Водневий недорід що заважає просуванню автомобілів на легкому газі
Але ось на які саме електромобілі перейде світ, єдиної думки поки немає. Традиційні електрокари, що працюють на акумуляторах, вже домоглися певної популярності: по дорогах планети їздить більше 2 млн таких машин, в Європі і США для них створені мережі заправок. Але у цих пристроїв чимало недоліків: акумулятори втрачають заряд на морозі, а їх середній термін служби складає 1-1,5 тис. Циклів, тобто при заряджанні два рази на добу батарея буде служити всього близько 3-5 років.
Гідною альтернативою акумуляторів виглядають водневі паливні комірки: вони здатні служити не менше 8-10 років і практично не потребують обслуговування. За своїм ККД вони залишили звичайні бензинові мотори далеко позаду - в середньому 45 проти 35%, працюють без вібрацій і шуму, а балона розміром із стандартний бензобак їм вистачає на те, щоб проїхати 500-600 км. «Водень тривалий час вважався енергетичної заначкою на майбутнє, так як його можна спалювати без вироблення будь-яких відходів або перетворювати в електричний струм, - каже власник компанії GNC-Technology Крістіан Цбінден. - У дослідження і розробку водневих батарей були вкладені мільйони ».
Тим дивніше, що керівники багатьох технологічних компаній, і серед них, наприклад, глава Tesla Ілон Маск, вважають, що автомобільні та побутові водневі двигуни - це тупиковий шлях.
Прощання з бензином
Фото: Paul Sancya / AP
Проте ціни здаються високими в порівнянні зі звичайними машинами: так, Hyundai ix35 зі звичайним двигуном коштує від $ 10 тис. До 35 тис. Та й сам водень поки обходиться дорожче бензину. Але інноваційні автомобілі не тільки чистіше, але і потенційно вигідніша. Згідно з підрахунками колишнього головного дослідника з питань альтернативної енергії Лос-Аламоської національної лабораторії (США) Стіва Хенч використовувати водень як енергоносій набагато вигідніше, ніж звичайний бензин. Енергоємність одного галона (4,54 л) бензину і 1 кг водню, еквівалентного йому за обсягом, майже однакова: 130 проти 130-140 мДж. Галон бензину в США коштує близько $ 2,90, 1 кг водню обійдеться дорожче - в $ 8,6. Однак якщо врахувати, що термодинамічна ефективність бензину становить 20-25%, а водню - 60% і більше, вийде, що паливні комірки в 2,5-3 рази ефективніше двигуна внутрішнього згоряння. А значить, на тому ж обсязі палива водневі автомобілі зможуть проїхати в 2,5-3 рази довше.
Арнольд Шварценеггер (Фото: Robert Laberge / Getty Images / AFP)
Проблеми викликані не тільки економічною кон'юнктурою. Першому елементу таблиці Менделєєва раз у раз дістається від глав технологічних компаній. Так, власник Tesla Ілон Маск неодноразово називав паливні комірки «приголомшливо тупий технологією», протиставляючи їх електричним акумуляторів, на які зробила ставку його компанія. Основна претензія полягає в тому, що в якості засобу зберігання енергії осередку поступаються акумуляторів, оскільки перетворення хімічної енергії в електричну всередині паливного елемента веде до неминучих втрат.
Ілон Маск (Фото: Marcio Jose Sanchez / AP)
Інші критики відзначають, що водневі автомобілі за замовчуванням небезпечні. Водень невидимий, легко запалюється і не має запаху, а значить про його витоку водій не здогадається аж до вибуху. Правда, і Toyota і Honda спеціально зазначають, що в їх моделях водень зберігається в герметичних і ударопрочних контейнерах з вуглеволокна. І все-таки ніяке вуглеволокно не витримає сильного удару при ДТП.
І навіть підрахунки економічних вигод водню можуть бути оманливі. «Головна проблема - висока вартість виробництва самих паливних елементів, так як водневі батареї містять платину, один з найдорожчих металів в світі, - нагадує Крістіан Цбінден. - Багато хто помиляється, вважаючи водневу енергетику порятунком від глобальної зміни клімату. Насправді енергія з водню - це плацебо, оскільки при виробництві подібних батарей використовується непропорційно велика кількість електроенергії. Тому «зеленими» дані технології назвати не можна ». Найпоширеніший в наші дні процес отримання водню - паровий риформінг метану. Він вимагає використання вуглеводнів. Правда, теоретично його можна замінити електролізом води, енергію для якого будуть давати, наприклад, сонячні батареї.
Крім того, під водневі двигуни потрібно будувати спеціальні мережі заправок. «Питання не стільки в розробках виробників двигунів, скільки в підготовці і розвитку необхідної інфраструктури, - вважає Микита Игумнов, фінансовий експерт, який раніше працював в інвестпроекти Газпромбанку, в органах управління і контролю МОЕСК і« Мосенергозбуту ». - При реалізації даного напрямку виникне ряд проблем, які потребують вирішення. Серед них - висока вартість виробництва, зберігання і транспортування палива, а також необхідність масштабного розвитку необхідної інфраструктури: заправки, термінали зберігання, виробничі потужності. Всі ці питання вимагають масштабних інвестицій ».
Компанії-конкуренти вважають, що водень допоможе їх центрам бути більш ефективними. «Складська техніка - це ніша, в якій водневі паливні комірки вже міцно закріпилися, - говорить Данило Шапошников. - Електричні акумулятори навантажувачів швидко сідають і довго заряджаються. Виникають великі паузи в роботі. Крім того, батареї мають короткий термін служби. А техніка на водні надійна, невибаглива і, крім того, екологічна - такі навантажувачі можуть працювати в закритих приміщеннях ».
Те, що силові установки, що працюють на водні, практично безшумні, робить їх привабливими для виробництва військової техніки. Уже зараз такими установками оснащують, наприклад, підводні човни. Водень є і для потреб домогосподарств: енергетичні станції потужністю від 1 до 5 кВт можуть виробляти електроенергію в режимі когенерації, попутно даючи тепло для системи опалення та нагріву води.
Серед ніш, де водень знаходить собі застосування вже сьогодні, - стаціонарне резервне живлення. «Паливні комірки вимагають мало обслуговування: поставив - забув, - каже Шапошников. - Коли напруга в мережі падає до нуля, вони включаються. Невеликий балон з газом, встановлений, наприклад, на стільникового вишці, дасть їй енергії на добу, поки ремонтна бригада усуває проблему. Інша ніша - автономне енергопостачання віддалених пунктів: можна раз на рік наповнювати газгольдер, забезпечуючи електрикою і теплом невелике селище полярників де-небудь в Арктиці ». Це рішення підійде для багатьох важкодоступних куточків країни.
Воднева енергетика буде розвиватися навіть при відсутності прориву в автомобільній галузі, кажуть експерти. Згідно з прогнозом MarketsMarkets обсяг світового виробництва водню, який зараз становить $ 115 млрд, до 2022 року виросте до $ 154 млрд. Але і в автомобільній промисловості цей елемент рано списувати з рахунків. Так, водень високого тиску вимагає будівництва сотень заправних станцій. Але є більш дешева альтернатива, яку зараз розробляє відразу кілька компаній, зокрема один з лідерів по виробництву паливних осередків - канадська Ballard Power, що робить пілотний проект для китайського Міністерства транспорту. Рідкий хімічний склад можна буде заливати в звичайні бензосховищами, якими оснащені АЗС, і заправляти їм машину як бензином. У спеціальному реакторі з рідини буде виділятися газоподібний водень, що надходить в паливну комірку. Блакитна мрія Шварценеггера не настільки вже й нездійсненна.