Чем заправляют водородный автомобиль

Электричество против водорода: какое топливо лучше?

Несколько лет назад в концерне Volkswagen долго обсуждали, на что делать главную ставку – на водород или электричество? Казалось, что электрические автомобили имеют слишком много недостатков, но немцы решили инвестировать именно в них.

То, что традиционные двигатели внутреннего сгорания являются тупиковой ветвью в развитии автомобильной промышленности, многие производители поняли уже давно. Конечно, сейчас никто не будет останавливать производство бензиновых моторов, ведь покупатели привыкли к таким машинам. Однако если попытаться заглянуть на 10-20 лет вперед, то очевидно, что будущее за альтернативными источниками энергии. Но почему выбор пал именно на электричество?

Причина 1: электричество дешевле

Все расчёты показывают, что даже при массовом производстве водородного топлива оно все равно будет дороже электричества. Ведь водорода в чистом виде на нашей планете не существует. Следовательно, его необходимо добывать. А этот процесс недешев.

Причина 2: водородные автомобили сложнее и дороже

Сами по себе водородные автомобили получаются дороже электрических. Последним нужны лишь аккумуляторы и электрический двигатель. А водородным требуется не только мотор, но и сложная установка на топливных элементах. Именно в ней в ходе химической реакции взаимодействия водорода и кислорода вырабатывается электроэнергия, которая передается в аккумулятор. А еще водородные машины должны иметь недешевые баки, где газ хранится под давлением – только вдумайтесь – 700 атмосфер.

Причина 3: экология

Не забывайте и про экологию (ради которой, собственно, все и затевается). Ведь для «заправки» электромобилей требуется лишь электричество, которое можно получить, например, благодаря ветряным генераторам. А в случае водорода процесс несколько сложнее. Сначала нужно выработать электричество, затем с его помощью получить водород, а после добыть электричество, но уже в самом автомобиле.

Второй момент – сейчас процесс получения водорода прилично загрязняет атмосферу. Хотя отметим, что в будущем предполагается добывать водород на атомных АЭС или при помощи солнечных батарей методом электролиза воды (а еще можно получать водород из отходов при помощи бактерий).

Причина 4: большие потери водорода

Потери при доставке электричества от места его производства непосредственно до «колес» автомобиля не такие уж и большие – в общей сложности 20-30%.

А вот при использовании водорода потери энергии намного больше – по некоторым расчетам, эффективность водородной машины составляет 25-35%. То есть водородный автомобиль потребляет в 2-3 раза больше энергии на один километр пути, чем электрический автомобиль.

Причина 5: стоимость инфраструктуры

Строительство современной точки для подзарядки электромобилей обходится гораздо дешевле, чем организация заправочной водородной станции. Мало того, для подзарядки электромобиля достаточно иметь обычную электрическую розетку, которая есть в наших домах.

Водород – ошибка?

Этого пока никто не знает. Поэтому многие производители по-прежнему ведут работы в этой области. Лидером здесь является Toyota и Hyundai. Хотя скоро о себе на водородном рынке могут заявить китайские компании – в Поднебесной решили поддерживать водородные автомобили после того, как в мае 2018 года премьер-министр Китая Ли Кэцян посетил Японию и познакомился с водородомобилем Mirai. Эта экологически чистая машина произвела на Ли Кэцяна большое впечатление.

Однако многие эксперты уверены, что в сегменте легковых автомобилей водород как топливо все же проиграет электричеству. Однако он займет лидирующие позиции в секторе грузовых автомобилей, в железнодорожном, воздушном и морском транспорте. Правда, они будут переводиться на новое топливо лишь после 2030 года (уж слишком большой жизненный цикл у самолетов, кораблей и поездов).

Статистика: побеждает электричество

В прошлом году было продано в общей сложности 7,5 тысячи водородных автомобилей (в основном это Toyota Mirai и Hyundai Nexo). Это соответствует уровню продаж электрокаров в 2010 году (в 2019 году в мире было продано более 2,2 млн электромобилей и подзаряжаемых гибридов).

Шансов, что в ближайшие годы водородные модели сумеют рвануть вверх, не очень много. Ведь если себестоимость производства электромобилей практически сравнялась с бензиновыми авто, то водородные пока еще получаются слишком дорогими. А если человек отказывается от бензиновой машины в пользу экологически чистого транспорта, то зачем ему переплачивать за водород, если он может купить электромобиль?

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/auto.mail.ru/elektrichestvo-protiv-vodoroda-kakoe-toplivo-luchshe-5e8addbd0091cb7604586a6a

Водородный автомобиль: история создания, развитие и перспективы

Несмотря на то, что про машины на водородном топливе заговорили активно только в последнее время, первый водородный автомобиль появился намного раньше, чем многие могут подумать.

В 1807 году французом, которого звали Франсуа Исаак де Риваз , была разработана повозка с клапаном, дозирующим воздух и водород. Воспламенение смеси осуществлялось с помощью вольтова столба – устройства, используемого на заре развития электротехники.

Первые топливные водородные элементы появились спустя 32 года . В 1863 году английский физик и химик Уильям Гроув, опытным путем установил, что процесс разложения воды на водород и кислород может быть обратимым, при этом он сопровождается высвобождением энергии. Им был впоследствии создан топливный элемент, а топливные ячейки, называемые Fuel Cell, стало возможным объединять, собирая батарею под требуемую мощность.

На протяжении многих лет применение водорода в автомобилях подразумевало два варианта: либо сжигание топлива в цилиндрах, либо подпитка топливных элементов . Экспериментальный водородный автомобиль, работающий на топливных элементах, был выпущен в 1966 компанией General Motors : новинка называлась GM Electrovan, и разработана была с использованием космических технологий .

Спустя 13 лет к экспериментам с применением водорода на ДВС приступила и BMW.

Последний автомобиль на водородном топливе был представлен баварским производителем в 2006 году, а спустя 10 лет компания начала сотрудничество с Toyota : результатом этой деятельности стало появление 370-ячеистого топливно-элементного генератора, устанавливаемого как на модель Mirai , выпущенного Тойотой, так и на BMW 5 Series GT (но серийный водородный автомобиль БМВ встанет на конвейер не раньше 2020 года).

Toyota же занялась разработкой транспортных средств, работающих на водороде, в 1992 году , сразу же сделав ставку на водородные топливные элементы. Первый прототип под названием EVS-13, созданный на базе RAV 4, был продемонстрирован в 1996 году : выработка водорода производилась из метана, модель оснащалась мощной батареей, помогающей генератору.

В 2001 году японский производитель выпустил сразу три кроссовера FCHV, построенных на основе Highlander, с баллонами для водородного топлива. В 2008 году модель была усовершенствована, получив морозоустойчивую 90-киловаттную силовую установку: авто оказалось способным на развитие максимальной скорости в 155 км/ч , запас хода на одной заправке увеличился до 830 км . Однако стоила такая машина порядка миллиона долларов , ввиду чего и не приобрела должного уровня популярности.

Предпринимались попытки по созданию автомобилей на топливных элементах и в России . В 1999 году группа конструкторов и инженеров АвтоВАЗа запустили проект АНТЭЛ , основной целью которого была разработка авто на топливных элементах. В 2001 году появилась первая версия авто на базе Нивы-2131.

Проект продолжал дорабатываться, и в скором времени был создан первый вариант автомобиля АНТЭЛ ( разработчиками было потрачено около 30 тысяч долларов, что во много раз меньше сумм, расходуемых западными компаниями ), оснащенный баллонами с кислородом и водородом. 2003 год был ознаменован выпуском АНТЭЛа второго поколения : основным отличием от машины первой генерации стало повышение безопасности транспортного средства за счёт использования всасываемого компрессором воздуха (хранение водорода и кислорода удалось разделить). К сожалению, в 2004 году финансирование проекта было прекращено .

На сегодняшний день изготовление водородных авто продолжает оставаться дорогостоящим, но ведущие мировые производители продолжают изыскивать способы по уменьшению стоимости таких машин. К примеру, правительство Южной Кореи планирует снизить цену водородных автомобилей с помощью субсидий, а также собирается значительно расширить сеть заправочных станций.

Сейчас на рынке представлены следующие серийные модели авто на водороде:

• Toyota Mirai . Мощность 154 л.с., на одной заправке авто проезжаем 650 км, стоимость от 60 тысяч долларов (компания продает новинку фактически на уровне себестоимости);
• Hyundai Nexo . Мощность 163 л.с., запас хода равен 800 км, цена от 60 500$;
• Honda FCV . Мощность 177 л.с., дальность хода 700 км;
• Hyundai ix35 FCEV . Мощность 134 л.с., расстояние которое способен проехать на одной зарядке — 594 км.

За водородной экономикой будущее, и понимающие это крупнейшие мировые компании уже сейчас прикладывают немало усилий для развития этого пока ещё считающего новаторским вида транспорта.

Еще больше про электромобили на сайте https://ev-avto.ru/

Оцените статью и подписывайтесь на канал!

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/evavto/vodorodnyi-avtomobil-istoriia-sozdaniia-razvitie-i-perspektivy-5cb42a19082fd100b43c006d

Водород как топливо – прорыв или тупиковое направление?

Водород – топливо, обладающее самой высокой теплотворной способностью (энергетической ценностью) на единицу массы. При сгорании килограмма гидрогена выделяется около 140 МДж энергии, тогда как аналогичная масса бензина или пропан-бутана дает порядка 50 МДж, спирта – 30 МДж, а угля – около 20-25 МДж. Поэтому неудивительно, что ученые уже давно пытаются разработать методы эффективного использования водорода в качестве горючего для транспорта.

Водород – это непросто

Помимо плюсов, есть у водорода и недостатки. Во-первых, гидроген – самый легкий химический элемент, его атом содержит по одному протону и электрону. Простое вещество, состоящее из двух атомов, из-за этого имеет очень малую плотность (0,09 кг/м³) и обладает большой летучестью. Это порождает проблемы хранения и транспортировки газа. Ведь чтобы запасти достаточно энергии для автомобиля – нужно сильно сжать газ (в сотни раз), что требует использования прочных и тяжелых баллонов.

Выдающиеся энергетические характеристики водорода, являющиеся его достоинством, являются также и источником повышенного риска. Смешиваясь с воздухом, он образует гремучий газ, взрывающийся от малейшей искры. Этот газ намного опаснее других горючих газов, используемых на транспорте.

Если метан взрывается при концентрации в воздухе от 4 до 17%, пропан – от 2 до 10% (если газа будет меньше или больше – «бабах» не произойдет), то для водорода концентрация практически не имеет значения. Это значит, что в случае ДТП риск взрыва авто с водородным мотором гораздо выше, чем с бензиновым или газовым.

Кроме того, через микроскопические поры и трещины водород улетучивается намного легче и быстрее другого топлива, из-за чего даже небольшое повреждение топливных магистралей может повлечь взрыв в подкапотном пространстве. Порой даже трещин не надо, так как маленькая молекула способна просачиваться через многие материалы (в том числе, металлы).

Производят водород несколькими способами, самые популярные из них – разложение метана путем паровой конверсии, и воды – методом электролиза. Первый метод требует, по большому счету, только газ метан (он и сырье, и энергоноситель), а электролиз воды требует электроэнергию. Полученный таким путем газ стоит дороже, а сам КПД процесса электролиза весьма невысок. Это тоже неидеальный вариант.

Массовые авто на водороде: быть или не быть?

Перечисленные нюансы очень затрудняют широкое использование водорода в качестве топлива для авто. Эксперименты в этой области ведутся давно, некоторые модели машин, работающих на водороде, производятся малой серией, кое-где в мире работают водородные автозаправки. Однако прогресс в данной отрасли продвигается медленно, таких заправок во всем мире ничтожное количество.

Так как в чистом виде водород, пригодный для добычи, нигде в больших объемах не встречается, получать его можно только химическим методом. Для этого нужен или природный газ, или много электроэнергии. Но их можно с пользой применять на авто и безо всякой переработки.

Несмотря на меньшую калорийность, метан и электричество дешевле, безопаснее и проще в использовании, даже при нынешнем уровне развития газовых и электромобилей. Изобретение велосипеда в лице перехода на водород в такой ситуации не сильно-то и нужно. Оно может быть оправдано при потребности получить большую мощность с маленького мотора, но это и современным электромоторам вполне под силу.

По мере прогресса в области технологий хранения электроэнергии привлекательность водорода расти не будет. Поэтому ждать популяризации автомобилей, работающих на гидрогене, не стоит. С большой долей вероятности, они так никогда и не станут чем-то большим, чем одна из экспериментальных, но тупиковых ветвей эволюции техники.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/hyperu/vodorod-kak-toplivo—proryv-ili-tupikovoe-napravlenie-5bffd869042fd80fb9319382

Чем заправляют водородный автомобиль

Автомобили на водородном топливе: виды, достоинства и недостатки

Водородное топливо является хорошей альтернативой бензину и дизелю. И многие производители задумались о выпуске авто на водороде.

Подробное описание

Исчерпаемость природных ресурсов, в частности, нефти, давно заставляет ученых ломать головы над поиском альтернативных источников энергии. Немаловажным фактором является и угроза экологической катастрофы, ведь дым и копоть, вырабатываемые бензиновыми и дизельными транспортными средствами по-настоящему отравляют окружающую среду. Именно автопромышленность на сегодня является главным источником загрязнения нашей планеты.

Сейчас наблюдается яркая тенденция в сторону отказа от использования и производства автомобилей с традиционными двигателями внутреннего сгорания. Все активнее используются гибриды и электротранспорт, но некоторые автоконцерны предлагают машины, способные работать и на альтернативных источниках энергии, например, водородные автомобили. Эксперты полагают, что именно они могут вытеснить с авторынка весь транспорт, который только существует сейчас.

Автомобиль на водородном топливе

Принцип работы водородных автомобилей

Как следует из названия, водородные автомобили в качестве источника топлива используют водород. Он взаимодействует с кислородом, вследствие чего образуется водяной пар. Из него уже выделяется энергия. Именно ее используют для электродвигателей или аккумуляторных батарей, от которых уже и происходит питание транспортного средства. Именно такой принцип используют производители, начавшие выпускать в серийное производство водородные автомобили.

Эта же технология позволяет создавать и двигатели внутреннего сгорания, которые могут работать на водороде по той же технологии, что и большинство современных машин, работающих на бензине.

Достоинства и недостатки водородных автомобилей

Как и любой источник энергии, водород имеет собственные плюсы и минусы. Однако, последних, в сравнении с привычными нефтепродуктами, гораздо меньше.

Плюсы водорода как альтернативного источника энергии

Главным достоинством транспортных средств, работающих на водороде, является отсутствие углекислого газа в качестве продукта переработки. Соответственно, такие авто не вносят свой вклад в загрязнение атмосферы и глобальное потепление.

Еще одно их достоинство — отсутствие шума при работе. Особенно это заметно в сравнении с машинами, оснащенными двигателями внутреннего сгорания.

Максимальный крутящий момент доступен с нулевой секунды запуска водородного элемента. Этого удается достичь за счет использования электродвигателя, который выдает весь свой потенциал сразу же, в отличии от бензинового или дизельного мотора, которому нужен предварительный разогрев.

Автомобиль на водородном топливе более эффективен, чем традиционные транспортные средства и даже электрокар. Сфера его использования куда шире. Так, на 1 грамм водорода выделяет в 3 раза больше энергии, чем при переработке такого же количества бензина. Соответственно, без дозаправки машина может работать несравнимо дольше, имея гораздо больший запас хода. Это же актуально и для электрокаров, которые даже менее производительны, чем бензиновые авто.

Заправка происходит быстрее, что тоже является ощутимым плюсом во время длительных поездок на значительные расстояния. И если бензиновый или дизельный автомобиль всегда можно заправить по пути следования, то электрические заправочные станции встречаются все еще слишком редко.

Минусы водородных автомобилей

Самый главный недостаток водородного топлива 0 сложность в его транспортировке и хранении. Чтобы обеспечить потребности автомобиля в энергии, придется сначала сжать водород в резервуаре под большим давлением. И на это нужна дополнительная энергия, а также высокопрочный резервуар, который выдержит давление в 700 бар.

К тому же, водородный двигатель для автомобиля использует не чистый водород, а водородный элемент, получение которого сопряжено с дополнительными тратами. В целом же, именно дороговизна всей системы и самого топлива ограничивает возможности для полной замены нефтепродуктов водородом.

Honda на водородном топливе

Виды водородного транспорта

Сейчас уже изобрели немало разновидностей транспортных средств, использующих в качестве топлива водород. И речь идет как о двигателях внутреннего сгорания на водороде, так и о моторах с водородными топливными элементами. Используются и газотурбинные двигатели на водороде. Встречаются машины разных типов, которые работают на смеси этого химического элемента и иных видов топлива.

Среди компаний, которые уже занялись серийным производством авто на водородном топливе, — Toyota, Honda и Hyundai. Отдельные модели есть в разработке Daimler, Audi, BMW, Ford, Nissan и ряда других крупных производителей. В ограниченном количестве ведется выпуск:

– двухтопливных легковых автомобилей BMW Hydrogen 7 и Mazda RX-8 Hydrogen RE, работающих на жидком водороде;

– электро-водородного гибридного легкового автомобиля Audi A7 h-tron quattro;

– автобуса с водородным двигателем Ford E-450;

– автобусов на водородном топливе MAN Truck & Bus.

В октябре 2019 года производитель Grove Hydrogen Automotive Co Ltd представил китайский водородный автомобиль, получивший запас хода в 1000 км. Машина будет доступна для заказа в любую точку мира уже с 2020 года, когда ее запустят в производство. И есть основания полагать, что промышленники задумаются о создании сети специализированных заправочных станций для водородных авто.

Но не только автопромом ограничивается фантазия изобретателей. В 2016 году немецкая компания Alstom представила водородный поезд, получивший название Coradia iLint. А для перелетов на максимально возможные расстояния Boeing Company занимается разработкой беспилотного самолета High Altitude Long Endurance, который снабдят двигателем HICE от Ford Motor Company.

Пока сложно сказать, заменит ли водородное топливо традиционное, сможет ли «обойти» электричество, но на сегодня водород является одним из достойнейших конкурентам бензину и дизелю. Если производители найдут возможность сделать его производство и хранение более дешевым, то будущее можно считать предопределенным.

Источник статьи: http://electrocars.pro/avtomobili-na-vodorodnom-toplive-vidy-dostoinstva-i-nedostatki/