13Июл

Водородный автомобиль: Toyota Mirai — водородный автомобиль

Содержание

Автозаправка сможет получать топливо из воздуха

Российские ученые сделали и уже подключили к автозаправке первый отечественный электролизный генератор газа, способный производить водород с чистотой 99,999%. Это делает заправку автономной – топливо она получит из воды.

Водородный электролизер – устройство, способное разделять компоненты жидкости при помощи электрического тока, – разработан компанией «Поликом» на базе Центра компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) «Новые и мобильные источники энергии». С его использованием заправка становится независима от внешних поставок газа. По сравнению с обычной бензиновой заправка, для которой водород поставляется в баллонах, в 5–6 раз дороже в эксплуатации. Электролизер эту диспропорцию выравнивает. Прибор использует электричество и воду – эти ресурсы, даже с учетом системы водоподготовки, есть на любой заправке, говорит генеральный директор «Поликома» Евгений Волков.

Внедрение водородного топлива в России делает самые первые шаги – в стране практически нет водородного транспорта, поэтому нет и инфраструктуры для его заправки.

В регулярном режиме в России сейчас эксплуатируется только один-единственный автомобиль на водородных топливных элементах – Toyota Mirai. Но это только начало. Год назад правительство России приняло решение разработать программу развития национальной водородной энергетики. Это ключевой фактор глобальной энергетической трансформации, позволяющий снизить парниковые выбросы. Чтобы к 2050 г. понизить температуру окружающего воздуха на 2 градуса, нужно перевести на водородное топливо 400 млн частных автомобилей, 15–20 млн грузовиков и 5 млн единиц общественного транспорта, показал отчет аналитического центра Hydrogen Council. Данные легли в основу программы Центра компетенций НТИ «Водородная Россия – 2050». Один из этапов программы – создание водородной трассы Москва – Казань со всей необходимой инфраструктурой. А также постепенное внедрение в России водородных автомобилей.

В ноябре 2020 г. компания «Эвокарго» объявила о выпуске беспилотного грузовика EVO-1. Он полностью основан на российских разработках, оснащен гибридной системой питания от электрических батарей и водородных топливных элементов, говорилось в официальном сообщении компании.

В перспективе грузовики «Эвокарго» смогут пользоваться водородными заправками «Поликома», отметили в офисе НТИ. Понятно, что водородные заправки будут востребованы, когда будут реализованы масштабные транспортные проекты на водороде – пассажирские перевозки, грузовой и коммунальный транспорт.

Человечество более 50 лет ищет альтернативу традиционным моторам, и одна из возможных замен – двигатели, работающие на водороде. При сгорании водорода не образуется токсичных выбросов, он совершенно экологически безопасен, рассказывает генеральный директор «Донэнерго», эксперт в области энергетики и электротранспорта Сергей Сизиков. Минусы водорода – его стоимость и взрывоопасность, а также то, что для его добычи нужен целый производственный комплекс и не в каждом регионе он есть. Водородный транспорт существует пока в виде проектов – в основном ими занимаются крупные автомобильные компании, которые вместе с учеными разрабатывают соответствующие концепты. Из-за взрывоопасности технология не получила распространения в повседневной жизни – мировые производители в качестве основного вектора выбрали электротранспорт, эта технология уже используется людьми и на данный момент электрические гибриды существенно перспективнее водородных, заключает Сизиков.

Так что на данный момент водородная технология является скорее научной, чем практической.

В Лондоне появится первая машина скорой помощи на водороде :: Autonews

Ливерпульская компания Ulemco, которая специализируется на переводе коммерческого транспорта на водород, анонсировала новый проект по созданию машины скорой помощи. Об этом сообщает Autocar. Машина экстренной службы на водородных топливных элементах предназначается для использование в Лондоне. Первые водородные автомобили будут переданы местной службе скорой помощи NHS Trustу же этой осенью.

Новинка получит название Zerro (сокращение от Zero Emission Rapid Response Operations). Также в проекте принимают участие компании Lyra Electronics, Ocado и Promech Technologies. В состав силовой установки машины войдут батареи емкостью 92 киловатт-часа и 30-киловаттный блок топливных элементов Ballard.

Баллон с 8 кг водорода установят на крыше машины. Без дозаправки автомобиль сможет проезжать чуть более 320 километров. Максимальная скорость — 145 км в час. Грузоподъемность автомобиля скорой помощи составит примерно 900 килограммов.

На данный момент целый ряд производителей ведут разработку или уже выпускают машины на водородных топливных элементах. Так, в прошлом году концерн Daimler представил модель Mercedes-Benz Genh3, которая стала первым грузовиком немецкой марки с силовой установкой на водородных топливных элементах. Автомобиль пока существует только в виде прототипа, однако немцы обещают наладить серийный выпуск подобных машин в 2024 году.

В свою очередь, компания Hyundai создала отдельный бренд HTWO, под которым корейцы будут развивать технологии и производить силовые агрегаты на водородных топливных элементах. Название HTWO представляет собой расшифровку обозначения молекулы водорода — «h3», а также дает отсылку к английскому слова «Humanity» («Гуманность»).
 

Что касается России, то осенью 2020 г.

премьер-министр страны Михаил Мишустин утвердил план развития водородной энергетики на ближайшие четыре года. По его словам, это первый шаг к формированию в России «новой высокотехнологичной отрасли». Один из пилотных проектов этого направления- создание железнодорожного транспорта на метано-водородном топливе.

Заработать на водороде – Коммерсантъ Санкт-Петербург

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».

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.

Мария Кузнецова


Из истории водородной энергетики - Энергетика и промышленность России - № 15-16 (107-108) август 2008 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 15-16 (107-108) август 2008 года

Очевидно, что каждая составляющая топливно-энергетического комплекса имеет свою историю. Иногда эта история – например, использования угля – длится веками, иногда – например, атома – всего лишь десятилетиями. Почему‑то принято считать, что водородная энергетика появилась совсем недавно. Происходит это, конечно же, в силу того, что она до сих пор не нашла широкого применения, хотя над проблемой освоения одного из основных элементов таблицы Менделеева тысячи ученых работают очень давно.

Проблеме использования водорода как топлива более 150 лет. Еще в 1820 году В. Сесил в докладе Кембриджскому философскому обществу предложил использовать водород для привода в движение машин, а первый патент на двигатель, работающий на смеси водорода и кислорода, был выдан в Англии в 1841 году.

Эффект обратной вспышки

В Германии, в Мюнхене, в 1852 году придворным часовщиком Христианом Тейтманом был построен двигатель, работавший (в течение нескольких лет) на смеси водорода с воздухом. В 1920‑х годах Г. Ф. Рикардо и А. Ф. Брустелл выполнили детальные исследования работы двигателя внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием на водородо-воздушных смесях. В этих работах, по‑видимому, впервые было обнаружено явление обратной вспышки, которым впоследствии занимались многие исследователи. В это же время началось и практическое использование водородных двигателей на дирижаблях фирмы «Цеппелин». Для них в качестве топлива использовался водород, наполнявший дирижабль.

В 1928 году был проведен испытательный перелет такого дирижабля через Средиземное море.

Особое место в истории водородных двигателей занимают работы Рудольфа Эррена, выполненные в 1920‑30‑х годах. Он впервые применил внутреннее смесеобразование в двигателях на водороде. Водород подавался в цилиндр через его стенку, что снижало опасность возникновения обратной вспышки.

При этом у двигателя сохранялась система подачи основного топлива, и он мог работать на любом из топлив, а также на жидком топливе с добавлением водорода. Р. Эррен перевел на водород несколько типов двигателей, в том числе и дизельный, установленный на автобусе «Лэйлэнд». Успешная пробная эксплуатация этого автобуса происходила в пригороде Лондона. Р. Эрреном был разработан и испытан первый водородо-кислородный ДВС. На такте впуска в цилиндр подавалась смесь кислорода с водяным паром, на такте сжатия – водород.

Образующийся при сгорании водяной пар частично возвращался на такте впуска в двигатель и частично конденсировался. Двигатель мог работать без наружного выхлопа, то есть был пригоден для использования в подводных лодках. В это же время в Германии использовались автодрезины, работающие на водороде. Последний производился на заправочных станциях электролизом воды под давлением.

Школа Семенова

В период с 1920‑х до начала 1940‑х годов весьма важные и обширные исследования реакции горения водорода в кислороде и воздухе в различных условиях были выполнены российскими учеными школы
Н. Н. Семенова, учеными Германии, Англии, США. Таким образом, к началу Второй мировой войны были заложены научные и технические основы использования водорода как топлива. Развитие экспериментальных работ по созданию водородных двигателей было прервано войной. Однако первый успешный опыт массового использования водорода как топлива в автомобильных двигателях внутреннего сгорания был осуществлен во время Второй мировой войны в России.

В блокадном Ленинграде в 1941 году инженер-лейтенантом Б. И. Шелищем многие автомобильные двигатели ГАЗ-АА, вращающие лебедки аэростатов заграждения, были переведены на питание водородо-воздушной смесью из аэростатов, потерявших плавучесть.

Содержание воздуха в них достигало 15‑20 процентов, и обратная вспышка могла привести к взрыву аэростата. Для предотвращения этого
Б. И. Шелищ применил водяной затвор, установленный перед двигателем, и ряд других мер защиты с использованием доступных средств. С 1942 года водород из потерявших плавучесть аэростатов стал использоваться и Московской службой ПВО. В годы войны более 400 автомобильных двигателей для привода лебедок аэростатов заграждения в России работали на водороде.

После нефтяного кризиса

После Второй мировой войны фундаментальные исследования процессов и разработки автомобильных двигателей на водородном топливе проводились во многих странах, в том числе в СССР (в НИИ энергетики Казахстана, Институте теоретической и прикладной механики (ИТПМ) СО АН СССР и некоторых других организациях), но активность исследований в этом направлении существенно снизилась.

Дешевая нефть и не осознанные еще экологические последствия бурного развития автотранспорта на углеводородных топливах не оставляли места для развития водородных технологий в этой отрасли.

Осознание необходимости их развития пришло в начале 1970‑х годов, одновременно с первым нефтяным кризисом и резким обострением экологической ситуации в крупных городах. К этому времени относится начало активной фазы НИОКР по созданию водородных транспортных средств и инфраструктуры их топливообеспечения.

К началу 1980‑х годов в США, Японии, Германии, СССР, Канаде и ряде других стран были созданы экспериментальные водородные автомобили с двигателями внутреннего сгорания, работающие на водороде, бензоводородных смесях, смесях водорода с природным газом и с различными системами хранения водорода на борту автомобиля: в виде гидридов интерметаллических соединений, в жидком и газообразном сжатом состоянии.

В начале 1970‑х годов в Австрии К. Кордеш создал первый экспериментальный водородный электромобиль с водородо-кислородным щелочным топливным элементом (ТЭ) мощностью 6 кВт. Основной задачей работ в этом направлении в последующие годы стало создание эффективной и дешевой двигательной установки на основе водородо-воздушного топливного элемента.

Активные исследования и разработки в области водородной энергетики и технологии начались в нашей стране в середине 1970‑х годов. Они проводились по многим направлениям крупными научными коллективами под руководством
В. А. Легасова, Н. Д. Кузнецова, A. M. Фрумкина, Р. Е. Лозино-Лозинского, А. А. Туполева,
В. П. Глушко, В. П. Бармина,
А. Н. Барабошкина, В. П. Белякова, А. Н. Подгорного и других выдающихся ученых и крупных организаторов науки.

Разрабатывались новые технологические процессы крупномасштабного производства водорода и водородсодержащих газов из природных топлив, воды и нетрадиционного сырья, методы и средства его хранения, транспортировки и распределения, технологии использования водорода и искусственных топлив на его основе в энергетике (в т. ч. автономной), автотранспорте, авиации, ракетной технике, металлургии, химической промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Была обеспечена координация фундаментальных и прикладных исследований по линии Академии наук и ГКНТ. Начиная с середины 1970‑х годов систематические исследования проблем использования водородного топлива для автотранспорта выполняли Институт проблем машиностроения АН Украины (Харьков), Научный автомобильный и автомоторный институт (НАМИ, Москва), НПО «Квант» (Москва), Институт атомной энергии им. И. В. Курчатова (Москва), институты Сибирского отделения Академии наук и ряд других организаций.

Главными задачами этих исследований и разработок являлись снижение токсичности выбросов и повышение эффективности использования первичных энергоресурсов. Поскольку в крупных городах число автомобилей весьма велико и существует развитая инфраструктура их топливообеспечения, рациональным путем внедрения водородного топлива в автотранспорт было признано создание на базе существующих моделей автомобилей с ДВС, способных работать как на водороде, так и на бензоводородных смесях различного состава. Одновременно с этим разрабатывались двигательные установки для перспективных автомобилей с нулевым выбросом на базе водородо-воздушных топливных элементов и элементы инфраструктуры.

«РАФы» на бензоводородных смесях

В результате обширных экспериментальных исследований специалистами ИПМаша АН УССР и НАМИ были детально изучены рабочие процессы в двигателях на водороде и бензоводородных смесях как с внешним, так и с внутренним смесеобразованием. Было показано, что главным фактором, вызывающим обратную вспышку, является контакт водородо-воздушной смеси с горячими остаточными газами в момент впуска, и разработаны пути подавления обратных вспышек.

Созданы были универсальные системы питания автомобильных двигателей, обеспечивающие их устойчивую работу на водороде, бензоводородных смесях и бензине, и эффективные системы хранения водорода на борту на основе комбинации высокотемпературных и низкотемпературных металлогидридов.

К началу 1980‑х годов в СССР различными организациями были созданы и испытаны опытные легковые автомобили ВАЗ «Жигули», АЗЛК «Москвич», ГАЗ-24 «Волга» и ГАЗ-69, грузовые ЗИЛ-130, микроавтобусы РАФ и УАЗ, работающие на водороде и бензоводородных смесях.

Опытная эксплуатация бензоводородных автомобилей «Волга», осуществлявшаяся в Харькове с 1980 года, показала перспективность перевода части городского автотранспорта на бензоводородные смеси с содержанием водорода около 5 процентов по весу. При этом резко снижается токсичность выбросов, эксплуатационный расход бензина уменьшается на 35‑40 процентов, а эксплуатационная экономичность повышается на 20‑25 процентов. В 1986 году Минавтопромом СССР было принято решение о выпуске и последующей эксплуатации в городах СССР опытной партии городских микроавтобусов РАФ (200 штук), работающих на бензоводородных смесях. Однако это решение из‑за начавшихся политических процессов не было выполнено.

Автомобили с топливными элементами

В 1970‑80‑е годы в НПО «Квант» был выполнен цикл работ по применению топливных элементов для городских электробусов на водородном топливе. Была решена задача создания щелочных ТЭ, работающих на водороде и воздухе. Найдено эффективное и изящное решение сложной проблемы создания активного воздушного электрода. Для этого был использован разработанный «Квантом» гидрофобизированный электрод с газозапорным слоем, активность которого в процессе работы поддерживается за счет избытка воздуха (с коэффициентом Кn ~ 2,5‑3). Одновременно был решен комплекс электротехнических проблем, связанных с созданием системы электродвижения.

В 1982 году НПО «Квант» и заводом РАФ был создан первый в мире экспериментальный водородный микроавтобус «Квант-РАФ» с комбинированной энергоустановкой на основе водородо-воздушного ТЭ мощностью 2 кВт и никель-цинковой аккумуляторной батареи (5 кВт/ч), который был представлен на Москов-ской международной выставке «Электро-82» и прошел экспериментальную эксплуатацию. На основе полученного опыта специалисты НПО «Квант» совместно с венгерскими партнерами разработали технический проект городского автобуса с энергоустановкой на основе водородо-воздушных щелочных топливных элементов.

Однако этот проект, по тем же причинам, что и выпуск малой серии бензоводородных микроавтобусов, не был реализован.

Системы хранения водорода на борту

Создание систем хранения водорода на борту транспортных средств имеет ключевое значение для развития водородных технологий на транспорте. В 1980‑х годах в нашей стране были разработаны опытные образцы таких систем (металлогидридных, газобаллонных, криогенных). Для автомобилей, работающих на бензоводородных смесях, приемлема разработанная в ИПМаше комбинированная система аккумулирования водорода с использованием низкотемпературных и высокотемпературных гидридов интерметаллических сплавов на основе FeTiVa (70‑75 процентов) и Mg2Ni (25‑30 процентов). Такая система обеспечивает минимальные весовые характеристики аккумулятора водорода и полную десорбцию водорода за счет утилизации тепловых потерь двигателя с охлаждающей водой и выхлопными газами. Изготовленные и испытанные ИПМашем несколько опытных металлогидридных аккумуляторов для различных автомобилей («Волга» ГАЗ-24, «Жигули» ВАЗ-2101, автопогрузчик, микроавтобус РАФ) прошли опытную эксплуатацию в составе транспортных средств и показали вполне приемлемые технические характеристики и соответствие нормам безопасности при запасе хода бензоводородных автомобилей до 300 километров.

Металлогидридные системы хранения водорода вполне приемлемы для бензо-водородных автомобилей, автопогрузчиков, тракторов, подводных лодок, но по весовым характеристикам не подходят для транспорта, работающего на чистом водороде. Для таких автомобилей наиболее эффективны легкие композитные супербаллоны с весовым содержанием водорода примерно 8‑10 процентов при давлениях 300‑500 атмосфер. Такие баллоны были разработаны в России для авиационной техники и вполне могут быть использованы в автотранспорте.

Исследовались также и возможности создания криогенных систем хранения жидкого водорода на борту автомобиля. Экспериментальный автомобиль РАФ с криогенной системой хранения водорода испытан на полигоне НАМИ. По результатам этих работ в НПО «Криогенмаш» был разработан экспериментальный криогенный бак для хранения жидкого водорода на борту автомобиля. Однако дальнейшего развития после 1985 года эти работы не получили.

Еще не все потеряно

Несмотря на значительное снижение научно-технического потенциала страны в области новых водородных технологий в 1990‑е годы, наиболее дальновидным руководителям и коллективам исследователей в тяжелейших условиях крайне скудного финансирования удалось сохранить и продолжить работы по ряду перспективных направлений. Сохранилась эта тематика, хотя и при минимальном финансировании, в федеральных целевых программах Минпромнауки и программах НИОКР Минатома и Росавиакосмоса. Главными задачами сегодняшних отечественных разработок в области водородной энергетики и технологии являются создание компактных и дешевых топливных элементов (сегодня их стоимость превышает 10 тысяч долларов США за кВт) с ресурсом более 10 тысяч часов, надежных и дешевых систем хранения водорода на борту автомобиля, обеспечивающих запас хода 400‑500 километров, бортовых конверторов углеводородных топлив, усовершенствованных элементов инфраструктуры, новых и усовершенствованных технологий производства водорода и его использования в энергетике (в том числе автономной и основанной на возобновляемых энергоресурсах), авиационно-космической технике и других отраслях народного хозяйства, систем обеспечения безопасности.

В этих направлениях в последние годы получен ряд важных результатов. Созданы опытные образцы ТЭ с твердополимерным электролитом на базе отечественных мембран мощностью до 10 кВт, разрабатываются такие ТЭ мощностью до 200 кВт для автотранспорта, организовано опытное производство отечественных мембран на основе твердополимерного электролита, созданы компактные электролизеры с твердым полимерным электролитом на повышенные давления с энергопотреблением 3,9‑4,2
кВт/ч/нм3 h3 производительностью до 10 нм3/ч, компактные микроволновые конверторы природных топлив в синтез-газ производительностью до 20 нм3/ч, новая технология модификации полимерных мембран для выделения водорода из газовых смесей, обеспечивающая увеличение их селективности на несколько порядков, эффективные каталитические дожигатели водорода производительностью до 100 нм3/ч по водородсодержащему газу (РНЦ «Курчатовский институт» в кооперации с НПО «Пластполимер», ГУП «Компания МЭТИС» и др. ), созданы и испытаны экспериментальные и опытно-промышленные устройства для использования водородных технологий в автономной и стационарной энергетике – водородо-кислородные парогенераторы мощностью до 25 МВт (ИВТАН, Центр Келдыша), энергоустановка на базе водородо-воздушного щелочного ТЭ мощностью около 6 кВт (ФГУП «НПП «Квант»», Independent Power Technology), разработаны новые интерметаллические соединения с емкостью по водороду до 2 процентов (весовых) и выше и организовано их опытное производство (Московский завод полиметаллов «Полимс», МГУ, ИХФ РАН и др.), новые типы блочных катализаторов на теплопроводных носителях для бортовых конвертеров углеводородных топлив и стационарных компактных конверторов (Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН), выполнены разработки усовершенствованного криогенного оборудования, обеспечивающего снижение энергозатрат при производстве жидкого водорода и потерь при его транспортировке, распределении и хранении (ОАО «Криогенмаш» и кооперация), усовершенствованных ДВС для работы на водороде и водородсодержащих топливах (НАМИ). В последнее время к разработкам отечественного водородного автомобиля подключились «АвтоВАЗ» и РКК «Энергия».

Этот далеко не полный перечень результатов последних лет показывает, что российская наука и техника даже в ее сегодняшнем состоянии пока еще способна решать сложные задачи создания новых водородных технологий для автотранспорта, авиации, ракетной техники, энергетики и других отраслей народного хозяйства.

В заключение следует отметить, что история водородной энергетики пишется и сейчас. Как положительный момент стоит отметить факт, что к освоению водорода подключились в последнее время и предприниматели. Согласитесь, без поддержки финансово‑промышленных структур о каком бы то ни было внедрении инноваций говорить бессмысленно. Так, например, особое внимание к проблемам водорода уделяла компания «Норильский никель». И даже если ее интерес лежал в строго коммерческой области, даже если деятельность компании в этом направлении вызывала скепсис многих ученых и не очень ученых мужей – факт сам по себе отрадный. Потому что для всех очевидно: водород как энергоноситель рано или поздно пробьет себе дорогу в будущее.

Toyota планирует выпустить в 10 раз больше водородных электромобилей Mirai второго поколения, чем первого

Инертность корпорации Toyota в сегменте «чистокровных» электромобилей можно объяснить колоссальными вложениями в разработку автомобиля Mirai на водородных топливных элементах. Машина первого поколения нашла лишь около 11 тысяч владельцев, но Toyota рассчитывает, что её преемник разойдётся тиражом не менее 100 тысяч экземпляров.

Источник изображения: Toyota

Выпуск водородомобиля Mirai первого поколения осуществлялся мелкими сериями, на том же предприятии, которое выпускало суперкар Lexus LFA, а это негативно сказывалось на конечной стоимости машины. В тех редких случаях, когда Mirai первого поколения передавался в собственность владельца, последний должен был выложить не менее $60 000. Преемник, который уже готов выйти на рынок, снизит рыночную стоимость до $50 000.

Впрочем, главным сдерживающим фактором распространения Mirai по планете остаётся даже не высокая цена, а ограниченное развитие заправочной инфраструктуры — чтобы вырабатывать электрический ток для двигателей, это транспортное средство должно заправляться водородом под высоким давлением. Добыча водорода из воды методом электролиза хоть и является самым экологически чистым способом получения топлива, требует высоких затрат не только на сам процесс электролиза, но и на последующую транспортировку и хранение. В этом смысле заправочные станции выгоднее объединять с установками по электролитическому преобразованию воды в водород и кислород.

Источник изображения: Engadget

Mirai второго поколения сможет хранить в трёх резервуарах 5,6 кг водорода, что больше присущих предшественнику 4,6 кг. Это соответствует условному запасу хода в 650 км, а пополнить запасы топлива можно минут за пять. Конструкция машины подразумевает наличие трёх резервуаров для хранения водорода, один из них разместился под полом салона в районе центрального тоннеля. Последний из-за этого получился достаточно объёмным — он не только отчётливо разделяет водителя и переднего пассажира, но и должен создавать определённые неудобства для среднего пассажира на заднем диване, который номинально на присутствие в салоне может претендовать.

Силовая установка Mirai после смены поколений увеличила отдачу с 114 до 128 кВт, при этом занимаемое ею пространство уменьшилось с 33 до 24 литров. Тяговый аккумулятор сократил количество ячеек с 370 до 330 штук, но эффективность хранения заряда увеличилась. В совокупности, все технические изменения позволили увеличить запас хода Toyota Mirai на 30 % по сравнению с предшественником, до 650 км. Представители компании отмечают, что автомобиль ещё и ускоряется быстрее, а наличие заднего привода и почти идеальная развесовка по осям (50 : 50) наделяет его азартной управляемостью.

В новом поколении Toyota Mirai делит платформу с флагманским седаном концерна, Lexus LS. От него машина унаследовала не только многорычажную заднюю подвеску, но и более роскошный интерьер, при этом сократив стоимость по сравнению с первым поколением водородомобиля. Toyota рассчитывает продать десятки тысяч Mirai второго поколения, а в лучшем случае — не менее сотни тысяч. Попутно придётся развивать и заправочную сеть, но соответствующих инициатив сейчас не так много по сравнению с теми же зарядными станциями для электромобилей. В самой Японии, например, сейчас не более 127 водородных заправочных станций, а по данным правительства страны, для удобства эксплуатации соответствующих машин их количество надо увеличить до 900 штук, как минимум.

Даже если Mirai не позволит Toyota завоевать значимую долю рынка легковых автомобилей с силовыми установками нового поколения, полученный опыт корпорация сможет использовать при создании грузового и железнодорожного транспорта на водородных топливных ячейках.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Китай представил свой первый водородный автомобиль с рекордным запасом хода

Бензиновые автомобили вредят окружающей среде, а электрические — слишком долго заряжаются, поэтому некоторые производители автомобилей ищут спасение в водородных двигателях. Они уже задействованы в некоторых автомобилях Honda и Hyundai, но китайским компаниям до сих пор не удавалось выпустить свою модель. Однако, это наконец-то случилось — первый водородный автомобиль из Китая получил название Grove Obsidian, у него уже есть спортивная версия под названием Granite.

Автомобиль создан молодой, основанной в 2016 году компанией Grove — за три года названная в честь английского физика Уильяма Гроува фирма успела собрать команду и разработать предсерийный экземпляр своей новинки. Компания уверена в преимуществах водородного топлива и его безопасности, однако пока не готова поделиться точными характеристиками автомобиля. Зато людям известны его рекордные, по словам производителя, показатели запаса хода и экономичности.

Первый водородный автомобиль из Китая

Самая главная особенность Grove Obsidian — это запас хода, равный 1000 километрам. Такая характеристика может заинтересовать многих покупателей, потому что другие экологически чистые автомобили не могут похвастаться такими цифрами, и на одном заряде проезжают примерно 750 километров, и это их предел. Например, такой дальностью хода может похвастаться автомобиль Honda Clarity.

Также автомобиль Grove примечателен экономным расходом топлива благодаря облегченному корпусу из углеродных материалов и низким аэродинамическим сопротивлением. Дизайн был разработан человеком, который рисовал внешний вид автомобилей Alfa Romeo и Fiat, поэтому во внешнем виде можно заметить весьма знакомые элементы.

Grove Obsidian — передвижная водородная бомба?

Заправка водородного бака занимает всего лишь 3 минуты, а при езде из выхлопной трубы выходит экологически безопасный водяной пар. Многие могут подумать, что Grove Obsidian похож на передвижную водородную бомбу, но это ошибочное мнение. Топливный бак спроектирован так, чтобы выдерживать любые аварии — если в нем образуется отверстие, водород вытекает из него в сжатом жидком виде и сгорает за 1,5 минуты и разогревает кузов максимум до 47 градусов Цельсия.

Серийное производство Grove Obsidian начнется в 2020 году. За первые 12 месяцев производитель намерен выпустить 5000 автомобилей, а к 2030 году достичь миллионной отметки. Новинка станет основой для других автомобилей компании, и у нее уже есть спортивный вариант Granite с измененным дизайном кузова.

Водородными бывают не только автомобили, но и целые грузовики. Самым известным из них является представленный в 2016 году Nikola One, об особенностях которого можно почитать в нашем материале.

Если вам интересны новости науки и технологий, обязательно подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете эксклюзивные материалы, которые не были опубликованы на сайте!

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.

Камуи Кобаяши сравнивает финиш водородного автомобиля Toyota с победой

Toyota представила Corolla Sport с двигателем внутреннего сгорания, специально переоборудованным для сжигания сжатого водорода, в гонке «Голубая лента» в серии Super Taikyu на прошлых выходных, в которой фигурирует звезда чемпионата мира по гонкам на выносливость FIA Кобаяши. состав водителей.

Машина Rookie Racing проехала 358 кругов, проведя четыре часа в боксах для дозаправки и столько же времени на устранение неисправности с электричеством в течение ночи.

Читайте также:

Хотя эта машина не участвовала напрямую ни в одном из обычных классов Super Taikyu, она установила темп, сравнимый с бензиновыми машинами в самом низком классе чемпионата ST-5.

Кобаяши, на счету которого шесть стартов 24 часа Ле-Мана и показавший поул-позиции для Toyota в 2017, 2019 и 2020 годах, сравнил опыт простой попытки вывести водородный автомобиль на клетчатый флаг с опытом первых пионеров. гонки на выносливость.

«До сих пор я участвовал только в 24-часовых гонках, чтобы побеждать», - сказал бывший гонщик Формулы-1.«На этот раз мы гонялись не ради победы, а просто чтобы каким-то образом добраться до финиша, и это большая разница. Но это только отправная точка [для водородной технологии в гонках].

« В старые времена, Наверное, было трудно заставить машину ехать 24 часа быстро. Думаю, именно поэтому успех в 24-часовых гонках был связан с тем, какие машины все еще ехали на финише.

«Конечно, у нас были свои проблемы, но я думаю, что возможность взять клетчатый флаг - это все равно что добиться чего-то близкого к победе в прежние времена.«

Toyota сообщила, что силовой агрегат Corolla Sport, созданный на базе дорожного автомобиля GR Yaris, весил 200 кг из-за наличия всего оборудования, необходимого для безопасного сжигания водорода.

Кобаяши признал:« Вес автомобиля равен единице. точку, которую необходимо улучшить, и технология должна быть доработана, чтобы ее можно было использовать в автоспорте в целом ».

Гонщик Toyota SUPER GT Хироаки Ишиура был еще одним из шести водителей, использующих Corolla, как и производитель президент Акио Тойода, выступающий под своим обычным псевдонимом «Моризо».

«Может показаться, что мы ни с кем не соревновались, но на самом деле мы обогнали много машин во время гонки», - сказал Ишиура. «Мы определенно были не самой медленной машиной.

« Возможно, это не отражается в результатах, но мы первая водородная машина, которая может участвовать в гонках прямо на выезде ».

Дальнейшие выезды на Super Taikyu карты

Toyoda сообщила, что в планах Corolla с водородным двигателем участвовать в оставшихся трех гонках сезона Super Taikyu на Autopolis (1 августа), Suzuka (сентябрь.19) и Окаяма (13-14 ноября).

Однако он добавил следующее предостережение, имея в виду два больших грузовика и серию цистерн (изображенных ниже), которые необходимо было установить в паддоке на Фудзи, чтобы позволить машине дозаправляться.

«Водородная [заправочная] станция требует много места, - сказал Тойода. «Фудзи - самая просторная трасса, но я хотел бы обсудить, где мы могли бы разместить водородную станцию ​​на оставшиеся три гонки сезона».

Почему водород все еще (в конечном итоге) имеет смысл

ИСПРАВЛЕНИЕ 5/10/2021: Тип водорода, производимый в процессе Ways2H, - это возобновляемый водород, а не голубой водород.

Мартин Тенглер, ведущий аналитик BloombergNEF из Токио по водороду, любит говорить о том, что мы находимся на пороге как минимум четвертого почти безумного про-водородного безумия с 1974 года. Это год Road & Мартовская обложка трека рекламировала «Водород: новое и чистое топливо для будущего». Вероятно, они не имели в виду более 45 лет в будущем.

Второе безумие произошло в 2005 году, когда генеральный директор Ballard Power Systems, производителя топливных элементов, сказал, что к 2010 году они будут продавать производителям автомобилей от 200 000 до 500 000 в год.Они не попали в эту точку.

А затем был 2009 год, когда несколько автопроизводителей подписали совместное письмо о намерениях, согласно которому к 2014 году они будут продавать сотни тысяч автомобилей с водородным двигателем. Этого тоже не произошло.

Но это следующее почти безумие может быть другим, считает Тенглер. Только за последний год прогнозируемый рост или, по крайней мере, интерес к водородной энергетике превзошел даже недавние прогнозы. В то время как большинство автопроизводителей объявили об амбициозных планах электрификации, привязанных к автомобилям с подключаемым модулем, Honda недавно включила автомобили на водородных топливных элементах в свою цель по поэтапному отказу от бензиновых двигателей в Северной Америке к 2040 году.Daimler Trucks и Volvo стали партнерами в Европе, чтобы попытаться сократить расходы и сделать водород финансово выгодным для дальних перевозок.

Почему сейчас Тенглер настроен оптимистично? Тем более, что Калифорния, единственное место в США с водородной инфраструктурой, продолжает бороться с поставками, несмотря на даже скромный спрос. Потому что затраты на производство водорода начнут значительно снижаться, причем не только грязного «серого» водорода, производимого, скажем, из ископаемого топлива или электроэнергии, вырабатываемой углем, но и экологически чистого зеленого водорода.

Тенглер считает, что эти затраты могут сократиться на 85 процентов к 2050 году. Между тем, никто не прогнозирует, что бензин упадет на 85 процентов, ну, в общем, когда-либо.

К тому времени затраты могут упасть ниже 1 доллара за килограмм по сравнению со средней стоимостью 16,51 доллара за килограмм в 2019 году. По данным EPA, водородная Toyota Mirai проезжает в среднем около 73 миль за килограмм.

Интересно, однако, что это последнее безумие, связанное с водородом, не имеет ничего общего с автомобилями. Фактически, Тенглер сказал: «Водород, возможно, не лучшее топливо для автомобилей.- То есть по сравнению с электричеством.

То, что Тенглер и его команда прогнозистов восхищает водородом, так это его промышленное будущее, производство стали, пластика и цемента, что он делает сейчас, и приводы в действие самолетов, кораблей и поездов, чего он не делает. По словам Тенглера, во главе прогнозов по снижению затрат стоит солнечная фотоэлектрическая энергия. Solar photovoltaic, или PV, объединяет слова, обозначающие свет (фото) и электричество (гальваника). Солнечные фотоэлектрические системы - это способ преобразования солнечного света в электричество, и этот процесс также можно использовать для создания водородного топлива.«Падение затрат на солнечные фотоэлементы является ключевым фактором», - сказал Тенглер, обосновывая свой энтузиазм по поводу водорода, который отражает его энтузиазм по поводу солнечной энергии.

Также его увлечение Китаем. Большинство электролизеров, которые производят водород, производятся в Китае, и подавляющее большинство солнечного оборудования производится в Китае, и ожидается, что подавляющая часть этого количества будет расти.

«Такие низкие затраты на возобновляемый водород могут полностью изменить энергетическую карту», ​​- сказал Тенглер. «Это показывает, что в будущем, по крайней мере, 33 процента мировой экономики могут быть обеспечены чистой энергией не на цент дороже, чем она платит за ископаемое топливо.Но для достижения этой технологии потребуется постоянная государственная поддержка - сейчас мы находимся на верхней части кривой затрат, и необходимы инвестиции, поддерживаемые политикой, чтобы добраться до нижней части ».

Таким образом, солнечная энергия - одно из потенциальных решений для улучшения поставка водорода. Два других могут добраться до Калифорнии к концу года.

WAYS2H: мусор + термохимический процесс = водород

Жан-Луи Киндлер, соучредитель и генеральный директор Ways2H, еще не практикует он проповедует.«Я вожу пожирателя бензина», - сказал он. "Я люблю мой газовый пожиратель". Конечно, он хотел бы отвезти что-то, работающее на водороде, к ближайшему торговцу Джо, но имеющийся перечень автомобилей с водородным двигателем не особо привлекает любителей больших или спортивных автомобилей, но Киндлер думает, что это скоро.

И к тому времени он сможет перекачивать переработанный мусор в свой резервуар.

Компания Киндлера планирует построить относительно небольшие заводы по переработке водорода возле мусорных свалок, отделить металл от стекла и использовать остальное - от пакетов из-под молока до наполнителя для кошачьего туалета и того, что живописно называют «осадком», - для производства возобновляемого водорода.

Почти завершенный объект в Токио, который будет преобразовывать отстой сточных вод в возобновляемый водородный газ для автомобилей на топливных элементах. Ways2H планирует представить эту технологию в Калифорнии в этом году.

TODA CORPORATION / Japan Blue Energy Co. Ltd.

Около 90 процентов сегодняшнего водорода - это «серый», производимый из электричества или ископаемого топлива. Затем водород загружается в трубчатые прицепы, буксируемые тракторными прицепами, и доставляется на заправочные станции, большинство из которых находится в Калифорнии; эта доставка - самая дорогая часть цены за килограмм.С точки зрения чистой энергии лучше использовать синий водород. («Зеленый» водород, который может быть произведен с помощью солнечной энергии, является Святым Граалем.)

Нефтеперерабатывающие заводы Киндлера используют химический процесс для выработки необходимого тепла - не электричества или нефти - до 1200-1300 градусов по Фаренгейту - в кислороде. -свободная атмосфера. «Совершенно правдоподобно» - производить водород из мусора, - сказал Тенглер из BloombergNEF. «Это делается здесь, в Японии».

Первый нефтеперерабатывающий завод Kindler Ways2H поступает из Японии, три контейнера будут отправлены на борт в июне и могут производить водород из мусора в Калифорнии к концу года.Где в Калифорнии? Он не готов сказать. Более крупные системы будут построены на месте, но Киндлер хотел начать с меньшей, чтобы проиллюстрировать ее переносимость. Сначала это будет скромная операция: вывоз мусора из общины, где он расположен, а затем возвращение водорода в город для подачи энергии.

Система Ways2H стандартного размера «перерабатывает 24 тонны отходов в день с получением от 1 до 1,5 тонн водорода», - сказал Киндлер, - этого достаточно, чтобы заполнить баки от 200 до 300 легковых автомобилей.

«Знаете ли вы, что в Америке 30 000 водородных вилочных погрузчиков?» он сказал.Мы не. Но в этом есть смысл - никакого загрязнения внутри склада и никакого простоя на три-четыре часа, пока они перезаряжают свои батареи.

Киндлер сказал, что нефтеперерабатывающие заводы масштабируемы и могут быть значительно увеличены для производства коммерческого водорода, который может быть продан. Крупный заказчик? Индустрия дальних грузоперевозок, которая активно работает над водородными автомобилями.

И, для Киндлера, может быть, большой, удобный пожиратель водорода, как только кто-нибудь его сделает.

POWERTAP: Производство водорода на месте на заправочных станциях.

Если вы смотрели начало сезона IndyCar в Barber Motorsports Park в Алабаме 18 апреля, возможно, вы видели некоторых членов экипажа Andretti Autosport с надписью PowerTap на спине их формы. Это был тихий выход для компании, которая заявляет, что планирует открыть 500 водородных заправочных станций в ближайшие несколько лет, начиная с 29 в Калифорнии, на существующих станциях, принадлежащих гонщикам-бизнесменам Марио и Майклу Андретти.

В отличие от существующих станций, PowerTap планирует построить небольшие здания на существующих станциях, в которых будет размещено оборудование для производства водорода.Он будет использовать природный газ и городскую воду для производства голубого водорода, улавливания и хранения оставшегося углерода.

Визуализация завода по производству водородного топлива, запланированного PowerTap.

PowerTap

Это традиционный метод. «Эта технология возникла сто лет назад», - сказал Тенглер, и Китай производит недорогие электролизеры с впечатляющими темпами, так что покупка не такая уж высокая.

Но, как и Киндлер из Ways2H, генеральный директор PowerTap Рагху Киламби видит гораздо более быстрый путь к прибыли через рынок 18-колесных и средних грузовиков, а не через автомобили.Да, он знает о полуфабрикатах с батарейным питанием, таких как предлагаемая версия Tesla, «но я не верю, что сейчас это коммерчески жизнеспособно». Размер и вес необходимых аккумуляторов, время их зарядки, инфраструктура, необходимая для подзарядки грузовиков - водород готов, как только у водителей появится место для его покупки. Toyota, скорее всего, первой выберет тяжелый грузовик с водородным двигателем, если Никола не наведет порядок в своем доме.

Кроме того, все, что вам нужно сделать, чтобы продать грузовик нового типа, - это убедиться, что он имеет смысл для бизнеса.«Автомобили часто становятся эмоциональной покупкой», - сказал Киламби. «Люди покупают Ferrari не потому, что они приносят доход. Грузовые компании будут покупать то, что им нужно для получения прибыли». Возможность размещать станции по производству и заправке водорода по всей стране является большим преимуществом для инициативы по водородным грузовым автомобилям - нет необходимости доставлять водород в отдаленные места по трубопроводам, по железной дороге или автомобильным транспортом.

Киламби также сказал, что его станции могут производить килограмм водорода за несколько долларов.Если он сможет продать его, скажем, по 8 долларов за килограмм, это почти вдвое снизит цену на нынешние точки выхода водорода.

То, что делает возможным PowerTap, - это именно то, что, по словам Тенглера, было бы необходимым - «инвестиции, поддерживаемые политикой», или, другими словами, государственные деньги. И щедрая система углеродных кредитов Калифорнии. В какой-то момент, сказал Киламби, вы получали углеродные кредиты за то, что вы продали. Но теперь вы можете получать углеродные кредиты для инфраструктуры, как только у вас есть что продать, и это играет большую роль в финансовой стратегии PowerTap.Углеродные кредиты - это торгуемый актив, и их стоимость при администрации Байдена, вероятно, будет расти и может распространиться на другие штаты, надеется Киламби.

В сценарии «курица или яйцо» кажется, что яйцо финансируется государством, прежде чем оно продаст каких-либо цыплят. PowerTap будет строить станции в основном за счет частного капитала, и как только они будут построены, они соберут достаточно углеродных кредитов, чтобы их поддерживать, пока рынок водорода не догонит новые поставки.

На бумаге это работает.До конца года мы могли увидеть, насколько хорошо это работает в реальном мире.

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

Toyota построила двигатель внутреннего сгорания, который потребляет водород, и это звучит потрясающе

Японский автогигант Toyota работает над водородным автомобилем нового поколения.Когда слова Toyota и Hydrogen находятся в одном предложении, на ум приходит Toyota Mirai с водородным двигателем. Тем не менее, Mirai - это водородно-электрический автомобиль или FCEV (электромобиль на топливных элементах). Он использует водородное топливо для преобразования электроэнергии и питания бортового электродвигателя. На этот раз Toyota придумала нечто иное.

«В конце прошлого года мы построили прототип, который обеспечил то« автомобильное ощущение », которое любят любители автомобилей, например, через звук и вибрацию, даже несмотря на то, что мы имели дело с экологическими технологиями, - сказал Кодзи Сато, директор по брендингу, и Президент компании Gazoo Racing.«Только недавно я осознал, как одно вело к другому, что мы можем использовать технологии, которые у нас были под рукой».

Автомобиль на видео - Corolla Hatchback, оснащенный двигателем внутреннего сгорания, потребляющим водород. Он также имеет систему полного привода от легендарного хот-хэтча Toyota GR Yaris. Судя по бодрящему звуку выхлопа, вы не могли бы подумать, что здесь играет роль водород, но это так. Это не только звучит фантастически, но и лай выхлопа ничем не отличается от настроенного автомобиля с бензиновым двигателем.

Toyota утверждает, что это 100-процентный водород с нулевым содержанием бензина. В инновационном водородном двигателе Toyota практически не выделяется углекислый газ, поскольку ископаемое топливо не сжигается. Однако автомобиль производит определенное количество ядовитых газов, поскольку двигатель сжигает водород и кислород из воздуха. Это не автомобиль с нулевым уровнем выбросов, как полностью электрический автомобиль (EV) или FCEV, но он выделяет значительно меньше токсичных веществ, чем чистый бензиновый автомобиль.

«Toyota использует водородные экологические технологии, культивируемые через Mirai.В нем также используются технологии безопасности, разработанные Yaris WRC », - сказал Акио Тойода, генеральный директор и президент Toyota Motor Corporation. «Думая, как участник автомобильной индустрии, для автоспорта важно создать место, где каждый мог бы развлечься даже в эпоху безуглеродных выбросов, я решил, что нам следует перейти на водородный двигатель»

Вы правильно прочитали. Toyota представит свой хэтчбек Toyota Corolla Hatchback 2021 года в гонке Super Taikyu 24 Hour Endurance Series с 21 по 23 мая 2021 года.А поскольку гоночный автомобиль Toyota - единственная модель с двигателем внутреннего сгорания, работающим на водороде, команде во главе с гонщиком Хироаки Ишиура было дано время на трассе, чтобы испытать машину.

Выиграет или проиграет; в этом мы болеем за Тойоту. Пришло время вступить в бой с более чистым газовым двигателем, и вы получите весь звук и вибрацию обычного автомобиля, не сжигая ни капли ископаемого топлива. Поехали, Тойота!

Toyota успешно дебютирует на гонках Fuji 24 Hours

Corolla, представленная Rookie Racing, которая сжигает сжатый водород в своем двигателе с турбонаддувом 1.6-литровый рядный трехцилиндровый двигатель, проехал в общей сложности 358 кругов в гонке Super Taikyu blue Riband со средней скоростью 67,963 км / ч - менее половины кругов победившего в гонках Nissan GT-R NISMO GT3.

Звезда чемпионата мира по гонкам на выносливость Toyota FIA Камуи Кобаяши и президент Toyota Акио Тойода, случайный гонщик под именем «Моризо», были среди шести пилотов, делящихся за рулем в классе ST-Q, вместе с гонщиками SUPER GT Хироаки. Ишиура, Такуто Игучи и Такамицу Мацуи, а также специалист по Супер Тайкю Масахиро Сасаки.

Corolla завершила гонку с 35 пит-стопами (средняя продолжительность отрезка составила 10,2 круга), каждый из которых, по оценкам, занял около семи минут, то есть автомобиль потратил около четырех часов на заправку. Дальнейшее время также было потеряно в ямах на устранение неисправности с электричеством в ночное время.

Специальная зона заправки была создана в паддоке за пределами пит-лейна с двумя большими грузовиками и серией цистерн, заправляющих сжатый водород, необходимый для того, чтобы автомобиль мог преодолеть расстояние.

Водородная заправочная станция

Фото: Masahide Kamio

Сасаки установил самый быстрый круг автомобиля за 2 мин 04.059 с, что немного быстрее, чем лучший круг, установленный в самом медленном классе ST-5 (для модифицированных серийных автомобилей с рабочим объемом 1500 куб. См. или меньше), но примерно на 24 секунды медленнее, чем самый быстрый круг.

Тойода сказал, что надеется использовать проект Corolla для ускорения разработки водородных автомобилей и показать, что они также могут сыграть роль в помощи обществу в сокращении выбросов углерода наряду с электромобилями.

«Наша цель - просто стать углеродно-нейтральным», - сказал Тойода. «С тех пор, как мы сделали это заявление, я, как председатель Ассоциации автопроизводителей Японии, просил правительство предпринять правильные шаги и увеличить количество углеродно-нейтральных опций.

« Это потому, что если все автомобили станут аккумуляторно-электрический, в Японии будет потеряно один миллион рабочих мест.

«Я считаю, что у нас есть возможность продемонстрировать один из этих [альтернативных] вариантов здесь, в автоспорте.Я хочу сказать всему миру, что существует также возможность стать углеродно-нейтральным. " Mission h34 ', в котором используется двигатель внутреннего сгорания, а не топливный элемент. Это означает, что он производит шум, не отличающийся от шума традиционного бензинового силового агрегата. Конгский раунд сезона 2017/18 года выразил надежду, что водородные автомобили станут более привлекательными для фанатов, чем электромобили.

«Раньше я участвовал в гонках на бензиновых, гибридных и электрических автомобилях, и я подумал:« Я действительно хочу, чтобы этот [водород] использовался в автоспорте в будущем », - сказал Кобаяши.

«Самая большая проблема с электромобилями - это отсутствие шума. Когда я ехал в FE, я был шокирован тем, что слышу вентиляторы [над электродвигателем]. Но этот автомобиль издает шум. Я действительно думаю, что это так. будущее ".

Камуи Кобаяши, # 32 ORC ROOKIE Corolla h3 concept

Фото: Масахиде Камио

Subaru SUPER GT Обычный Игучи добавил: «Я бы не знал, что я ехал на водородном автомобиле [если бы мне не сказали], и даже сейчас я не могу в это поверить.По ощущениям в точности как в обычной машине.

«Я могу управлять автомобилем, как мне нравится, и я чувствую звук выхлопа, звук двигателя и вибрацию, когда нажимаю на педаль акселератора. Я думаю, это удивительно, что мы можем делать это, учитывая окружающую среду».

Президент Toyota Gazoo Racing Коджи Сато сказал, что Toyota адаптировала двигатель дорожного автомобиля GR Yaris для своей водородной Corolla, но с уменьшенной выходной мощностью по соображениям долговечности.

Он объяснил, что водород горит в семь раз быстрее, чем обычный бензин, что значительно увеличивает нагрузку на компоненты двигателя, и что поиск способа облегчить двигатель будет ключом к будущему повышению производительности.

# 32 ORC ROOKIE Corolla h3 concept

Фото: Масахиде Камио

«Для создания водородного двигателя не нужно делать ничего особенного; вы можете сделать водородный двигатель, применив существующие технологии», - сказал Сато. «Поскольку он загружен предохранительным и измерительным оборудованием, он весит около 200 кг, поэтому мы будем стремиться снизить вес и повысить топливную эффективность.

« Мы могли бы сделать что-то другое, если бы привезли «отполированный» двигатель специально для гонок нацелен на победу.Но мы не пытаемся этого сделать, мы стараемся быть углеродно-нейтральными и показать, как мы можем связать существующие автомобильные технологии с будущим ».

GTNET Motor Sports обеспечил третью общую победу Fuji 24 Hours за четыре года, добавив к его победы в 2018 и 1919 годах, когда Такаюки Аоки, Киёто Фудзинами, Нацу Сакагути и Нобуюки Ояги разделили Nissan GT-R NISMO GT3 в ливрее Daishin (на фото ниже).

Они финишировали на 42 круга, опередив следующий лучший автомобиль GT3 , D'station Racing Aston Martin Vantage от Сатоши Хосино, Томонобу Фуджи и Цубаса Кондо, и 35 кругов на KTM X Bow, победившем в классе ST-1, занявшем второе место в общем зачете.

Водородные автомобили - как работают автомобили на водородных топливных элементах

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

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

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

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

Так что же случилось с обещанными нам водородными автомобилями?

Как работают водородные автомобили

Toyota Mirai, автомобиль на водородных топливных элементах.

Клеменс Билан, Getty Images

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Много положительных, один дорогостоящий отрицательный

Ёсиказу ЦуноGetty Images

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

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

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

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

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

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

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

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

Заливка ... Где именно?

Томохиро ОсумиGetty Images

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

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

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

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

Автобус Управления транспорта округа Ориндж на водородных топливных элементах.

OCTA

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

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

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

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

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


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

Водородные автомобили не обгонят электромобили, потому что им препятствуют законы науки

Водород уже давно рекламируется как будущее легковых автомобилей.Электромобиль на водородных топливных элементах (FCEV), который просто работает на водороде под давлением от заправочной станции, производит нулевые выбросы углерода из своих выхлопных газов. Его можно заправить так же быстро, как эквивалент ископаемого топлива, и он обеспечивает такое же расстояние езды, как и бензин. Он имеет некоторую поддержку со стороны тяжеловесов, например, Toyota выпустит Mirai второго поколения в конце 2020 года.

Канадская ассоциация водорода и топливных элементов недавно выпустила отчет, в котором восхваляются водородные автомобили. Среди прочего, в нем говорится, что углеродный след на порядок лучше, чем у электромобилей: 2.7 г углекислого газа на километр по сравнению с 20,9 г.

Тем не менее, я считаю, что водородные топливные элементы - это ошибочная концепция. Я действительно думаю, что водород сыграет значительную роль в достижении нулевых чистых выбросов углерода за счет замены природного газа в промышленном и домашнем отоплении. Но мне сложно понять, как водород может конкурировать с электромобилями, и эта точка зрения была подтверждена двумя недавними заявлениями

.

В отчете BloombergNEF заключил:

Большая часть рынка легковых автомобилей, автобусов и легких грузовиков, похоже, будет использовать [аккумуляторные электрические технологии], которые являются более дешевым решением, чем топливные элементы.

Volkswagen тем временем сделал заявление, сравнив энергоэффективность технологий. «Вывод очевиден», - заявили в компании. «В случае с легковой машиной все говорит в пользу аккумулятора и практически ничто не говорит в пользу водорода».

Проблема эффективности использования водорода

Причина, по которой водород неэффективен, заключается в том, что энергия должна переходить от провода к газу, чтобы привести автомобиль в действие. Иногда это называют переходом вектора энергии.

Возьмем 100 ватт электроэнергии, производимой возобновляемым источником, например ветряной турбиной. Чтобы привести в действие FCEV, эта энергия должна быть преобразована в водород, возможно, пропуская ее через воду (процесс электролиза). Это около 75% энергоэффективности, поэтому около четверти электроэнергии теряется автоматически.

Произведенный водород необходимо сжимать, охлаждать и транспортировать на водородную станцию, а эффективность этого процесса составляет около 90%. Попав внутрь автомобиля, водород необходимо преобразовать в электричество, что дает 60% эффективности.Наконец, эффективность электричества, используемого в двигателе для движения автомобиля, составляет около 95%. В совокупности используется только 38% первоначальной электроэнергии - 38 ватт из 100.

В электромобилях энергия проходит по проводам от источника до автомобиля. Те же 100 ватт мощности от той же турбины теряют около 5% эффективности при прохождении через сеть (в случае с водородом, я предполагаю, что преобразование происходит на месте, на ветряной электростанции).

Энергоэффективность электромобилей.

Вы теряете еще 10% энергии из-за зарядки и разрядки литий-ионного аккумулятора, плюс еще 5% из-за использования электричества для движения автомобиля. Таким образом, вы снизились до 80 Вт, как показано на рисунке напротив.

Другими словами, водородный топливный элемент требует вдвое больше энергии. Процитируем BMW: «Таким образом, общий КПД в энергетической цепочке от двигателя к автомобилю составляет лишь половину от уровня [электромобиля].”

Своп магазины

На дорогах ездят около 5 миллионов электромобилей, и их продажи стремительно растут. Это в лучшем случае всего около 0,5% от общемирового показателя, хотя по-прежнему находится в другой лиге, чем водород, который к концу 2019 года достиг примерно 7500 продаж автомобилей по всему миру.

Hydrogen по-прежнему имеет очень мало заправочных станций, и их строительство вряд ли станет приоритетом во время пандемии коронавируса, но энтузиасты в долгосрочной перспективе указывают на несколько преимуществ перед электромобилями: водители могут заправляться намного быстрее и ездить гораздо дальше на каждый бак ».Как и я, многие люди по этим причинам не хотят покупать электромобиль.

Китай, где продажи электромобилей превышают один миллион в год, демонстрирует, как можно решить эти проблемы. Инфраструктура строится для того, чтобы владельцы могли быстро заехать на АЗС и поменять батареи. NIO, производитель автомобилей из Шанхая, заявляет, что замена на этих станциях составляет три минуты.

Китай планирует построить большое количество из них.BJEV, дочерняя компания производителя электромобилей BAIC, инвестирует 1,3 миллиарда евро (1,2 миллиарда фунтов стерлингов) в строительство 3000 станций зарядки аккумуляторов по всей стране в ближайшие пару лет.

Это не только ответ на «опасения по поводу дальности» потенциальных владельцев электромобилей, но и их высокая стоимость. Аккумуляторы составляют около 25% средней продажной цены электромобилей, что все еще несколько выше, чем у бензиновых или дизельных эквивалентов.

Используя концепцию подкачки, аккумулятор можно было сдавать в аренду, причем часть стоимости свопа приходилась на плату за аренду.Это снизило бы стоимость покупки и стимулировало бы общественный интерес. Сменные батареи также можно заряжать, используя избыточную возобновляемую электроэнергию, что является огромным положительным фактором для окружающей среды.

По общему признанию, эта концепция потребует определенной степени стандартизации в технологии аккумуляторов, которая может не понравиться европейским производителям автомобилей. Тот факт, что аккумуляторные технологии вскоре позволят приводить автомобили в действие на миллион миль, может сделать бизнес-модель более привлекательной.

Может не работать с более тяжелыми транспортными средствами, такими как фургоны или грузовики, поскольку для них требуются очень большие батареи.Здесь водород действительно может оказаться на первом месте - как и предсказывает BloombergNEF в своем недавнем отчете.

Наконец, несколько слов о заявлениях о выбросах углерода из отчета Канадской ассоциации водорода и топливных элементов, о котором я упоминал ранее. Я проверил источник статистики, который показал, что они сравнивали водород, полученный из возобновляемой электроэнергии, с электромобилями, работающими на электричестве из ископаемого топлива.

Если бы оба были заряжены с использованием возобновляемой электроэнергии, углеродный след был бы одинаковым.Первоначальный отчет финансировался отраслевым консорциумом h3 Mobility, так что это хороший пример того, что нужно быть осторожным с информацией в этой области.

Toyota Mirai побила мировой рекорд расстояния, установленный на водородном автомобиле Hyundai Nexo

Серийная модель Toyota Mirai установила новый рекорд по самому длинному пути, пройденному на одном баке с нулевым выбросом водорода. Модель Mirai управлялась командой из 4 водителей и преодолела 1000-километровую петлю из Парижа на одной зарядке водорода.

1003 километра были пройдены главным образом автомобильным путешествием к югу от Парижа, в Луар-э-Шер и Эндр-и-Луар. Средний расход водорода за всю поездку был ограничен 0,55 грамма на км.

Он также зафиксировал пробег 9 км во время рекордного пробега. Три бака Mirai вмещают 5,6 кг водорода. Toyota заявила, что водород, использованный для этого рекорда, был полностью экологически чистым, без выбросов от его производства до его использования в Mirai.

Среди четырех водителей модели Mirai был Викторьен Эруссар, основатель и капитан первого в мире водородного корабля с нулевым уровнем выбросов, совершившего кругосветное плавание.После достижения мирового рекорда он сказал: «Я очень счастлив, что принял вызов на 1000 км за рулем совершенно нового Mirai! Toyota всегда находится в авангарде водородных инноваций, и наше сотрудничество с каждым годом только укрепляется. Мне, как бывшему офшорному гонщику, нужно принимать вызовы, и я тепло благодарю Фрэнка Маротта и его команды за то, что они взяли меня в это приключение с нулевым уровнем выбросов, которое показывает, что нет ничего невозможного и что водородная мобильность сегодня здесь! "

Франк Маротт, председатель и главный исполнительный директор Toyota France, сказал: «Это невероятная задача, которую мы преуспели с новым Mirai.Внутри нас движет дух Start Your Impossible, превосходящий самого себя, и сегодня мы снова продемонстрировали это ».

Ранее в этом месяце автомобиль Hyundai Nexo установил новый мировой рекорд по самому длинному путешествию, пройденному на одном баке с нулевым выбросом водорода. Автомобиль Hyundai преодолел расстояние 887,5 километров между городами Мельбурн и Брокен-Хилл в Австралии.