Rolls-Royce и easyJet впервые испытали авиадвигатель на водороде
- Технологии
- Юлия Миренкова Автор
Rolls-Royce совместно с авиакомпанией easyJet впервые успешно испытал современный авиационный двигатель на водороде. Аналитики предупреждают, что для полного перехода на экологически чистое топливо необходимо перепроектировать самолеты и инфраструктуру аэропортов
Rolls-Royce первым в мире успешно испытал современный авиационный двигатель на водороде.
Первые наземные испытания прошли на британской авиабазе Боскомб-Даун с использованием водорода, который вырабатывается энергией ветра и приливами на Оркнейских островах в Шотландии. Водород был предоставлен Европейским центром морской энергии (ЕМЕС). Для проведения испытаний Rolls-Royce и easyJet использовали переоборудованный авиационный двигатель AE 2100-A, который широко используется на региональных самолетах по всему миру.
Материал по теме
Технический директор Rolls-Royce Грация Виттадини назвала прошедшее испытание «захватывающей вехой». «Мы раздвигаем границы, чтобы открыть возможности водорода с нулевым содержанием углерода, что может помочь изменить будущее полетов», — сказала она.
Главная цель компаний — доказать, что можно безопасно и эффективно управлять гражданскими авиационными двигателями, используя водородное топливо.
Генеральный директор easyJet Йохан Лундгрен отметил, что они готовы продолжать это исследование и уже планируют серию дальнейших испытаний в воздухе.
Материал по теме
«Это будет огромным шагом вперед на пути к достижению нулевого уровня выбросов к 2050 году», — добавил он. В будущем Rolls-Royce и easyJet намерены протестировать реактивный двигатель бизнес-джета Rolls-Royce Pearl 15, говорится в заявлении Rolls-Royce.
Партнерство компаний вдохновлено глобальной программой Race to Zero, поддерживаемой ООН, к которой присоединились обе компании. Кампания Race to Zero направлена на достижение нулевых выбросов углерода к 2050 году.
Работу в этой области также ведет авиапроизводитель Airbus — в феврале он заявил, что планирует произвести небольшой пассажирский самолет, работающий на водороде.
При этом еще в 2021 году производитель уведомил власти Евросоюза, что большинство самолетов продолжат летать, используя традиционные реактивные двигатели, как минимум до 2050 года. Переход на водородные двигатели потребует полной перестройки авиалайнеров и инфраструктуры в аэропортах, пишет Reuters.
Майкл Либрайх, основатель Bloomberg New Energy Finance, объяснил The Guardian, что реактивному Boeing 747 потребуется более одного миллиона литров водорода, чтобы заменить 250 000 литров обычного авиационного топлива. Топливные баки такого размера, способные выдерживать высокое давление, потребовали бы полной перестройки воздушного судна, отмечает издание.
Все, что вам нужно знать о водородном двигателе
В мире двигателей и возобновляемых источников энергии мы стремимся оптимизировать те, которые не загрязняют атмосферу и не зависят от ископаемого топлива. Дни дизельных и бензиновых двигателей внутреннего сгорания сочтены.
Электромобили дают много поводов для разговоров, учитывая их ускоренную эволюцию и увеличение их парка в последние годы. Но водородные двигатели также становятся тенденцией, учитывая их возможности и характеристики.
Вы хотите знать все о водородных двигателях?
Индекс
- 1 Работа водородного двигателя
- 2 Проблемы с водородным двигателем
- 3 Как заправить автомобиль водородом?
- 4 Безопасность водорода
- 5 Мифы и правда о водородных двигателях
Работа водородного двигателя
Думать, что существуют двигатели, топливом которых является водород, — значит думать о чистом будущем без выбросов в атмосферу. И дело в том, что газообразный водород находится в высокой концентрации в атмосфере и может использоваться в качестве топлива.
По сравнению с двигателями электромобилей их работа аналогична. Оба двигателя работают с электричеством, чтобы двигать автомобиль.
Тем не мение, Основное различие заключается в том, как они получают для этого энергию.
Автомобили на водороде приводятся в действие комбинацией двух типов двигателей: внутреннего сгорания и электрического. Двигатель работает от аккумулятора, который питается за счет реакции ячеек, хранящих водородное топливо.
Элементы, как и остальные батареи, имеют положительный и отрицательный полюсы, называемые анодом и катодом. Они разделены центральной мембраной, через которую проходят ионы и электроны водорода и генерируют электрический ток. Этот ток хранится в аккумуляторе и доступен, когда автомобиль начинает движение.
Энергия в батарее объединяется с кислородом среды с образованием водяного пара. Выбросы из выхлопной трубы водородных автомобилей — это водяной пар. Мы помним, что, хотя водяной пар является естественным парниковым газом, его жизненный цикл в атмосфере составляет всего несколько дней. Облака обладают собственным естественным парниковым эффектом, который поддерживает стабильную температуру на Земле и делает планету пригодной для жизни, поэтому увеличение выбросов водяного пара не приведет к усилению глобального потепления.
Проблемы с водородным двигателем
Водородный двигатель не так совершенен, как многие думают. Поскольку они еще не получили широкого распространения в мире, точек подзарядки водородных элементов очень мало. Это очень затрудняет автономность водородных транспортных средств. и задерживает его распространение на рынках. Кому может понадобиться автомобиль, подзарядка которого требует больших затрат и может «оставить вас в затруднительном положении» посреди поездки? Кроме того, способ производства водорода для хранения в батареях является дорогостоящим и загрязняющим. Поэтому, хотя при использовании в обороте транспортного средства он не загрязняет, при производстве он загрязняет.
Что касается автономности водородного двигателя, он аналогичен бензиновому двигателю внутреннего сгорания. Он может иметь дальность действия до 596 километров.
Ускорение и мощность обычно не такие большие, как у традиционного двигателя внутреннего сгорания.
Как заправить автомобиль водородом?
Хотя водородные двигатели еще не получили широкого распространения, его считают топливом будущего. Заправлять водородные двигатели очень просто и быстро. Всего за пять минут он может полностью зарядиться и снова иметь автономию 596 километров.
Способ заправки очень похож на традиционный. Используется шланг, который герметично соединен с баком, и через него газ впрыскивается в аккумуляторную батарею двигателя. Когда аккумулятор полностью заряжен, зарядка завершена. Этот процесс занимает всего около пяти минут, поэтому водородные станции получают все большее распространение по всему миру.
Безопасность водорода
Перед выпуском водородного автомобиля на рынок проводятся исчерпывающие испытания, чтобы гарантировать полную безопасность этих водородных двигателей. Для начала нужно проверить реакцию этого типа транспортного средства на любую аварию.
Необходимо знать, может ли водородный бак взорваться, может ли он нанести вред пассажирам, какой у него тип реакции и долговечность и т. Д.
Хотя водород — один из самых распространенных элементов во Вселенной, самый легкий и экологически чистый, с ним нужно обращаться правильно. Чтобы свести к минимуму риски водородных двигателей при дорожно-транспортных происшествиях, в них была интегрирована система безопасности, которая останавливает поток водорода в аварийных ситуациях, как лобовых, так и боковых и задних, что подтверждает большую безопасность этого типа двигателя по сравнению с традиционным сгоранием.
Мифы и правда о водородных двигателях
Существует множество мифов о водородных двигателях, учитывая их общее невежество среди населения, которые мы собираемся опровергнуть ниже.
Водородный двигатель, вопреки распространенному мнению, не работает только с водородом, разве что у двигателя много доработок. Для работы этих двигателей требуется большая электрическая мощность, и это не только водород.
Водородные двигатели нуждаются в постоянном мониторинге и обслуживании для обеспечения хорошего уровня электролитов. Вопреки тому, что считается, когда вы покупаете водородный автомобиль и думаете, что можете забыть о нем позаботиться.
Хотя цена стала несколько дешевле, Это основная проблема, почему эти автомобили не попали на рынок. Учитывая высокую стоимость производства в водороде, его цена довольно высока.
Одна из причин, по которой автономность не выше, связана с тем, что высокая стоимость энергии что требует предварительного разделения водорода и кислорода. Чтобы решить эту проблему, необходимо изучить и принять во внимание множество аспектов.
Как видите, водородные двигатели все еще находятся в стадии полной разработки, хотя, если многие люди считают его двигателем будущего, это будет для чего-то.
Что вам никто не расскажет о водородных двигателях внутреннего сгорания
Учитывая, что запасы ископаемого топлива, такие как нефть, должны исчерпаться к 2040 году, а также растущее беспокойство по поводу глобального потепления, потребность в альтернативных источниках топлива для автомобильных транспортных средств становится как никогда важной.
Поскольку мир продолжает искать более чистые и устойчивые источники энергии, такие компании, как Toyota и Honda, сделали так, чтобы двигатели внутреннего сгорания на водороде рассматривались как многообещающая альтернатива ископаемому топливу. Несмотря на то, что двигатель, работающий на водородном топливе, когда-то рекламировался как решение, несмотря на первоначальную шумиху, в последнее время он, похоже, потерял всеобщее внимание.
Связанный: Почему «новый» AE86 от Toyota заставляет нас говорить о водородном будущем
Двигатели на водородном топливе не являются решением с нулевым уровнем выбросов — пока
Стив Юрветсон через Flickr Hydrogen 7 Автомобиль BMW CleanEnergy с поднятым капотом двигатели внутреннего сгорания, двигатели, работающие на водородном топливе, используют химическую реакцию для высвобождения энергии из топливно-воздушной смеси. Для создания тяги внутри двигателя сжигается либо жидкий, либо газообразный водород. Хотя этот метод очень похож на то, как работают обычные двигатели внутреннего сгорания, в качестве топлива вместо ископаемого топлива используется водород.
Поскольку углерод не используется, во всем процессе сгорания нет выбросов углерода, поэтому идея использования водорода в качестве источника топлива стала настолько популярной. Но есть одна загвоздка.
Основной реакцией двигателей, работающих на водороде, является соединение двух молекул водорода с одной молекулой кислорода с образованием двух молекул воды. Хотя это может показаться безвредным, поскольку в качестве побочного продукта выделяется вода, высокие температуры, связанные с процессом, заставляют кислород и азот внутри камеры сгорания реагировать друг с другом и образовывать оксиды азота. Эти оксиды азота вредны для окружающей среды и могут отрицательно сказаться на растительности и урожайности сельскохозяйственных культур. В результате, хотя двигатели внутреннего сгорания на водороде не производят углекислый газ и другие вредные газы, их нельзя считать нулевыми выбросами из-за выделения оксидов азота.
Эффективность двигателя, работающего на водородном топливе, не на должном уровне
Сачи ГаанДвигатель BMW Hydrogen 7
Из-за его способности обеспечивать мобильность без вредных выбросов водород часто упоминается в качестве жизнеспособного альтернативного топлива для автомобилей.
Хотя водород обладает многими полезными свойствами, двигатели внутреннего сгорания (ДВС), работающие на водороде, изо всех сил пытались соответствовать ожиданиям по производительности и эффективности. Водородные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) менее эффективны (20-25%) и производят меньше энергии, чем их аналоги, работающие на ископаемом топливе, что снижает их запас хода и продолжительность работы.
Водородные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) концептуально сопоставимы с бензиновыми двигателями, и поэтому они также выделяют оксиды азота. Тем не менее, наиболее существенными недостатками водородных ДВС являются их топливная экономичность и мобильность. Поскольку водород имеет более низкую плотность энергии, чем ископаемое топливо, необходимо сжигать больше водорода, чтобы обеспечить аналогичный уровень энергии. Водородные топливные элементы и электродвигатели являются двумя примерами более эффективных и долговечных альтернатив традиционным двигателям внутреннего сгорания.
Связанный: 10 водородных автомобилей, на которые стоит обратить внимание
Запуск двигателя внутреннего сгорания на водороде не может быть дешевле
Bexi81Заправка автомобиля водородным двигателем внутреннего сгорания
Количество энергии, содержащейся в одном галлоне бензина, сравнимо с количеством энергии, содержащейся в одном килограмме газообразного водорода — однако последний имеет гораздо большую стоимость производства. Стоимость бензина за галлон в Соединенных Штатах составляет примерно 3-4 доллара. Но, с другой стороны, водород стоит около 16 долларов за килограмм в Соединенных Штатах и может быть произведен экономически только за счет использования возобновляемых источников энергии.
Сжатие водорода в баках высокого давления, использующее энергию, является необходимым шагом для его использования в транспортных средствах. Чистый водород трудно найти на Земле, и подавляющее большинство мировых запасов поступает от сжигания метана, который выделяет углекислый газ и другие парниковые газы.
Однако возможно производить водород устойчивым образом путем электролиза воды с использованием возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия. Хотя солнечная энергия является многообещающим вариантом, она не может решить проблему, поскольку на ее долю приходится лишь крошечный процент электроэнергии, производимой в Соединенных Штатах. Однако со временем это может измениться, если солнечная энергия станет все более важным источником энергии.
Электромобили опережают водородные двигатели внутреннего сгорания на автомобильном рынке
BP63VincentЭлектромобиль, припаркованный внутри зрительного зала для демонстрации
Электромобили, работающие на водородном топливе, почти в два-три раза эффективнее электромобилей на водородном топливе. Кроме того, транспортные средства, работающие на водородных двигателях внутреннего сгорания, будут иметь более высокие эксплуатационные расходы, чем автомобили с батарейным питанием, которые снижаются в цене, но становятся более доступными.
Электродвигатели, работающие на водородных топливных элементах, более адаптируемы и компактны, а их производительность выше, чем у водородных двигателей внутреннего сгорания. Электродвигатели также имеют преимущества в том, что они более надежны и производят меньше шума, чем ДВС. FCEV имеют более высокие первоначальные затраты, чем ICE, работающие на водороде, но их более низкие затраты на топливо делают их более экономичными с течением времени.
Связанный: Есть ли будущее у автомобильных солнечных панелей на рынке электромобилей?
Проблема хранения водорода: почему HCE нужны большие топливные баки
HyundaiБезопасность водородных баков высокого давления Hyundai Nexo
Водородные двигатели внутреннего сгорания (HICE) привлекли внимание как потенциальное решение для снижения выбросов и повышения эффективности использования топлива. Однако одна из основных проблем этой технологии заключается в том, что водород имеет низкую плотность энергии по объему.
Это означает, что для достижения того же уровня выработки энергии в транспортном средстве необходимо хранить больший объем водорода. В результате для HICE требуется топливный бак большего размера, чтобы обеспечить такой же запас хода и производительность, как у бензиновых или дизельных двигателей. Это приводит к значительному увеличению пространства, необходимого для размещения топливного бака, что может быть проблематично с точки зрения конструкции и функциональности автомобиля.
С практической точки зрения, больший топливный бак означает меньше места для пассажиров и груза, что может ограничить практичность и удобство использования автомобиля. Это может быть существенным недостатком, особенно для транспортных средств, предназначенных для коммерческого или личного использования, где пространство имеет большое значение. Кроме того, размер топливного бака, необходимого для HICE, также может влиять на общий вес и размер транспортного средства, что может иметь дополнительные последствия для производительности и эффективности использования топлива.
Это может усложнить проектирование HICE, которые были бы эффективными и практичными, но при этом обеспечивали бы тот же уровень производительности и запас хода, что и традиционные двигатели, работающие на ископаемом топливе.
Несмотря на эти проблемы, использование водорода в качестве источника топлива для двигателей внутреннего сгорания по-прежнему имеет много потенциальных преимуществ. Например, водород можно производить из возобновляемых источников, и он может значительно сократить выбросы по сравнению с традиционными видами ископаемого топлива. Однако важно осознавать ограничения этой технологии и работать над разработкой практичных и эффективных решений, способных удовлетворить потребности как потребителей, так и отрасли.
Этот двигатель внутреннего сгорания на водороде — долгожданная альтернатива электромобилю0001
Этот водородный двигатель — долгожданная альтернатива электромобилям — горячие автомобили. Эта история впервые появилась в HotCars, ссылка на источник в конце статьи.
Недавно разработанный JCB двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде, представляет собой альтернативу электромобилям и топливным элементам, работающим на литиевых элементах, с нулевым уровнем выбросов.
Зеленая энергия — это то, куда движется мир. Несмотря на то, что водород не так популярен, как электромобили, потенциал этого источника энергии стремительно растет, и он кажется гораздо более практичным, чем другие альтернативы с нулевым уровнем выбросов. В то время как водород популярен в виде топливных элементов, версия с двигателем внутреннего сгорания, возможно, не так знакома. Хотя предыдущие попытки водородного двигателя попали в заголовки, именно JCB действительно раздвигает инженерные границы.
Недавно разработанный JCB двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде, представляет собой альтернативу электромобилям с нулевым уровнем выбросов и топливным элементам. Как производитель тяжелой техники, компания JCB хорошо осведомлена о проблемах электрификации экскаватора или экскаватора-погрузчика.
Имейте в виду, что в линейке компании есть несколько работающих электрических машин и машин на топливных элементах. Так что не то чтобы они их не пробовали.
Британский производитель тяжелого оборудования считает, что водородные двигатели могут преодолеть разрыв между использованием существующей технологии сгорания, сохраняя при этом простоту, дешевизну и отсутствие вредных выбросов. В этом последнем видеоролике Harry’s Garage компания JCB объясняет, что их водородная технология почти готова к производству и что за ней будущее всей такой тяжелой техники. Кто знает, может быть, в один прекрасный день она даже просочится в легковые автомобили.
Возможен ли двигатель на водородном топливе?
Как говорится, необходимость — мать изобретения. Компания JCB была поражена проблемой достижения нулевого уровня выбросов без ущерба для мощности и стоимости покупки. В предыдущем выпуске «Гаража Гарри» лорд Бэмфорд, председатель JCB, упомянул, что легковые автомобили в среднем работают около 300 часов в год.
Напротив, у обычного экскаватора-погрузчика большой мощности время работы примерно в 10 раз больше. Он добавляет, что в таких странах, как Индия, машины такого масштаба работают не менее 5000 часов в год.
Таким образом, для работы промышленного оборудования от электричества в течение как минимум восьми часов требуется значительно больше батарей. Это не только резко увеличивает затраты, но и добавит массу сложности и увеличит общий вес. Поэтому инженерам пришлось мыслить радикально.
И вот, родился водородный двигатель JCB. В настоящее время JCB работают на дизельном топливе. Но, тщательно переработав свой двигатель, инженеры смогли запустить его на водородном топливе. По данным JCB, из выхлопной трубы не выбрасывается ничего, кроме пара — в точке использования не выделяется CO2. Более того, JCB утверждает, что ее прототип экскаватора-погрузчика, оснащенный этим новым водородным двигателем, может делать все то же, что и его дизельный аналог.
Основные модификации двигателя, как указал технический директор Райан Баллард, включают изменения в головках цилиндров и включение малоинерционного турбонагнетателя.
Они были реализованы для более быстрой подачи воздуха и для перехода от воспламенения от сжатия к искровому зажиганию. Мало того, что в установке по-прежнему используются знакомые компоненты, время заправки водородом такое же, как и для любого обычного топлива. К этому следует добавить незначительное увеличение затрат на владение и техническое обслуживание.
Почему мы не используем водородные двигатели?
Существует множество причин, по которым водородный двигатель не так распространен, как его дизельный или бензиновый аналог. Поскольку электромобили становятся тенденцией, а государственные стимулы отдают предпочтение электричеству, а не водороду, широкое внедрение не так просто, как другие альтернативы с нулевым уровнем выбросов.
Кроме того, водород недешев и еще не стал чистым топливом. Однако по всему миру производится несколько электролизеров промышленного масштаба. Даже такие страны, как Америка и Индия, вкладывают значительные средства в политику зеленого водорода.
Так что это всего лишь вопрос времени, когда водород станет чище и доступнее.
Известным недостатком водородного ДВС является образование оксидов азота или NOX. Причина в высоких рабочих температурах. Однако инженеры JCB нашли умный способ обойти это, запустив двигатель на обедненной топливной смеси. Водород для данной массы имеет плотность энергии в три раза больше, чем его дизельный эквивалент.
Это позволило команде получить те же показатели крутящего момента, не перегружая двигатель. Еще один способ избавиться от NOX — селективная каталитическая нейтрализация, обычная практика в современных дизельных двигателях.
Водородные двигатели и их будущее
Совершенно очевидно, что водородные двигатели возможны. Это просто вопрос развития инфраструктуры, испытаний на долговечность и приема на массовом рынке. В Европе автотранспортная отрасль рассматривает водород как жизнеспособную альтернативу электромобилям.
Также открывается много заправок во Франции и Германии.
Электрические грузовики имеют огромные штрафы за вес и время перезарядки. Более того, они слишком дороги для среднего дальнобойщика, и с ними сложно/почти невозможно работать. Это не относится к водородному решению JCB.
Давайте не будем торопиться и назовем EV главным транспортным средством. Слишком рано что-либо говорить. Потребности у всех разные. От манеры вождения до географии и инфраструктуры — существует множество переменных, влияющих на принятие дорожной карты только для электромобилей.
Мы должны понимать, что экспериментирование с максимально возможным количеством вариантов имеет больше шансов на успех, чем принуждение всех к принятию «возможного решения». Поймите, что нам нужен широкий спектр технологий, чтобы достичь нейтрального уровня выбросов углерода. Мы не можем предполагать, что один размер подходит всем. Диверсификация является ключевым фактором. А наличие водорода в изобилии выглядит как практическая альтернатива электромобилям, на которую мы не должны закрывать глаза.