает, что вы можете буквально заморозить автомобиль до водородной колонки.

Мониторинг Mirai. Предоставлено: Саша Лекач / Mashable

Машина ехала тихо и плавно, как и другие электромобили. Если я действительно не изучил центральный экран, показывающий, как энергия течет через машину, я забыл, что под капотом хранился резервуар, заполненный газообразным водородом под высоким давлением. И только до тех пор, пока диапазон не начал падать, я начал беспокоиться о своей следующей заправке водородом.

Toyota предлагает огромный пакет стимулов стоимостью 15 000 долларов в течение трех лет бесплатного водородного топлива, чтобы привлечь покупателей Mirai, особенно до тех пор, пока цены на водород не упадут (если они когда-либо упадут).Стоимость автомобиля начинается от 49 500 долларов США и обеспечивает запас хода до 400 миль на некоторых моделях. Toyota активно лоббирует водород, поскольку пионер гибридного Prius отстает от электричества, как сообщает New York Times .

Но что в целом я вынес из того времени, когда я был водителем FCEV? Разгон электромобилей заморозит такие автомобили, как Mirai, и не только на водородном насосе.

Видео по теме: 10 автомобильных компаний приходят за короной электромобилей Tesla

.

No related posts.