Водородный двигатель чем заправляется


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.

Водородный двигатель автомобиля - как работает и основные недостатки

Авто компании разрабатывают новые виды двигателей для автомобилей будущего. Кто-то ставит ставку на электромоторы, а кто-то разрабатывает водородные двигатели. Рассмотрим водородный двигатель и его преимущества.

Как работает

Автомобиль на водородном топливе имеет так называемый топливный элемент или по-научному — электрохимический генератор. Это своего рода «вечная» батарейка, внутри которой идет реакция окисления водорода и на выходе получается чистый водяной пар, азот и электричество. Т.е. выхлоп такого водородного автомобиля экологический чистый, в нем содержание углекислого газа CO2 равняется нулю.

Автомобиль с топливными элементами, по сути электромобиль. Только с более компактной батареей: ёмкость литий-ионного аккумулятора в 10 раз меньше, чем обычного электромобиля. Батарея нужна только в качестве буфера для хранения энергии, получаемой при рекуперативном торможении и для быстрого холодного старта.

Потому что главный источник энергии — блок топливных элементов — выходит на рабочий режим не сразу. На первых прототипах водородных машин для этого требовалось около полутора часов. На современных — не более 2 минут, чтобы начать превращение водорода и воздуха в водяной пар, азот и электроэнергию. Но на прогрев до рабочей температуры, когда КПД установки достигает 90%, уходит от 15 минут до часа в зависимости от окружающей температуры.

В баллонах хранится 5 кг водорода, обеспечивающие запас хода до 500 км. Полная заправка баллонов займет три минуты.

Главные недостатки

Главный недостаток — высокая себестоимость. Помимо электрохимического генератора, который при массовом производстве может стоить дешевле батарей для электромобилей, нужны еще прочные и легкие баки. Для этого используют дорогой углепластик.

Серьезный недостаток — энергетическая эффективность. Если использовать водород только как промежуточное звено в цепочке доставки энергии от электростанции к колесам автомобиля, то КПД составит не более 30% с учетом потерь на перекачку и охлаждение водорода перед заправкой. В отличие от 70-80% у электромобилей.

Если получать водород из попутного нефтяного газа, то КПД становится несравнимо выше — до 70%. Правда, ценой выбросов углекислого газа.

Если производить автомобили с водородными двигатели, то где взять заправки? В Европе количество водородных заправок можно пересчитать по пальцам, у нас их вовсе нет. Инженеры для таких случаев изобрели бивалентный двигатель, который может одновременно работать на водородном топливе и бензине. Владелец данного автомобиля не будет зависеть от наличия на заправке водородного топлива.

Лет через десять, когда количество водородных заправок в Европе возрастет, тогда водородомобили получат жизнь. Пока реалии не радуют. Взять хотя бы стоимость машины на чисто водородных элементах — она превышает стоимость обычного автомобиля почти в два раза. И на 20 процентов дороге гибридных версий.

Не сядет батарейка: в России могут появиться водородные заправки | Статьи

В России разработан первый отечественный водородный аккумулятор. Он позволит хранить газ в максимально компактном и безопасном виде, что даст возможность отказаться от использования крупных хранилищ и снизить риск возникновения пожаров. Созданием водородных аккумуляторов в стране занимается несколько групп разработчиков, однако ученым из Института проблем химической физики РАН удалось выпустить рабочие образцы такой техники. Их уже используют для систем резервного электропитания. На основе инновационных аккумуляторов также может быть создано новое поколение заправочных станций для экологичного водородного транспорта. В России их пока нет, однако мировые производители, в том числе Hyundai, Toyota и Mercedes, уже создают водородные машины. И у этого рынка есть перспективы, считают опрошенные «Известиями» эксперты.

Запертый в металле

Водород можно получить с помощью электролиза воды и в дальнейшем использовать в качестве экологичного топлива, при сжигании которого не образуется вредных веществ. Однако широкому распространению техники, работающей на этом газе, мешают высокая взрывоопасность и необходимость постройки крупных сооружений для его хранения.

Повлиять на решение этих проблем может внедрение нового российского аккумулятора, который способен хранить большое количество водорода в безопасном — химически связанном — виде.

— В нашей системе водород выделяется из воды с помощью электролиза, после чего вступает в химическую реакцию с интерметаллическим соединением (LaNi5), в результате которой образуются его гидриды, — отметил ведущий научный сотрудник Лаборатории материалов для водородного аккумулирования энергии Института проблем химической физики РАН Павел Фурсиков. — Причем этот процесс может проходить при различных давлении и температуре (условия варьируются путем подбора интерметаллида — в зависимости от назначения устройства).

Фото: Depositphotos

В связанном виде водород можно хранить длительное время. Причем его объемная концентрация будет превышать соответствующий показатель для сжиженного газа, хранящегося при криогенных температурах, поддержание которых требует значительных затрат энергии. Затем в нужный момент водород можно легко высвободить из гидридов (для этого нужен небольшой нагрев), после чего произойдет перезарядка аккумулятора новым газом.

По словам ученых, основным предназначением разработки будет аккумулирование водорода, вырабатываемого электролизом воды с помощью возобновляемых источников энергии (в частности, солнечных батарей), и его дальнейшее использование для генерации электричества в топливных элементах — в ситуациях, когда необходимо резервное питание. Например, такие установки планируется применять на вышках сотовой связи для их бесперебойной работы во время возможных отключений электричества.

— Сейчас для этой цели используются, например, дизельные генераторы, однако они менее экологичны и требуют больших затрат на долговременное обслуживание, — пояснил Павел Фурсиков.

В настоящее время одна из вышек сотовой связи уже оснащена новой системой резервного питания в качестве эксперимента.

Водородозаправка

В дальнейшей перспективе технику, работающую по новой технологии, можно будет использовать при создании заправочных станций для автомобилей на водородном топливе. В случае такого варианта реализации системы, она позволит создать доступную инфраструктуру для экологичного транспорта. Производством автомобилей на водороде занимаются сразу несколько крупных производителей — так, среди серийных машин, работающих на этом виде топлива, можно выделить корейский Hyundai NEXO, немецкий Mercedes GLC F‑Cell, а также японские Honda Clarity и Toyota Mirai.

— Помимо компактности хранения водорода, устройство, состоящее из предлагаемых аккумуляторов, будет способно создавать высокое давление газа после его выделения (от 300 до 800 атмосфер), которое необходимо для заправки современных автомобилей, — пояснил заведующий Лабораторией водородных энергетических технологий Объединенного института высоких температур РАН Василий Борзенко. — Для этого нужно создать многоступенчатую систему, состоящую из нескольких аккумуляторов с различным составом материалов, — она позволит постепенно наращивать давление до необходимых значений.

Hyundai Nexo, 88-й Международный автосалон в Женеве, Швейцария

Фото: Global Look Press/Rene Fluger

По словам ученого, такое решение станет хорошей заменой громоздким механическим компрессорам. Однако до создания переносных аккумуляторов еще далеко.

Аккумуляторы на основе интерметаллидов уже используются в нескольких странах, и их создание в России можно считать важным шагом в плане импортозамещения, — полагает директор по техподдержке и развитию технологий компании BMPower Сергей Шубенков. — Вместе с тем использование подобной техники значительно ограничено ее большим весом, что подразумевает лишь стационарное применение разработки.

Высказался эксперт и относительно перспектив внедрения водородных технологий в автомобильную отрасль.

— На одной заправке водородный автомобиль может проехать в 2–2,5 раза больше, чем электромобиль, — пояснил Сергей Шубенков. — При этом, несмотря на отсутствие выбросов во время езды, машины, работающие на электричестве, нельзя считать полностью экологичными, поскольку до сих пор не решены проблемы, возникающие при утилизации батарей.

По словам специалиста, в будущем эти особенности помогут водородным автомобилям вытеснить все другие типы транспортных средств — при условии построения для них необходимой инфраструктуры. На данный момент большинство водородных заправок находятся в США, Канаде, Японии, Китае и Германии.

О наличии серьезных перспектив у автомобилей на водороде «Известиям» сказал и руководитель проектов по бизнес-процессам ГК «АвтоСпецЦентр» Константин Авакян.

— Для России развитие данного вида транспорта актуально не только за счет значительного запаса хода, но и благодаря хорошим показателям работоспособности при низких температурах (по сравнению с электрическими аккумуляторами, которые быстро разряжаются) и большей экономичности в обслуживании, — считает автоэксперт. — На эти преимущества обращают внимание производители техники — так, в 2020 году на рынок планируют выйти сразу 12 крупных изготовителей водородных двигателей, а разработкой новых автомобилей, работающих на экологичном топливе, занимаются компании BMW и Daimler — причем некоторые тестовые версии уже эксплуатируются в Азии, Америке и Европе.

Однако, по мнению эксперта, водородному транспорту присущи и недостатки, которые необходимо будет устранить до начала его широкого использования. При аварии бак с водородом может не выдержать удара и воспламениться, а инфраструктура для внедрения нового вида транспорта пока не развита и требует значительных вложений, отметил он.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Почему мы никогда не будем ездить на водородных автомобилях: engineering_ru — LiveJournal

Недавно Toyota объявила о том, что передаёт все свои патенты, связанные с автомобилями на топливных элементах в публичное пространство, и теперь они доступны для использования совершенно бесплатно. Новость умиляет тем, что патентов набралось аж 5 680 штук, задумайтесь только, как старались корпоративные юристы, патентуя всё вплоть до округлостей на кнопках. Но дело не только в этом, ведь в прошлом году именно Tesla стала первой, кто в мире патентных троллей и бесконечных судов открыл свои патенты. К слову, их у компании, выпускающей самый известный электромобиль, было меньше трёх сотен.


Toyota Mirai - первый в мире автомобиль на водородных топливных
элементах, который можно будет купить, а не взять в лизинг.

Но я хочу поговорить не столько об этом событии, сколько о том, почему даже появление первого автомобиля на топливных элементах, который можно купить, ничего не меняет для водородных автомобилей, и почему эта ветвь развития является абсолютно тупиковый. Илон Маск, CEO Tesla Motors, называет топливные элементы (fuel cells) "fool cells" (элементы одурачивания), аккумуляторные эксперты сходятся в том, что все в индустрии знают, что топливные элементы это ерунда, просто не все признают это, я же сосредоточусь на фактах.


Из-за падения цен на нефть стоимость галлона (3.76 литра) бензина в США упала
до $2, но даже во время дорогой нефти цена не поднималась выше $4.

1. Водород дорог.
Это просто факт. Сейчас рыночная цена на газ - $8.96 за эквивалент галлона бензина, 0.997 кг (данные за октябрь 2014 г.). Бак Toyota Mirai вмещает 5 кг водорода. Таким образом, одна заправка обошлась бы вам в $45 и её хватило на 480 км по методике тестирования EPA (данные ещё не проверены EPA, но вряд ли эта цифра окажется больше), что выливается в $9.38 за 100 км. Для сравнения, Toyota Prius проедет те же 100 км, потратив $2.76, а Tesla Model S - $2.99, если использовать ту же методику EPA и текущие средние американские цены.


К 2017 году Toyota планирует довести годовой выпуск Mirai до 2 100 штук.
Хотя существует множество оценок, предполагающих, что при больших объемах производства стоимость водорода снизится до $3 за кг (и приблизится к текущей цене на бензин), даже сама Toyota менее оптимистична в своих прогнозах: стоимость бака для Mirai снизится до $30 в будущем. Сейчас в США производится 7.31 миллионов кг ворода в день, в год около 2 600 миллионов килограмм. При среднегодовом пробеге около 21 500 км, его бы хватило для 12 миллионов автомобилей, то есть даже если бы водородных автомобилей в США продавали 10% от всех новых авто в течении 10 лет, производство лишь удвоилось, что не дало бы такого радикального снижения цены.


Предприятие по паровой конверсии природного газа в водород.
2. Производство водорода "грязнее" электрогенерации
Сейчас 95% водорода производится из углеводородов с помощью реакции паровой конверсии или частичного окисления. Остаётся от природного газа или углеводородов CO2, тот самый с которым все страны дружно борятся развитием альтернативной энергетики и альтернативных автомобилей. Если вспомнить, что в Европе и Азии, в отличие от США, нет своего природного газа, для того чтобы из него делать водород, то всё становится ещё печальней. Сейчас использование водорода ставит в прямую зависимость от цены на газ, что не сильно отличается от нефтяной зависимости, электричество же генерируется из десятка различных источников. Теоретически, водород можно получать электролизом, но сейчас такой газ для США будет в 3 раза дороже получаемого из метана. Более того, так как получение электричества не экологически чистый процесс, а конверсия электричества в водород, затем обратно из водорода в электричество в топливных элементах имеет низкий суммарный КПД, выбросы будут значительно выше, чем для электромобилей.


Реакция паровой конверсии метана: в качестве
побочного продукта выделяется пресловутый CO2

Для получения одного килограмма водорода требует 52.5 кВтч на электролизере с 75% эффективностью. Таким образом, Toyota Mirai, используя водород, полученный с помощью электролиза будет тратить 54,69 кВтч на 100 км. Даже огромная, более чем 2-х тонная Model S потребляет 23.75 кВтч на 100 км, а Mirai заметно меньше и не может похвастаться разгоном до сотни за 4 секунды. Добавьте к этому транспортировку водорода, компрессию, строительство электролизеров, строительство водородных заправок и станет понятно, что даже теоретически это не путь по уменьшению вредных выбросов в атмосферу.


Водородная заправочная станция стоит $2 млн. и
способна заправить лишь 30 автомобилей за сутки.

3. Водородная инфраструктура очень дорога и не развита.
Одна водородная заправочная станция обходится в $2 миллиона. Калифорния уже потратила $100 миллионов на водородные заправочные станции. Высокую цену станции подтверждают и европейские источники, например только господдержка на одну станцию в Великобритании составляет £1 млн. Вы думаете, зато такая станция может обслужить сотни машин? Нет, станции рассчитаны на заправку максимум 30 автомобилей в день. С одной стороны больше и не надо, откуда там взяться хотя бы двум, но с другой стороны суперзарядка Tesla Motors на 6-12 стоек обходится компании в $100k - $150k, а более продвинутая версия с солнечными батареями на крыше и аккумуляторами на 500кВтч для сохранения солнечной энергии в "целых" $300k. Надо ли добавлять, что такая станция в действительности может обслужить больше сотни машин в день.


Всего за год без какой-то государственной помощи Tesla Motors сделала
возможными дальние поездки на Model S по Западной Европе.

Сейчас в США 13 водородных заправочных станций. В 2015 году планируют открыть ещё пару десятков. Я думаю, не ошибусь, если скажу, что эти планы следуют за водородными автомобилями на протяжении последних 10 лет. Правда, одна лишь компания Tesla Motors, используя часть прибыли от продажи своих электромобилей без государственных грантов, за один месяц, декабрь 2014 года открыла 54 своих суперзарядки, 12 из них в США, каждая на 6-8 зарядочных стоек. За год в Европе открыто более 120 суперзарядок, такое же количество водородных станций обошлось бы в четверть миллиарда долларов.


Водородный Hyundai Tucson стоит $144 400, и даже такая высокая
цена не означает, что он не субсидируется производителем.

4. Водородные автомобили дороги.
Хотя Toyota Mirai будет продаваться на американском рынке за $62 000, большинство экспертов сходится во мнении, что эта цена субсидирована производителем (1, 2) Точных цифр от самой Тойоты нет, косвенно же это подтверждается высказыванием главы R&D компании о том, что автомобили на топливных элементах смогуть быть конкурентными по цене с электромобилями к 2030 году и стоимостью топливных элементов. Субсидирование производителем подтверждает и цена в $144 400 Hyundai Tucson на топливных элементах, продающийся в Южной Коррее. Но даже после такой большой субсидии со стороны производителя, покупатели не торопятся покупать автомобили на топливных ячейках.


Баки из углепластика со сжатым под давлением 680 атмосфер
водородом располагаются под днищем Toyota Mirai.

5. Нет ни одного преимущества водородных автомобилей перед электромобилями.
Большую часть недостатков я уже перечислил. Оставлю за бортом безопасность: хотя я бы побоялся ездить на двух баллонах с водородом под днищем, производитель утверждает, что это безопасно, так давайте поверим ему. Попробуем найти хоть какие-то преимущества автомобилей на водороде перед электромобилями. Запас хода? У Toyota Mirai - 480 км, у Tesla Model S - 424 км, Tesla Roadster после обновления в следующем году сможет проехать почти 640 км, все цифры по одной и той же методике тестирования EPA, "яблоки с яблоками", что называется. А есть же ещё и плагин-гибриды, которые дают симбиоз экономичности электромобилей с возможностью движения на обычном топливе на дальние расстояния. В общем, запас хода после появление Tesla уже не аргумент.


Tesla Model S P85D разгоняется от 0 до 100 км/ч за 3.3 секунды, в то время как
водородные автомобили довольствуются лишь динамикой самых слабых "дизелей".

Динамика? Разгон Toyota Mirai (от $62 000 в США) около 10 секунд до сотни, электромобиль BMW i3 (от $42 000 в США) набирает ту же скорость за шесть с половиной секунд, a Model S P85D разгоняется до сотни как McLaren F1. Остаётся единственное преимущество - скорость заправки за 3 минуты. Это могло бы быть козырем, если когда-нибудь водородных заправок стало как бензиновых. До этого момента преимущество у электромобилей - постоянная зарядка дома или на работе обеспечивает полностью заряженный автомобиль без необходимости куда-то специально заезжать. А быстрая зарядка даёт возможность полностью зарядиться за время обеда с семьёй при поездках на дальние расстояни. Если же спор идёт за абсолютные цифры, быстрая замена батареи позволяет через 1,5 минуты продолжить движение с "полным баком".


Honda тоже планирует выпустить автомобиль на топливных элементах
в конце 2015 года, правда пока он больше похож на концепт.

Резонно возникает вопрос: а зачем тогда это всё Toyota и другим компаниям. Тут надо уточнить, что кроме японского гиганта интерес к автомобилям на топливных элементах в разное время возникал лишь у Honda, Hyundai и немцев (Audi, VW, Mercedes, BMW). Остальные автомобильные производители были к ним равнодушны. В то же время и от этих компаний всё чаще слышится снижение интереса (VW, BMW, Hyundai) к автомобилям на топливных ячейках. Итак,


Сомневаюсь, что недавно представленный
водородный концепт Mercedes F 015 вообще ездит.

Зачем автомобильные компании продолжают делать водородные автомобили?
а) Диверсификация
Разработка и создание рабочего прототипа может стоить всего $1 млн. Создание концепта для автосалона ещё проще - он не обязан ездить. Для компаний с десятками миллиардов долларов оборота - это просто капля в море. А вдруг стрельнет, а вдруг именно эта технология окажется перспективной через 5 лет.

б) Сотрудничество между компаниями
Honda и BMW активно сотрудничают с Toyota и было бы в каких-то случаях не этично и не дальновидно не поддерживать её.


Электрический Fiat 500e продаётся лишь в Калифорнии, США для соответствия
экологическому законодательству. В Европе об этой машине никто не слышал.

в) Соответствие экологическим требованиям
Экологические требования в развитых странах ужесточаются каждый год. Например, для Калифорнии несколько производителей выпускает электромобили только для того, чтобы соответствовать CARB-законодательству. Сейчас законодательство изменилось так, что выпустить один автомобиль на водородных топливных элементах стало выгоднее в 5 раз, чем электромобиль. Добавьте сюда поддержку установки заправочной инфраструктуры постоянными грантами и вы получите готовый рецепт существования автомобилей не нужных самим производителям.


За 15 лет все автомобили Toyota получили гибридные версии.
г) Маркетинг
15 лет назад Toyota создала уникальный для того времени автомобиль, гибрид Toyota Prius. Вначале его производство было даже убыточным для компании, но позже продажи увеличились, себестоимость снижалась, и сейчас слово гибрид и экономичность для всех ассоциируется, главным образом, с Toyota. Продажи гибридных автомобилей составляют приличную долю доходов компании и спустя 15 лет стали высокомаржинальными. И тут появляются электромобили и плагин-гибриды. В этом сегменте конкуренция быстро нарастает, хотя доля продаж ещё заметно меньше, чем у обычных гибридов. В то же время доля обычных гибридов начинает падать, а электромобили и плагин-гибриды растут каждый год. При этом у Toyota нет никаких серьёзных наработок в этом сегменте.

Что надо сделать? Правильно, нужно сделать "poker face", говорить, что всё это ерунда, и дальше продавать Prius-ы миллионами.

Российские новинки: скоро поедем на водороде

На водороде поедем уже скоро – сразу две российские компании представили свои модели общественного транспорта на двигателе будущего.

Электробус на водородных топливных элементах – это новинка разработки "Группы ГАЗ". Существует в двух вариантах – "Ситимакс Гидроген" на 85 пассажиров, и поменьше – на 22 посадочных места и называется "Газель сити". Самое главное преимущество перед электробусом – запас хода больше. На одной заправке, обещает производитель, проехать можно 350 километров.

"Мы убеждены, что этого будет достаточно. Что касается перспективности, это вопросы более сложный, мы понимаем, что это техника гораздо более дорогая. Водородный автобус будет в три раза дороже электрического, это вопрос политики государства, субсидий, законодательства", -
комментирует представитель "Группы ГАЗ" Вадим Сорокин.

А вот КАМАЗ уже пообещал свой водоробус запустить по столичным маршрутам в следующем году. Двигаться он будет с максимальной скоростью 80 километров в час, проходить без заправки до 250 километров. Ну и что важно для зеленого транспорта – ему ни холод, ни жара не страшны: эксплуатировать водородный электробус можно при температуре от -40 до +40.

Юрий Борисов, КАМАЗ: "Мировые тенденции, связанные с так называемой "зеленой экономикой", переход к электродвижению, к водородным двигателям. Здесь представлены не на макетах каких-нибудь, а уже в реальных образцах. Вы можете увидеть автомобиль КАМАЗ и автобус на водородном двигателе. Это уж,е наверное, буквально завтрашний облик современных транспортных средств. И Россия, что приятно, в этом тренде будет развивать и накапливать компетенции. Вместе со всеми уважаемыми партнерами, коллегами, комплектаторами, которые со всего мира здесь присутствуют".

Локомотивы на водородной тяге – это тоже уже не фантастика, а перспектива ближайшего будущего. На полях Восточного экономического форума соглашение о сотрудничестве подписали Трансмашхолдинг, Росатом и Российские железные дороги. Пилотным полигоном для отработки организации движения поездов на водороде будет остров Сахалин.

Там же во Владивостоке глава Минпромторга Денис Мантуров рассказал, что российский пассажирский самолет ЯК-40 может получить водородный двигатель. На авиасалоне МАКС в этом году модель представили в электрической версии. Сейчас Центральный аэрогидродинамический институт отрабатывает решения по охлаждению электрической системы водородом. А на следующем этапе водород уже будет обеспечивать энергией электрический самолет.

Ну а водородный вариант российского автомобиля "Аурус" гости форума могли увидеть. "Аурус Гидроген" с запасом хода 600 километров – пока это лабораторный образец, но скоро поедет.

Глава Минпромторга Денис Мантуров: "Аурус" – один из флагманов, он оказался в премиальном сегменте, поскольку этот проект не только под премиальный сегмент, но и под разработку технологий по водородной тематике, по электродвижению. Эта повестка распространяется на всех производителей".

В ближайшие два года Россия должна запустить и собственное производство водорода. В 2024 году только на экспорт планируют отправлять 200 тысяч тонн, к 2035 году – 2 миллиона. Это, по прогнозам, составит 10-15 процентов мирового рынка.

Первыми производителями должны стать Газпром, Новатэк и Росатом. Компании запустят пилотные водородные установки в 2024 году. Их построят на атомных электростанциях, объектах добычи газа и предприятиях по переработке сырья.

краткий гид по видам автомобильного топлива — Mafin Media

В России пальму первенства удерживают 95-й и 92-й бензины, хотя существуют также АИ-98 и АИ-100, предназначенные для высокофорсированных двигателей. Какой из них заливать именно в ваш автомобиль — всегда можно узнать в руководстве по эксплуатации авто или прочитать на внутренней стороне лючка бензобака.

Дизельное топливо

Дизтопливо, или, по старинке, «солярка»: название происходит от немецкого solaröl — «солнечное масло», желтоватая жидкость, получившаяся еще в XIX веке при перегонке нефти. При этом солярка как таковая в автомобилях не используется. А вот автомобильное дизельное топливо предназначено для моторов, отличных от бензиновых способом воспламенения.

Если в бензиновом моторе поджигание смеси происходит за счет электрических искр, то в дизельном — за счет сжатия. Важнейший показатель здесь — цетановое число, определяющее скорость воспламенения горючего. В среднем цетановые числа колеблются от 45 до 55 единиц в зависимости от типа и качества топлива. По типу солярка делится на летнюю, зимнюю и арктическую. Они отличаются температурой загустения. Самые «суровые» зимние топлива могут сгорать даже при температуре минус 50 °C!

Пропан и бутан

Пропан и бутан — самые известные альтернативные виды топлива. Обычно они смешиваются и для краткости именуются просто пропаном. При помощи относительно недорогих переделок обычный атмосферный бензиновый мотор можно «научить» им питаться.

Пропан имеет меньшую по сравнению с бензином плотность, поэтому расход будет выше — но и стоит газ обычно раза в два дешевле. Следует учесть, что внесение таких изменений в конструкцию автомобиля почти со стопроцентной вероятностью приведет к потере гарантии, поэтому перед газификацией нового авто стоит просчитать риски: при небольших пробегах экономия, скорее всего, будет незаметной.

Метан и водород

Помимо пропан-бутана в качестве топлива используется природный газ — метан, который добывается напрямую из месторождений. Оба этих вида топлива более экологичны, чем уже упомянутые бензин и ДТ, но инфраструктура АГЗС (автогазозаправочных станций), по крайней мере в России, развита хуже. Не стоит забывать, что баллоны, предназначенные для хранения газа, обычно занимают место в багажнике легкового автомобиля и ограничивают его грузоподъемные возможности. Кроме того, метан содержится в баллонах под давлением 200-250 атмосфер. Это очень взрывоопасно! Иногда такая «экономия» может закончиться для автовладельца плачевно.

Другой не менее известный, но куда менее популярный газ — водород. Если пропан-бутан добывается, как и бензин, при переработке нефти, то водород можно получить намного более экологичным способом: из воды при помощи электрического тока. Такой процесс называется электролизом. Кстати, первый известный в истории водородный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) получал топливо как раз таким путем: его сконструировал в начале XIX века французский изобретатель Исаак де Риваз.

Несмотря на раннее появление двигателя на водороде, этот газ и по сей день используется нечасто. Основной принцип работы двигателя тот же, но дополнительно для работы ДВС на водороде нужны либо электролизер (установка, добывающая газ из воды), либо водородный топливный элемент — «батарейка», которую нужно заправлять. Обе конструкции значительно повышают стоимость авто, поэтому большинство водородных автомобилей остаются концепт-карами.

Азот

Еще слабее распространено питание автомобиля азотом: этот газ сгорает быстрее традиционных видов топлива и требует не только баллонов для хранения, но и определенной переделки мотора. Закись азота N2O периодически впрыскивается в камеру сгорания двигателя для кратковременного получения дополнительной мощности. В этом случае она смешивается с обычной топливно-воздушной смесью и позволяет мотору «съесть» больше, увеличивая отдачу. В гражданской эксплуатации такие доработки используются крайне редко, оставаясь продуктом индивидуального тюнинга.

Биодизель/биоэтанол

Биодизелем называют топливо, добываемое из растительного, соевого и рапсового масел, а также животных жиров. При смешивании в небольших пропорциях со стандартным ДТ этот вид топлива может заливаться в мотор без изменения конструкции и обладает завидной экологичностью за счет биоразлагаемости. Однако за все нужно платить: биодизель требует площадей для посадки растений и обходится дороже своего собрата без приставки био-.

Свои минусы есть и у биоэтанола, представляющего собой этиловый спирт. Его октановое число выше 100, поэтому применяется он в основном «коктейльно» — в смеси с бензином, чтобы избежать повреждения моторов, рассчитанных на топливо попроще. Кроме того, поскольку это спирт, в нем есть вода. А значит топливная система должна быть стойка к коррозии и подогреваться зимой.

Как и биодизель, биоэтанол требует посевных площадей, например с сахарным тростником, и с традиционными бензином, газом и дизельным топливом полноценно конкурировать пока не может.

Заработать на водороде - RCC.ru

Внедрение водородного топлива — перспективное направление и для России, и для всего мира: оно является более технологичным и экологичным. Популяризация подобных технологий связана с рядом существенных ограничений — высокой ценой топлива, необходимостью новых технологических решений для его хранения и транспортировки, а также с развитием инфраструктуры для обслуживания автомобилей. Эксперты отмечают, что экономическая выгода водородного топлива по сравнению с остальными пока неочевидна.

В начале ноября Смольный сообщил, что в Петербурге может появиться каршеринг на водородном топливе. Соответствующий проект рассматривается городом, Минпромторгом РФ и компанией Hyundai. По словам вице-губернатора Петербурга Евгения Елина, городское правительство намерено «забежать вперед и посмотреть, как это будет работать», организовав эксплуатацию таких автомобилей. Впрочем, конкретных сроков названо не было, равно как и подробностей запуска данного проекта, касающихся потенциального оператора каршеринга и количества таких машин.

Как пояснили BG в Минпромторге РФ, речь идет о развитии нового для нашей страны направления — использования, а в будущем и создания транспорта, работающего на водородном топливе. При этом «Каршеринг на водородном топливе» может стать одним из пилотных проектов, реализуемых в мегаполисах. В ведомстве также отметили, что поставщиками водородного топлива могут стать «Газпром» и «Росатом», пишет Ъ.

Найти отличия

Для начала стоит разделить два направления использования водорода в качестве топлива. «Первый — это применение его в качестве именно топлива для двигателей внутреннего сгорания. Этот вариант старше, чем использование бензина или дизельного топлива, причем почти на век. Прообраз такого двигателя появился еще в 1806 году»,— говорят эксперты «Авито Авто». С двигателями подобного типа создавали легковые модели Mazda (причем в этом случае двигатель роторный и двухтопливный), BMW (тоже двухтопливная схема), Audi, Ford, Hyundai, Toyota, Honda — и это далеко не полный список. В настоящее время в этом направлении (но не единственном и не наиболее приоритетном) работает и производитель грузовиков и автобусов MAN. Кроме того, имели место и российские, и даже еще советские разработки, отмечают эксперты. «Одним словом, это просто одна из ветвей развития современных двигателей. Как для легковой, так и для грузовой техники, для железнодорожных локомотивов и даже для авиации»,— заключают они.

Второе направление — относительно новое и считающееся одним из наиболее перспективных — это водородные топливные элементы, то есть системы, позволяющие использовать водород во взаимодействии с кислородом (без процесса горения) для генерации электроэнергии непосредственно на борту автомобиля. «В автомобиле с водородным двигателем, как правило, есть два бака — с водородом и воздухом, при смешивании которых выделяется электричество. Его можно использовать непосредственно для питания электродвигателя»,— рассказывает Роман Абрамов, исполнительный директор «СберАвто», добавляя, что это прекрасная на первый взгляд технология, не требующая масла, поршней, двигательных элементов, не наносящая вред окружающей среде. «Водородные топливные элементы действительно достаточно перспективны. Подобные разработки — как экспериментальные, так и серийные — также имеют многие производители, среди них Toyota, Hyundai, Mercedes, Opel, Honda, Volkswagen»,— добавляют эксперты «Авито Авто». Пионером в этой области можно назвать компанию Toyota, которая несколько лет назад представила автомобиль Toyota Mirai. «Это не концепт, а работающий продукт, который можно увидеть на улицах Японии и, думаю, в других развитых азиатских стран»,— говорит господин Абрамов. Кроме того, BMW совместно с Toyota ведет разработки для своих авто, развивают это направление Honda и Hyundai. «Какие-то попытки совершают многие производители, у Lada была "Нива" на водородном топливе. Тем не менее пока у всех, кроме Toyota, это остается на уровне экзотики и прототипов»,— указывает он.

Некоторые эксперты автоиндустрии считают, что водородный двигатель применим в первую очередь в транспортных средствах, предназначенных для коммерческого использования (например, машины такси, грузовые автомобили). В частности, такой позиции придерживается глава концерна Volkswagen Герберт Дис. «VW сделал выбор в пользу производства электромобилей, и, как отмечал Герберт Дис, одна из причин — в том, что водородный двигатель обладает большим потенциалом для использования в грузовом транспорте, чем для оснащения персональных легковых автомобилей. Одна из возможных причин такой позиции — то, что машина на водородном топливе в производстве дороже, чем авто с электрическим двигателем»,— объясняют в «Авито Авто».

Преимущества и недостатки

Необходимость перехода на водородное топливо обусловлено и климатическими, и экологическими требованиями. «В 2019 году наша страна подписала Парижскую конвенцию по климату, которая предусматривает разработку технических решений по переходу на экологические виды топлива, так называемое "зеленое" топливо. Россия имеет высокий потенциал для производства экологически чистого водорода. К 2030 году стоимость водорода станет сопоставима со стоимостью традиционных источников энергии, но в настоящее время использование "зеленого" топлива до конечного потребителя затруднительно, в том числе с финансовой точки зрения»,— замечает ректор БГТУ «Военмех» им.  Устинова Константин Иванов. При этом, по его словам, переход транспортной системы Петербурга на «зеленое» топливо потребует колоссальных инвестиций и глобальных инфраструктурных решений.

Водородное топливо — гораздо более технологичный и экологичный вид топлива, оно обеспечивает бесшумную работу, малый расход, а также полную экологичность по причине выбросов водяного пара. Такие автомобили можно очень быстро заправлять — едва ли не быстрее, чем бензиновые или дизельные, что является существенным плюсом на фоне длительной зарядки аккумуляторов. Кроме того, автомобили на топливных элементах имеют лучший запас хода.

Среди недостатков эксперты отмечают сложность и дороговизну получения водорода как топлива: в случае получения его из природных газов не снижаются углеродные эмиссии, а в случае электролиза — необходимо большое количество редкоземельных и драгоценных металлов для установки. «Однако как показало время, если развивать любую технологию, можно достичь снижения стоимости, как это было с литий-ионными батареями, стоившими сначала целое состояние»,— говорит Александр Багрецов, руководитель проектов направления «Оценка и финансовый консалтинг» группы компаний SRG.

По словам директора по административно-хозяйственной деятельности ООО «Байкал-Сервис ТК» Александра Разина, для использования водорода в качестве топлива потребуются не только энергоресурсы для его производства, но и развитая инфраструктура хранения и транспортировки — трубопроводы, железнодорожные цистерны, морские танкеры, автозаправки. «Как известно из химии, водород очень летуч и взрывоопасен. Хранение, транспортировка или использование водорода потребуют наличия высокочувствительных газоанализаторов, сверхпрочных материалов. К примеру, существующая технология водородно-воздушных топливных элементов, которая уже используется на автомобилях Honda, Toyota, Hyundai, пока не показала свою безоговорочную эффективность, так как оборудование довольно тяжелое и габаритное, а вероятность утечки чрезвычайно летучего газа снижает безопасность и требует высочайшего уровня технологий, что, безусловно, влияет на экономику проекта»,— рассуждает господин Разин.

К другим недостаткам можно отнести высокую стоимость машин, которые по своему устройству существенно сложнее бензиновых или электрических, добавляет Дмитрий Мешков, исполнительный директор ООО «Соллерс Инжиниринг». По его словам, в обозримом будущем можно говорить лишь о реализации локальных проектов, таких как создание пассажирского транспорта на водородном топливе для крупных и богатых городов. «Однако и тут не все просто, поскольку у таких автомобилей нет очевидных преимуществ перед электрическими»,— добавляет он.

По словам вице-президента Независимого топливного союза Дмитрия Гусева, практика показывает, что рост транспорта с альтернативными двигателями возможен только при создании достаточной инфраструктуры. А на стартовом этапе развитие инфраструктуры — это долгосрочные инвестиции. «Поэтому первым шагом для развития водородных двигателей будет создание сетей водородных заправок, о чем пока даже упоминания нет в "Энергостратегии-2035"»,— поясняет господин Гусев, предполагая, что в ближайшие пятнадцать лет, если не будет существенных изменений, автомобилей и заправок на водороде не планируется.

Для водорода, но не в ячейках. Как Toyota собирается спасать двигатели внутреннего сгорания… и удастся ли это?

Водород — одно из наиболее часто повторяемых предложений среди потенциальных преемников ископаемого топлива в автомобильной промышленности. Многие ведущие производители автомобилей, такие как Mercedes и Hyundai, уже работают над автомобилями, работающими на водородных элементах. Пока больше всего на этом поприще добилась Toyota, и теперь она предлагает второе поколение своего серийного водородного автомобиля — модель Mirai.В течение нескольких месяцев он также был доступен на польском рынке как первый в истории водородный автомобиль.

В Mirai водород поступает в топливные элементы, где происходит процесс обратного электролиза (распад атомов водорода и правильно направленные электроны генерируют ток). Таким образом, на практике это электромобиль, аккумулятор которого заряжается бортовой «мини-электростанцией», как описал ее Филип Булински в тексте ниже.

Toyota Mirai

превращает не воду в вино, а водород в электричество.Как это работает и что скрывает?

Хотя гибриды нам гораздо ближе, чем водородные электромобили, Toyota не только разрабатывала оба привода одновременно, но и...

На данный момент по этому пути развития идут все производители автомобилей, но не является единственно возможным путем для . Водород также можно использовать в классическом двигателе внутреннего сгорания. Вот тут-то и должны порадоваться все любители «настоящего автомобилизма»: штатные двигатели с привычным звуком и силовой схемой могут быть сохранены в будущем.Ведь если они работают на водороде, из выхлопной трубы выходит только вода.

Можем ли мы радоваться экономии двигателей внутреннего сгорания?

Это не так просто. Это доказала BMW, представившая свой первый прототип автомобиля с водородным двигателем внутреннего сгорания, модель 520h, в 1979 году. В конечном итоге немцы после примерно 30 лет работы сдались и отказались от программы. У меня самого была возможность перевезти BMW 7 Hydrogen еще в 2009 году, но вскоре после того, как программа разработки этих двигателей была, как тогдашний член правления BMW Ян Робертсон описал ее в интервью со мной, «отложена в Мюнхене».

BMW 7 Hydrogen с водородными двигателями (2008 г.)

(фото: БМВ)

Даже если оставить в стороне экологические проблемы, водородные двигатели внутреннего сгорания представляют собой, прежде всего, большую инженерную задачу . Недостаточно просто подключить водородный бак к бензиновому двигателю и ожидать, что все будет работать. Тойота работает над таким агрегатом с 2017 года и долгое время ей удавалось построить только двигатель, использующий смесь водорода и неэтилированного бензина в равных пропорциях.

В итоге японцы смогли представить работающий двигатель внутреннего сгорания, работающий на чистом сжиженном водороде. 1,6-литровый рядный трехцилиндровый двигатель G16E-GTS впервые был использован в прототипе Corolla, дебютировавшем в японской гонке на длинные дистанции Fuji SUPER TEC 24h.

Toyota Corolla с водородным двигателем внутреннего сгорания во время Fuji SUPER TEC 24h

(фото Тойота)

До финиша доехала машина

, что японцы посчитали само по себе такой удачей, что отправились с ней в Японию на следующие гонки, а в Европе представили еще один прототип: модель Yaris GR h3.Это не случайно: трехцилиндровый агрегат — это, в конце концов, конструкция, ранее известная по GR Yaris. Как и в популярном хот-хэтче, здесь он также оснащен непосредственным впрыском и классическим зажиганием. Бронированный водородный бак, хранящийся под огромным давлением в 700 бар, был позаимствован у модели Mirai. Yaris GR h3 был представлен мне на ежегодном форуме Toyota Kenshiki в Брюсселе вместе с удивительным багги Lexus ROV, который своеобразным образом представляет еще одно потенциальное использование водорода в транспортных решениях будущего.

Японцам удалось создать работающий двигатель внутреннего сгорания на водороде, но это еще не решило всех проблем, связанных с этой технологией. Главный из них заключается в том, что ... такой двигатель, однако, выбрасывает некоторые выхлопные газы . Так как это поршневая конструкция, то нужно масло, которое тоже сгорает и вытекает через выхлопную трубу (... то есть превращение двигателя Volkswagen TSI в водород, вероятно, не слишком много сделало бы для спасения мира - простите за шутить).

Концепт багги Lexus ROV (2021)

(фото Тойота)

Это не останавливается на масле. Поршни в двигателе внутреннего сгорания получают воздух, который на 78 проц. состоит из азота. При высоких температурах в камере сгорания образуются вредные оксиды азота, от которых автомобильная промышленность сейчас хочет избавиться полностью. В таком водородном двигателе еще нужны различные фильтры и катализаторы, которых в электромобилях уже нет, и которые здесь удорожают автомобиль и его эксплуатацию.

В таком двигателе очень кстати будет и нагнетатель (в конструкции Toyota сохранен турбонагнетатель от бензинового двигателя). Водородный двигатель внутреннего сгорания не очень эффективен. Японцы не дают его мощность, потому что она, наверное, не ошеломляющая. В ранее разработанных агрегатах этого типа проблемой также был большой расход топлива. Обе проблемы возникают из-за того, что водород как топливо имеет низкую плотность энергии .

Toyota Yaris GR h3 (2021)

(фото.Тойота Мотор Европа) 9000 3

Даже концентрированный при 700 бар, он по-прежнему обеспечивает эквивалент только около 1,3 кВтч на литр и неэтилированного бензина около 9 кВтч на литр (оба значения до тепловой эффективности). Поэтому резервуар должен иметь большой объем и соответствующую (т.е. огромную) защиту в результате высокого давления и низкой температуры хранимого материала, который характеризуется взрывоопасными свойствами. В конечном счете, бак неуклюже большой, а дальность действия все еще не раскрывается .

Итак, каковы аргументы в пользу водородного двигателя внутреннего сгорания? На практике выбросы выхлопных газов минимальны. Это описывается различными исследованиями и расчетами, но все они показывают, что это уровень ниже 1%. выбросы сопоставимого двигателя внутреннего сгорания . Остается еще один важный аргумент: будущие поколения смогут ездить на V8!

Директор Toyota по водороду: «Топливные элементы подходят не для всех типов автомобилей»

Toyota нашла дополнительные аргументы в пользу этого решения.Об этом мне рассказал Ферри Франц, директор по водороду европейского филиала компании. Франц отмечает, что «Toyota работает над внедрением современных, экологически чистых технологий, которые могут снизить выбросы CO2 везде, где это возможно».

Ферри Франц, директор по водороду, Toyota Motor Europe

(фото: Toyota Motor Europe)

И далеко не везде возможно использование топливных элементов. « Топливные элементы в их нынешнем виде нельзя использовать в меньших автомобилях , таких как Yaris.Вся трансмиссия слишком велика, чтобы поместиться. Однако, как видите, он может вместить двигатель внутреннего сгорания на водороде. Выбросы выхлопных газов из выхлопной трубы не полностью равны нулю, но они настолько микроскопичны, что мы хотим разработать новый тип привода», — сообщает Франц.

Это также гарантирует, что разработка на каком-то этапе выйдет за рамки гонок и в конечном итоге приведет к внедрению этой новой технологии для Toyota в производство. «Гонки — хорошее место для тестирования нового привода, потому что он подвергает наш прототип привода экстремальным и длительным нагрузкам, что позволяет нам успешно проверить его надежность и показать что может пойти не так с таким двигателем. Сейчас мы уже думаем о следующих шагах. : люди из Gazoo Racing из Японии как раз встречают наших специалистов по водороду из Кёльна рядом с нами и решают, какие дальнейшие шаги предпринять", - рассказывает мне Франц, с которым я познакомился на Кеншики Форум в Брюсселе

Toyota Yaris GR h3 (2021)

(фото: Toyota Motor Europe)

Сэм пока не хочет признавать, когда на рынке появится автомобиль с водородным двигателем внутреннего сгорания.«Все сводится к тому, сколько будет стоить такой привод и сколько места он займет в машине. На данный момент мы еще не знаем, удастся ли сделать такой привод дешевле топливных элементов » - резюмирует он.

Какие возможности может дать Toyota в дальнейшем развитии водородных двигателей внутреннего сгорания? На этот вопрос отвечу сам, основываясь на анализе водородных результатов Toyota Corolla в японских гонках на длинные дистанции. В первые из 24 часов гонки за рулем было потрачено всего 12 часов, так как на дозаправку (35 раз по 7 минут) ушло 4 часа, а на проверку безопасности и ремонт - 8 часов.К последнему старту команда подошла с технологиями, позволившими сократить время заправки с 7 до 2 минут, а характеристики двигателя приблизить к бензиновому эквиваленту. Всего этого японцы добились менее чем за полгода.

Следуйте за нами в Новостях Google:

.90 000 MAN с водородом, но без элемента - сжигание водорода в двигателе - gasHD.eu - СПГ, КПГ и водород для мощных двигателей

Водородный двигатель MAN будет снова проходить испытания с 2021 года. Производитель грузовиков MAN объявил о наступлении на водородные приводы, основанные не только на топливных элементах, но и на двигателе внутреннего сгорания. MAN хочет обновить технологию, разработанную в 1990-х годах. Водородные двигатели широко тестировались на автобусах MAN в Берлине в период с 2006 по 2009 год.

MAN Lion's City Hydrogen в Берлине (источник: MAN)

Водородная ячейка в настоящее время наиболее часто упоминается среди производителей коммерческих автомобилей. Перед лицом ужесточающейся климатической политики водород является святым Граалем для достижения нулевых выбросов и поддержания текущих характеристик (таких как запас хода и время дозаправки). Компания MAN долгое время не занимала никакой позиции в отношении снабжения своих автомобилей водородом. Однако, излагая свои планы, он был удивлен не меньше Мерседес.И использовать здесь он планирует не сжиженный водород вместо сжатого водорода, а водородные двигатели.

Водородный грузовик MAN с двигателем внутреннего сгорания должен быть гибридным решением. В комплект войдут аккумулятор, электродвигатель и водородный двигатель, основанный на сжигании оксидов водорода. В системе не будет диоксида углерода (CO2), но будут производиться незначительные количества оксидов азота. Первые испытания грузовиков с водородным двигателем запланированы на 2021 год.Прототипы должны иметь запас хода до 800 километров на одной заправке. По заверениям MAN, водородный двигатель должен быть более простым техническим решением, чем топливные элементы. Как и водородные автобусы из Берлина, водород, вероятно, будет заправляться при давлении 350 бар в виде летучего водорода h45.

MAN Lion's City Hydrogen (источник: MAN)

водородных автобуса MAN работают в Берлине с 2006 года. Двигатель MAN Lion's City Hydrogen в Берлине составляет около 180 л.с. (130 кВт). Максимальная скорость автомобиля составляет 82 км/ч, а запас хода на одной заправке водородом — 200 километров.Автобусы были использованы как экспонат Берлина во время чемпионата мира по футболу в Германии. Используемые водородные двигатели были развитием прототипа водородных автобусов, испытанных в Мюнхене в 1996–1999 годах.

грузовика на водороде от MAN поступят в продажу на регулярной основе в 2023 году. Помимо водородных двигателей покупатели смогут выбрать версию с водородным элементом. Испытания водородных грузовиков начнутся в Баварии уже в следующем году. Первые водородные элементы пойдут на автобусы и развозные грузовики.Все это будет дополнительно поддерживаться научной работой двух университетов - Эрланген-Нюрнбергского университета им. Фридриха Александра (FAU) и Нюрнбергского технического университета (THN). Работа MAN является частью продвижения водорода в кластере Hydrogen.Bavaria (h3.B).

Источник: MAN Truck & Bus

См. также
- Mercedes Genh3 - грузовик на жидком водороде
- Автобусы на водороде - каталог
- Автомобили на водороде - каталог

.

Но газ. К электрикам? Для поршневых двигателей?

Овечья лихорадка

Овечья лихорадка, которой мы поддаемся или подвергаемся в связи с изменением климата, приводит к тому, что иногда или даже часто разум остается где-то в стороне. Мы должны водить автомобили, работающие на электричестве, вырабатываемом «ветром» и «солнцем», а Польша — на угле, и большая часть электроэнергии вырабатывается из него. Есть ли у такой модели транспорта шанс быть экологичной?

Нет закона

Это доказано м.б.н.в расчеты Ежи Виатра, президента MPK в Тарнове, компании, эксплуатирующей автобусы, работающие на КПГ.

Детальные расчеты выбросов городских автобусов подтвердили, что, к сожалению, в польских реалиях электропривод хуже всего.

  • Дизельный автобус выделяет 96 кг CO 2 /100 км (при расходе топлива 36 л/100 и выбросах 2,66 кг CO 2 при сжигании 1 л дизельного топлива),
  • Газовый автобус (CNG) выделяет 101 кг CO 90 014 2 90 015/100 км (при расходе 50 м³ СПГ/100 км и выбросах 2,02 кг CO 2 при расходе 1 м³ природного газа),
  • Электробус выбрасывает 140 кг CO 2 /100 км (при расходе энергии 150 кВтч/100 км и выбросе 0,93 кг СО 2 при производстве 1 кВтч электроэнергии в отечественных реалиях, где энергетика основана на угле).

Экологический эффект - местный

Даже при возможности более широкого внедрения на рынок электромобилей экологический эффект, как видно из вышеприведенных расчетов, будет весьма сомнительным. Единственным преимуществом будет отсутствие выбросов в местах использования автомобилей, которые будут ощущаться в центрах городов. Однако глобально выбросы будут выше, только вместо выхлопных труб автомобилей он появится в дымоходе одной из электростанций. Все хорошо? В каком-то смысле да, но это будет гораздо большая эмиссия.

Эффективное накопление энергии невозможно

Даже если мы заменим уголь ветряными и фотогальваническими электростанциями, ветер не всегда будет дуть, а у солнца тоже будет время простоя в излучении. Электроэнергия, выработанная днем ​​и в солнечные дни, к сожалению, не может быть сохранена. Об этом уже говорил Эйнштейн и пока в этом вопросе ничего не изменилось. В каждом типе батареи используется какой-то вид преобразования энергии, и поэтому она несовершенна по своей конструкции.

Вы должны использовать электрохимические элементы, изготовленные из материалов, которые могут собирать электроны на одном электроде во время зарядки и передавать их на другой, пока он находится под напряжением, заставляя течь ток. Это было и остается препятствием, которое сложно преодолеть, потому что оно многоэтапное. У нас нет в природе материалов с разностью потенциалов более нескольких вольт. Аккумулятор автомобиля должен состоять из множества элементов для получения необходимого напряжения в несколько сотен вольт и, таким образом, становится сложным, чувствительным, тяжелым и дорогим компонентом.Процесс зарядки требует прохождения электронов через электролит, что должно занять некоторое время. Сокращение этого времени за счет увеличения мощности зарядного устройства может привести к перегреву и повреждению элемента, и это имеет свои физические пределы.

Войцех Карвас, редактор Technika Komunalna

Тяговые батареи

Тяговые батареи в виде нескольких сотен литий-ионных элементов очень тяжелые, требуют специального электронного контроля (во избежание пожара) и соответствующих условий - напримеробеспечение определенной рабочей температуры, что в свою очередь требует потребления части вырабатываемой ими энергии.

Не проблема накопить электричество для питания телефона или других подобных устройств. Хранение большого количества энергии в энергетических системах, а также в электромобилях становится проблематичным. Как всегда, газ может помочь, но на этот раз водород, но не только.

Крупномасштабное хранение электроэнергии

Крупномасштабное хранение электроэнергии также требует ее преобразования в электрохимическую энергию в электрических элементах или в другой вид энергии, например, электроэнергию.потенциальная энергия гидроаккумулирующих электростанций. Его также можно преобразовать в водород, используя электричество для электролиза воды. Полученный водород можно хранить напрямую или в сочетании с углекислым газом, уловленным из воздуха, а полученный метан можно хранить. Таким образом, можно хранить большое количество энергии, вырабатываемой из возобновляемых источников, т.е. «ветра» и «солнца». Так что, однако, газ преобладает.

фото: Toyota Toyota заправка водородом Mirai

Газ и электромобиль одновременно

Сохраненный метан или водород можно использовать в различных сферах жизни, в энергетике или для вождения транспорта.Помимо сжигания метана или водорода непосредственно в поршневом двигателе, сам водород может использоваться для питания топливных элементов, в которых он вступает в реакцию с воздухом, что создает разность потенциалов, необходимую для питания тяговых электродвигателей автомобиля.

Однако требования к чистоте водорода для использования в топливных элементах, стоимость этого топлива и требования к обслуживанию самих элементов делают его очень дорогим решением.

Или, может быть, переход на поставку водорода?

Водород остается топливом, за которым принято считать будущее многих отраслей экономики (энергетика, транспорт и многие другие сферы нашей жизни).Может ли заправка автомобилей водородом стать будущим цехов по сборке и обслуживанию автомобильных газовых установок?

Это может показаться невероятным, особенно для специалистов в области двигателестроения, но нельзя исключать, что в будущем адаптация автомобилей к водородному топливу может стать задачей мастерских, которые сейчас устанавливают и обслуживают автомобильные газовые установки. В конце концов, система подачи водорода, безусловно, очень похожа на нынешние системы СНГ и автомобили внутреннего сгорания даже после 2035 года.Когда с конвейера сойдут последние такие автомобили (что не совсем точно), они не исчезнут с наших дорог в одночасье. Фото

. Toyota Двигатель Toyota GR Yaris и топливная система

Кто знает, может тогда появится спрос на переоборудование на водородное топливо. Такое мышление сегодня кажется очень абстрактным, но если прогресс в системах газоснабжения пойдет в направлении водородных систем в нужное время, то перспектива в десяток или около того лет не за горами.Это вообще возможно? Посмотрим, может к тому времени водородные установки появятся на вторичном рынке.

Может ли водород быть эффективным моторным топливом?

Безусловно, это топливо с большим потенциалом, особенно в экологическом аспекте, но вы должны знать, что его очень трудно использовать в двигателях внутреннего сгорания. Освоение процесса сгорания водорода в двигателе вызывает много проблем из-за высокой скорости сгорания этого топлива.

Однако, как они показывают, возможно, не так уж много примеров, например автобусы MAN (с конца 1990-х гг.), сжигание водорода в двигателе с искровым зажиганием возможно, оно может быть эффективным и полезным для окружающей среды. Более поздний опыт MAN (с 2006-2007 гг.), когда 14 городских автобусов MAN на водороде эксплуатировались в Берлинском общественном транспорте (BVG), только подтверждает это. Компания BMW также вела опытно-конструкторские работы, связанные с водородным питанием поршневых двигателей, которые длились с 1979 по 2009 год.

Видно, что водород может быть полноценным моторным топливом, что подтверждает его проверку в условиях крайне сложной, городской эксплуатации условия.Автомобили с водородным двигателем (в которых водород сжигается в двигателе) являются гораздо более дешевым решением по сравнению с другими водородными двигателями (например, упомянутыми топливными элементами), хотя бы из-за требований к чистоте топлива.

В водородных двигателях можно успешно использовать все дополнительные устройства, повышающие параметры и эффективность (в том числе экологическую) двигателей внутреннего сгорания. Система привода с двигателем внутреннего сгорания, работающим на водороде, может без особых усилий использоваться и в уже эксплуатируемых коммерческих автомобилях.Фото

. Toyota Toyota GR Yaris с поршневым двигателем на водороде

Toyota

Недавно поршневой двигатель на водороде представила компания Toyota, которая также предлагает модель Mirai, в которой топливный элемент питает электропривод тренироваться. Как признают представители компании, будут разработаны оба решения, поскольку применение топливного элемента в такой малолитражке, как Yaris, в которой был представлен водородный двигатель G16E-GTS, просто невозможно (из-за его габаритов). .

Будущее

Ожидается, что электромобили в ближайшие годы станут более доступными, но возможно ли разработать тяговые батареи, обеспечивающие достаточный запас хода при нормальной скорости? Этого нельзя сказать с уверенностью. Тяговые батареи, используемые сегодня, тяжелые и занимают много места в электромобилях. Проблема не в том, если это легковые автомобили, на которых большинство из нас ездит практически только по городу, а в том, как реализовать дальние, безэмиссионные (электрические) перевозки грузов на топливе.В настоящее время это проблема, которая не может быть решена рационально (при сохранении грузоподъемности и других параметров транспорта на экономически обоснованном уровне). Так что, похоже, газ снова может прийти на помощь. Это будет водород или метан? Или, может быть, оба. В любом случае, можно рискнуть заявить, что автогазовая промышленность, которая некоторое время искала альтернативу (дизельные силовые установки в коммерческом транспорте или различных типах машин), может, наконец, найти идею на ближайшие годы, как в сектор легковых и коммерческих автомобилей.Что вы думаете? Фантазия или возможная альтернатива?

.90 000 автомобилей с водородным двигателем — стоимость, выбросы и информация о рынке

Современные вызовы автомобильного рынка требуют использования экологически чистой энергии. Зависит ли энергосистема европейских стран от успеха водородных двигателей? Водород в качестве топлива первоначально использовался для придания двигательной силы космическим ракетам. Это приложение является отличным примером его потенциала в качестве источника энергии. Сегодня этот тип технологии был значительно модифицирован и миниатюризирован, благодаря чему мы также можем найти этот тип элементов в небольших транспортных средствах, которые мы используем каждый день.Речь идет об автобусах, легковых автомобилях и даже велосипедах или кораблях различных размеров.

Автомобили с водородным двигателем. Принцип работы двигателя на водородном топливе

Это сырье кажется зеленой альтернативой бензину - при его эксплуатации мы не имеем дела с выбросом вредных химических соединений. Однако мы должны также обратить внимание на производственный аспект. Говоря о самом распространенном элементе во Вселенной, нельзя забывать, что на Земле он чаще всего встречается в форме, требующей дополнительной обработки перед использованием в качестве топлива.Это дополнительный ввод энергии, который является возвратом к основной проблеме: поскольку альтернатива должна использовать энергию, чтобы зарекомендовать себя в качестве замены используемых в настоящее время источников, она должна демонстрировать лучшие тяговые свойства для двигателей.

Для начала стоит кратко описать, как работает водородный двигатель. Этот тип системы использует водород в качестве сырья для производства электроэнергии. Принцип обратного электролиза производит воду и энергию, которые можно хранить и использовать для привода колес автомобиля.

Автомобильный рынок - водородные и электрические автомобили

Создание электросети, способной удовлетворить потребности модернизированного парка электромобилей по всей Европе, является очень сложной задачей. Спрос на электроэнергию в транспортном секторе может быть настолько велик, что быстро построить необходимую инфраструктуру не представляется возможным. Постепенно он появится в развитых странах — но этот процесс займет много лет. Поэтому стоит иметь в своем распоряжении альтернативу, которая не только обладает большим потенциалом с точки зрения эффективности вождения, но и использует экологический источник энергии.

В настоящее время на Старом континенте имеется небольшое количество автомобилей с водородным двигателем, но, исходя из увеличения доступности водородных заправочных станций, мы можем наблюдать рост интереса к таким решениям. Большинство этих типов транспортных средств доступны от производителей в Восточной Азии, где более популярны автомобили с водородным двигателем.

Читайте также: Электромобили – будущее автомобилестроения?

Будут ли автомобили с водородным двигателем доминировать на рынке?

Автомобили с водородным двигателем имеют шансы на рынках Европы, Америки и Азии, однако многое зависит от объемов производства и подхода к их эксплуатации.Самая большая проблема, по-видимому, заключается в стоимости энергии, связанной с производством этого сырья. Еще одним важным моментом является потребность в транспорте.

Сценарий, при котором производство водородного топлива происходит в месте с эффективной инфраструктурой электроснабжения, постоянным доступом к сырью и относительно низким спросом на электроэнергию, кажется оправданным. Предположительно, после вычета затрат на транспортировку и переработку водорода, сырье может служить постоянной заменой сырой нефти и электроэнергии.Однако на данный момент малая доля автомобилей, использующих этот тип привода, затрудняет прогнозирование: в массовом производстве доступны только четыре модели этого типа.

Читайте также: Электромобили – будущее автомобилестроения?

Автомобили на водороде - цена заправки и сами автомобили

В настоящее время цены на заправку автомобилей водородом достаточно высоки из-за небольшого количества станций заправки водородом. В случае легкового автомобиля среднего размера мы можем ожидать затраты около 10 евро за 100 километров маршрута.Это гораздо большая величина по отношению к электрическому току, хотя сравнимые значения относятся к вождению автомобиля с бензиновым двигателем. Развитие водородных сетей и появление новых водородных заправок дает шанс на существенное снижение цен, но в настоящее время спрос на такого рода решения слишком низок.

Удобство использования водородных автомобилей - гораздо более быстрая зарядка

Заправка автомобиля водородом – относительно быстрая процедура, особенно в сочетании с многоминутным простоем при зарядке электромобиля.Мы не можем игнорировать систематическое сокращение времени зарядки аккумуляторных элементов. Развитие в обеих областях предполагает, что мы, вероятно, достигнем точки, когда разница во времени между водородом и электричеством станет незначительной и не будет иметь значения для конечного пользователя. Если мы освоим возможность обработки водорода, который производит меньше CO2 и потребляет мало электроэнергии, такое топливо может оказаться эффективной и привлекательной альтернативой.

Но не отказывайтесь от инноваций — это не конец водорода

Автомобили на водороде в настоящее время являются рыночной нишей, но она может взорваться в любой момент — как только будут разработаны более эффективные методы борьбы с этим элементом.Если опасения крупных автомобильных концернов и компаний электроэнергетической инфраструктуры подтвердятся, нам, возможно, придется использовать водород в качестве альтернативного топлива для электричества. Тем не менее, независимо от лица рынка электромобилей, стоит сосредоточиться на современных решениях. В современных батареях используются элементы из вспененного полипропилена, которые позволяют создать эффективную и легкую теплоизоляцию. Они обеспечивают дополнительную защиту от ударов и повреждений.Одной из компаний, предлагающих это чрезвычайно эффективное решение, является Knauf Automotive, которая также предлагает другие высококлассные инновации, поддерживающие электромобильность в автомобилях будущего.

Ознакомьтесь с нашим предложением: Системы изоляции автомобильных аккумуляторов и решения для защиты от ударов

Хотите больше специальных знаний?

.

Водородная силовая установка для моторного планера - Созосфера

Ученые из Университета науки и технологий AGH в Кракове построили генератор на водородном газе для моторного планера. Самолет, спроектированный и построенный в рамках проекта PBS NCBR, уже успешно прошел технические испытания на взлетно-посадочной полосе. Это были первые в Польше испытания мотопланера на водородном топливе с топливными элементами, — подчеркивает Университет науки и технологий AGH.

Привод водород в составе гибридной топливной системы

Команда с факультета энергетики и топлива АГХ под руководством проф.Магдалена Дудек и др. англ. Анджей Разняк построил генератор энергии на топливных элементах и система заправки водородом. Устройство является частью гибридной системы блок питания, также оснащенный электрохимическим аккумуляторным блоком. Мощность чипа г Водородной силовой установки мощностью 10 кВт достаточно для свободного полета. горизонтальный. Время работы ячеек, а значит и время полета, зависит от количества хранится водород в баках. В случае накопления водорода под 200 бар в баках вместимостью 24 дм 3 , полетное время составит примерно 25 минут (при условии, что топливные элементы работают на полную мощность). мощности), а запас водорода при давлении 300 бар позволяет ему пролететь через хорошо.1ч. Применение более высокого давления хранения водорода в композитных резервуарах позволит продлить время полета. Такое решение возможно благодаря использованию устройства повышения давления, так называемые «Бустеры», уже доступные на рынке национальный - поясняет Университет науки и технологий AGH.

- Планер на водородном двигателе экономичен и экологически чистый. Продукт работы генератора на топливных элементах на водород – это электричество, вода и отработанное тепло. В случае приложений авиации можно использовать отработанное тепло различными способами, например,утеплить кабину пилота. Использование такого привода также увеличивает время полета. планер по сравнению с другими источниками энергии, например электрическими батареями - подчеркивает проф. М. Дудек.

Привод водород в рамках проекта научно-производственного консорциума

Генератор энергия с топливными элементами оснащена системой воздушного охлаждения, установка подачи водорода, а также вспомогательные системы контроля и измерения разработан учеными из AGH.Команда Академии также разработала методологию запуск в силовой агрегат, безопасные процедуры заправки водородом и использование генератора.

Как указывает AGH, проект осуществлялся консорциумом науки и промышленности, лидером которых является Жешувский политехнический университет. члены консорциума Варшавского технологического университета, AGH и Zakład Szybowcowy Jeżów. Водородный моторный планер успешно прошел конструкторские испытания. взлетно-посадочная полоса аэропорта Авиационного Учебного Центра в Ясенке возле Жешув.В планах на следующий год — испытательный полет на планере с мотором.

На основе информации из AGH

, фото: AGH

.90 000 Будущее за водородными автомобилями?

Водород доступен везде. Он считается самым распространенным элементом во Вселенной. Он используется во многих отраслях промышленности, в том числе в производстве химикатов, продуктов питания и электрических устройств. Водород также используется в автомобильной промышленности в качестве альтернативы топливу на основе нефти.

Преимущество водородного топлива в том, что его можно производить в любой стране. Поэтому нет риска оказаться в зависимости от поставок сырья из одной страны.

В чем заключается самое большое экологическое преимущество использования водородной технологии? При движении водородного автомобиля не происходит образования газов и загрязняющих веществ, с которыми мы имеем дело в случае с автомобилями внутреннего сгорания. «Производится» только вода, а сам транспорт безэмиссионный.

Как работают водородные автомобили?

Источник: материалы производителя, https://www.toyota-europe.com/world-of-toyota/feel/environment/better-air/fuel-cell-vehicle

Автомобиль на водороде, т. е. FCV (Fuel Cell Vehicle) на самом деле электромобиль.Так какая разница? В водородных автомобилях топливные элементы (водород) вырабатывают электроэнергии за счет химического преобразования водорода и кислорода. Энергия питает электродвигатель и заряжает аккумулятор. При медленной езде электричество, выработанное в топливных элементах, передается на колеса, но часть его уходит на аккумуляторы. Когда потребность в мощности высока, электродвигатель питается как от элементов, так и от батарей.

Водород также может использоваться в качестве топлива, которое сжигается в моторном отсеке.Однако технология, использующая водород для выработки энергии в топливных элементах, гораздо более развита.

Автомобили на водороде - заправка и безопасность

Заправка автомобилей на водороде занимает около 5 минут, что примерно столько же, сколько и для автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Сам пистолет намного тяжелее имеющихся в бензиновых и дизельных ТРК. Другие отличия? Водород заправляется килограммами, а не литрами.

Водородные баки изготовлены из углеродного волокна и так же безопасны, как и дизельные баки.Водород намного легче воздуха. Даже в случае столкновения и протечки в баке он быстро уходит в атмосферу, не вызывая сильного взрыва.

Минусы водородных автомобилей

Проблема с водородными автомобилями возникает при транспортировке и хранении водорода. Не помогает и небольшое количество станций, посвященных FCV. Чтобы воспользоваться чрезвычайно высоким содержанием энергии элемента, должен быть сильно сжат под высоким давлением .В результате для его транспортировки и хранения приходится использовать тяжелые и дорогие цистерны. Строительство самой станции также намного дороже, чем строительство традиционной АЗС. Также стоит упомянуть об ограниченных возможностях использования танков. Один водородный танкер способен заправить топливом примерно 80 водородных автомобилей. Для сравнения – заправленная бензином цистерна заправит более 700 автомобилей.

В Польше всего 11 водородных станций - с водородом h45 (350 бар) и H70 (700 бар) (данные на: 06.07.2021). В основном они используются для работы автобусов общественного транспорта [1] .

Водородная система – лучше всего для окружающей среды?

Автомобили на водороде производят только воду. Однако сам процесс получения водорода - т.е. Паровой риформинг вызывает значительный выброс углекислого газа в атмосферу и в этом отношении автомобили на водороде проигрывают типичным электромобилям, которые основаны на батареях.

Лучшим методом получения водорода является электролиз воды из возобновляемых источников энергии .Только полученный таким образом водород является полностью экологическим и «чистым». Что стоит на пути? В настоящее время заводов по производству водорода (путем электролиза) в промышленных масштабах нет.

Автомобили на водороде - цена

Toyota Mirai (единственная модель, доступная в Польше) цены начинаются от 290 900 злотых. Марка гарантирует, что второе поколение водородных автомобилей будет отличаться улучшенным набором топливных элементов, большей дальностью хода (650-700 км), большей на 10% мощностью и лучшими характеристиками в плане разгона (от 0 до 100 км/ч). всего за 9 секунд).

Водородные автомобили – дополнительные преимущества для владельцев

Водородные автомобили относятся к категории экологических транспортных средств, поэтому их владельцы могут рассчитывать на ряд привилегий, в том числе:

90 060 90 061 бесплатная парковка в центре города,
  • въезд в зоны низкоэмиссионного транспорта,
  • возможность использования автобусных полос,
  • 90 061 "Зеленый автомобиль - софинансирование покупки электромобиля (М1)",
  • программа для предпринимателей " eVAN - софинансирование покупки электромобиля фургон (N1)",
  • Программа для людей, занимающихся пассажирскими перевозками "Колибри - такси полезно для климата".
  • Станут ли водородные автомобили более популярными? Вероятно, мы узнаем об этом через несколько лет. Условие — построить сеть станций, где водители смогут без проблем заправлять свои автомобили. Огромные потери энергии при производстве чистого водорода, его транспортировке и хранении также являются большой проблемой.

    Тем временем водители, ценящие экологию, могут подумать о покупке электромобиля. Выгоды? Их много! Стабилизация затрат, низкий процент отказов или возможность подзарядки, не выходя из гаража, — вот лишь некоторые из многих аргументов в пользу выбора электромобиля.Подробнее об этом можно прочитать в статье: Преимущества и недостатки электромобилей.

    [1] Источник: https://ziemianarozdrozu.pl/encyklopedia/74/ako-zabraknie-ropy (дата обращения: 16 июня 2021 г.)

    .

    Заправка водородом - как работает станция заправки водородом?

    Предшественником в производстве автомобилей этого типа однозначно является Toyota Mirai. Несмотря на многочисленные сомнения специалистов, машина оказалась вполне удачной. Это приводит к более быстрому внедрению современных технологий в действующую автомобильную промышленность. Заранее узнайте, как работают водородные автомобили и как заправляться водородом. Принцип заправки бака в этом случае немного отличается от обычной заправки.

    Водород в автомобилях - что это такое?

    Хотите знать, как работает водородный двигатель? Водородный двигатель чаще всего сочетается с эффективной гибридной системой. Хороший пример — Toyota Mirai. Автомобили этого типа представляют собой кооперацию электродвигателя с водородными топливными элементами. Принцип работы водородных двигателей прост, а пополнить бак можно на выбранной станции. Водород из бака поступает в топливные элементы, где происходит реакция синтеза ионов. В результате реакции образуется вода, а поток электронов производит электричество.

    Заправка водородом – как производится газообразный водород?

    Для получения водорода используется метод паровой конверсии природного газа. Компании, занимающиеся производством водородного топлива, также решают использовать электролиз воды. Процесс производства газообразного водорода занимает довольно много времени. Тем не менее, этот вид топлива обладает высокой энергоемкостью.

    Как работает водородная заправочная станция?

    Заправка водородом автомобиля требует определенного опыта.Помните, что заправка водородного бака проста и безопасна. В современных автомобилях вы можете заправиться топливом менее чем за 5 минут. Первая станция в Польше была открыта в Варшаве. Инфраструктура дистрибьютора аналогична инфраструктуре газовых заправок. Газ под давлением 700 бар поступает в топливный бак автомобиля. В настоящее время водородные автомобили могут вмещать до 5 кг водорода. Когда дело доходит до пополнения этой ссылки, не бойтесь. Когда вы покупаете водородный автомобиль, вы можете легко заправить его самостоятельно на станции.Для заполнения бака водородом не требуется никакой специальной подготовки. Вы просто подъезжаете к станции и запускаете раздатчик.

    Станции заправки водородом – будущее автомобильной промышленности?

    Согласно статистике и прогнозам, Orlen получила 2 млн евро финансирования на строительство такого типа инфраструктуры. К 2023 году автомобили с водородным двигателем как в Польше, так и в мире станут стандартом. В ближайшие годы концерн Orlen планирует построить в Польше более 50 водородных заправочных станций. Мобильная заправка – новинка. Несмотря на некоторые проблемы, у водорода есть все шансы найти применение в автомобильной промышленности.

    Если для вас важна экологичность, инвестируйте в водородный автомобиль. В течение десятка лет в Познани и многих других городах будут построены водородные заправочные станции. Но подумайте заранее. Современные водородные станции по всей Польше позволят в общей сложности заправить более 40 автобусов. Использование водорода в качестве движущей силы является целью программы CEF Transport Blending ЕС.

    .

    Смотрите также