Чего добилась за пять лет водородная Toyota Mirai

Водородные автомобили ТОП-7 моделей на 2019 год Autogeek

24.06.2019, 17:52 15.8k Перегляди

Альтернативные источники энергии – один из лучших способов сохранить окружающую среду, загрязняемую продуктами сгорания бензина, дизтоплива и даже метана или пропана.

Водород в этом плане безопаснее. Но автомобильные концерны не спешат переходить на выпуск транспорта с водородными топливными элементами (FCEV).

FCEV – fuel cell electric vehicles – это электромобиль на топливных ячейках (элементах). В таком автомобиле используется топливный элемент вместо батареи или в сочетании с батареей или суперконденсатором для питания его бортового электродвигателя.

Для этого есть немало причин – цены, неразвитая инфраструктура, опасность производства топлива для окружающей среды.

Хотя водородные автомобили уже существуют – почти все модели только в виде концепта, и только некоторые выпускаются серийно.

Особенности заправки водородом

Работающие на водородном топливе авто заправлять сложнее, чем привычный транспорт. Заправка выполняется газом в сжатом или сжиженном состоянии.

При этом водород уменьшается в объёме почти в 850 раз, температура в жидком виде достигает –259°C, а давление газа – 350 или 700 атмосфер.

На большинстве заправок топливо продаётся в газообразном состоянии. Жидкость встречается только на 10% станций. Использующих её машин тоже немного, включая выпускавшуюся в 2007-2008 годах модель BMW HydroGen 7 и авто HydroGen3 от GM с баками для газообразного и жидкого водорода.

Время заправки водородным топливом составляет около 5 минут. Примерно столько же тратится на заполнение полного бака бензинового транспорта. Современные технологии позволяют уменьшить это время до 3 минут – быстрее, чем придётся ждать на заполнение баллона с природным газом.

Работа установок по генерации водорода

Водородные заправочные станции (ВЗС) могут быть мобильными, стационарными и домашними. Первый вид предназначен для заправки автомобилей в местах без подходящей инфраструктуры.

Стационарные заправки обычно принадлежат крупным компаниям и продают водородное топливо автомобилистам. Большая часть таких станций находится в Канаде и США, Китае, Японии и Германии.

Домашняя заправка – комплект оборудования для частного использования. Производит до 1000 кг чистого водорода в год – достаточно для ежедневной заправки 1-5 автомобилей. Газ производится методом гидролиза воды в ночное время, чтобы не создавать резких скачков напряжения в электросети.

По объёмам выпускаемой продукции стационарные станции делят на три типа:

  • малые, выпускающие до 20 кг водорода в сутки (хватит на заправку 5-10 автомобилей);
  • средние, обеспечивающие ежедневную заправку 250 легковых авто или 25 грузовых – норма выработки от 50 до 1250 кг в день;
  • промышленные – заправляют больше 500 авто в сутки, предоставляя от 2500 кг газа.

В конструкцию водородной заправки входит электролизёр, системы очистки и хранения водорода, компрессор (если топливо находится в газообразном состоянии) и диспенсер, обеспечивающий раздачу водорода потребителям. Причём, на малых и средних станциях газ может выпускаться как с помощью электролиза воды, так и за счёт каталитического риформинга углеводородов – процесса, проводимого при температуре около 500 градусов и давлении до 4 МПа.

Сколько будет стоить заправка для водородных авто

Рыночная стоимость водорода в Европе сейчас составляет около 9 евро за килограмм, что соответствует примерно 45 евро для полного бака автомобиля Toyota Mirai . При запасе хода в 500 км сумма получается на уровне 9 евро на 100 км. Если учитывать, что стоимость бензина на европейских заправках около 1,3-1,35 евро, потребление водородного авто примерно соответствует среднему расходу седана с бензиновым мотором 1,5-2 литра в комбинированном режиме.

С одной стороны, это не много – но только, если не сравнивать с электромобилями. При использовании электродвигателей владелец автомобиля Tesla Model S или Toyota Prius потратит около 2,5 евро на то же стокилометровое расстояние. Поэтому, пока цена на водород для автомобилей не снизилась хотя бы до 25-30 евро за полный бак, преимущество останется за электрокарами.

Есть ли будущее у водородных авто

Машины, работающие на водородном топливе, не выделяют в воздух углекислого газа, а, значит, не вредят окружающей среде и не способствуют глобальному потеплению.

Это преимущество – серьёзный повод для перехода на этот газ, но не единственный.

Есть у водородных авто и другие плюсы:

  • Бесшумная работа. В отличие от ДВС, водородные двигатели практически не создают шума.
  • Высокий крутящий момент в самом начале движения. Причина – использование в конструкции таких автомобилей только электрических моторов.
  • Большой рабочий диапазон. 1 грамм водорода позволяет получить втрое больше энергии по сравнению с 1 г бензина.
  • Быстрая заправка. Новые технологии позволяют залить бак с водородом быстрее, чем будет заряжаться любой электромобиль, и почти так же быстро, как заливается бензин.
  • Запас хода до 500-600 км, превышающий показатели большинства электромобилей. Конечно, с бензиновыми авто эта цифра не сравнится – но разница не такая большая. У многих работающих на бензине машин дальность поездки с полным баком не превышает 800-900 км.

Среди серьёзных минусов отмечают, что водородное топливо пока слишком дорогое по сравнению с электричеством.

Даже, если сравнивать его с бензином (цена 1 км пути почти одинакова), стоит уделить внимание высокой стоимости водородных автомобилей. Переплачивая за электрокар, можно рассчитывать на экономию в будущем – переплата за машину с водородным двигателем не окупится.

Внимание! Среди других минусов водорода стоит отметить его взрывоопасность, необходимость хранения в специальных баллонах, уменьшающих внутреннее пространство багажного отделения, и вредное влияние газа на металлические части цилиндропоршневой группы. Усиливая конструкцию автомобиля, производители сделают машины с водородными двигателями ещё дороже. Ещё один важный момент, влияющий на распространённость автомобилей FCEV – неразвитая инфраструктура заправок.

С одной стороны, причин для отказа от водородного топлива в качестве конкурирующего с электричеством варианта, достаточно.

С другой – проблему с заправками уже решают правительства разных стран – Китая, Японии, Германии.

Так, в КНР к 2030 году планируется установить больше 1000 водородных станций, число японских ВЗС превысило сотню, немецких – 50.

Интерес к развитию технологии проявили такие известные производители как VW, GM, Daimler AG и BMW. Когда заправок будет больше, водородный транспорт станет серийным, популярность FCEV может увеличиться.

Реальные водородные авто – ТОП-7 моделей

Серийного транспорта с водородными двигателями почти нет. Но в списках продукции нескольких автопроизводителей можно найти несколько машин, которые выпускались в количестве больше 1-2 выставочных экземпляров.

Цена на них не способствует повышению спроса, но у каждого авто есть свои впечатляющие особенности – от большого запаса хода до приличной динамики.

Toyota Mirai

Модель известной японской марки создана после десятков лет разработок. Компания «Тойота» занималась технологией больше 23 лет, после чего выпустила автомобиль Mirai сначала на японский ,а затем на американский рынок.

В Калифорнии в течение 2015 года было продано 836 машин, а до конца года бренд рассчитывает увеличить общее число продаж до 30 тыс. экземпляров. Запас хода авто – до 500 км, максимальная скорость – 178 км/ч.

На автомобиле установлен фронтальный радар, а бортовая система распознаёт препятствия и автоматически включает тормоза. Ещё одна система помощи водителю контролирует полосу движения, подавая водителю сигнал при смещении в сторону.

Читайте также:  Замена ремня ГРМ Форд Фокус 3 1

Для управления навигацией и контроля микроклимата в салоне автомобиля установлено два сенсорных экрана.

Honda Clarity

Первые продажи автомобиля FCX Clarity ещё одного известного автоконцерна Honda были отмечены в 2016 году.

Машина способна проехать до 600 км – это максимум для такого транспорта и больше, чем у любого электрического авто в нормальном режиме езды. Притом, что заряжается водородная модель всего за 5 минут.

Купить машину можно было в конце 2000-х годов в японских и калифорнийских салонах – именно в этом штате крупнейшая в мире инфраструктура для такого транспорта.

Продажи автомобиля продолжались до 2014 года, после чего компания заявила о выходе ещё одной версии – Clarity Fuel Cell.

Заявленная стоимость модели – почти 8 миллионов иен ($72 тысячи), на 5% выше, чем у главного конкурента, модели Toyota Mirai. На одной заправке водородным топливом под давлением 700 атм. машина сможет проехать до 650-700 км.

Размеры машины позволяют ей быть пятиместной, а не четырёхместной, как у «Тойоты». Мощность мотора – 177 л.с., а спрятанных под передними сиденьями топливных элементов – 100 кВт.

Ford Airstream

Автомобиль Ford Airstream – разработанная в 2007 году концепция гибридного авто – с электромотором и водородными элементами.

Впервые представили её в Детройте, а базой для разработки послужила разработка HySeries Drive. Кроме водородных топливных элементов машина использует для движения Li-Ion батареи. Аккумуляторы могут заряжаться от работающего на водороде двигателя.

Работая на электричестве, машина проезжает до 40 км – это примерно 40% общей мощности АКБ. После этого включается мотор на водороде.

Максимальная скорость транспортного средства – 135 км/ч, в баке помещается до 4,5 кг водородного топлива под давлением 350 атм. Таких показателей достаточно для того чтобы проехать без заправки до 485 км пробега.

Mercedes-Benz GLC F-CELL

Компания Mercedes-Benz разработала машину GLC F-Cell , разработчики которой утверждают о возможности проехать до 50 км на электричестве и до 500 км – на водородном топливе. Бак для водорода заполняется в течение 3 минут.

Автомобиль поступил в продажу в 2017 году и стал первым серийным транспортным средством, в котором есть и водородные топливные элементы, и возможность зарядки от электрической розетки.

Покупателями только что сошедших с конвейера авто стали несколько немецких министерств, фирмы H2 Mobility и NOW, железнодорожная компания Deutsche Bahn, администрации городов Гамбург и Штутгарт.

Автомобиль имеет 211-сильный двигатель и баллоны, в которых вмещается 4,4 кг водородного топлива. Этого хватает на 430 км пробега, а ещё 51 км машина может проехать на аккумуляторе.

Водителю доступно три режима – гибридный, для оптимального распределения энергии между двумя источниками, F-Cell – для работы только с водородом и Charge, позволяющий аккумулятору заряжаться во время движения.

Предполагается, что машина будет использоваться в качестве обычного электрокара на небольших расстояниях, и как авто на водородном топливе при поездках на значительные дистанции.

Pininfarina H2 Speed

Водородный автомобиль Pininfarina создан одноимённой итальянской компанией, занимающейся разработками дизайна спорткаров.

Модель получилась близкой к гоночным – например, до 100 км/ч она разгоняется за 3,4 секунды. Максимальная скорость – 299 км/ч, запасы водорода в баке – 6,1 кг.

Транспортное средство получило систему рекуперативного торможения и контроля тяги. Стоит оно целых 2,5 миллиона долларов, поэтому отсутствие Pininfarina H2 Speed в продаже нельзя назвать серьёзной проблемой – купить бы её смогли немногие. Кроме двигателя, работающего на водороде, авто комплектуется аккумулятором на 20 А-ч и электромоторами общей мощностью 370 кВт.

BMW Hydrogen 7

Машина, работающая на жидком водороде и бензине. Транспортное средство создано на базе популярной BMW «семёрки», но получило не только бензобак на 74 литра и водородный баллон на 8 кг. Максимальный пробег на водороде – 480 км, на бензине – 300 км.

Машина переключается на другой вид топлива автоматически, хотя предпочтение отдаётся именно водородным элементам. Мощность транспортного средства при работе на водороде – 228 л.с., на бензине – 260 л.с. Скорость транспорта – 229 км/ч, разгон до сотни выполняется всего за 9,5 секунд.

Hyundai Nexo

Компания Хендай одна из первых занялась продажами серийных авто на водороде.

Хотя о массовых продажах модели Nexo говорить не приходится – она предназначена только для определённых рынков и выпускается в ограниченном количестве. Запас хода автомобиля – 600 км.

Мощность двигателя авто сравнительно небольшая – 161 лошадиная сила. Зато оно получило впечатляющий крутящий момент – 395 Н·м. Время разгона до сотни – 9,5 секунды. Цены на авто начинаются в Европе с 69000 долларов.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Воздушному судну на водородной тяге быть

Дмитрий Басов,
директор В/О «Авиаэкспорт» по развитию
Александр Рубцов,
редактор журнала «Авиапанорама», кандидат экономических наук, доцент

Водород привлек внимание авиаконструкторов еще на заре развития авиации – в начале ХХ века. Хотя для полной корректности будет вернее говорить не об авиа-, а об аэроконструкторах, так как интерес водород вызывал не как источник энергии, а как газ, более легкий, чем атмосферный воздух. Водород использовался в дирижаблестроении. Но катастрофа с дирижаблем «Гинденбург» этот интерес остудила, в дирижаблях стал использоваться гелий.

Вновь к водороду авиаконструкторы обратились только в середине 1970 годов. Самарское двигателестроительное КБ под руководством академика Николая Дмитриевича Кузнецова (в настоящее время – ПАО «Кузнецов») приступило к работам по исследованию возможности использования жидкого водорода и сжиженного природного газа (СПГ) в качестве альтернативного топлива для авиационных двигателей. Первым экспериментальным двигателем, работающим на жидком водороде, стал двигатель НК-88, созданный на базе серийного двигателя для Ту-154 НК-8-2.

В конце 1970-х – начале 1980-х разработчик топливной автоматики для авиадвигателей МАКБ «Темп» (позже это НПП ЭГА, в настоящее время – ОАО «НПП «ТЕМП» имени Ф. Короткова) приступил к созданию систем автоматического регулирования подачи альтернативных видов топлива. Была создана специальная аппаратура для работы как на сжиженном природном газе, так и на водороде. Изготовили несколько комплектов агрегатов, которые прошли необходимый объем стендовых испытаний, наземных испытаний на двигателе.

15 апреля 1988 г. состоялся первый полёт Ту-155. Пра-вым двигателем в его силовой установке был НК-88.

После этого ОКБ Туполева, ЦАГИ, Авиаэкспорт и ряд других авиационных организаций предпринимали попытки наладить международное кооперационное сотрудничество.

Справедливости ради следует отметить, что использование водорода рассматривалось тогда лишь в качестве одного из вариантов применения в авиации газообразного топлива. В качестве основного направления рассматривалось использование СПГ. За период 1985-1990 гг. на жидком водороде было сделано только 5 полетов. Хотя и это немного, но за рубежом полетов на жидком водороде не было вообще.

Гораздо большее значение водород получил тогда в ракетостроении. Водородные двигатели (РД-0120) использовал и советский орбитальный корабль-ракетоплан «Буран».

К сожалению, в связи с негативными тенденциями в отечественной авиационной промышленности, в конце 1990-х годов дальнейшие работы по использованию водорода в авиации были прекращены.

Но это не стало «концом» водородной тематики. «Второе дыхание» процессу «проникновения» водорода на транспорт вообще, а затем – и на воздушный, в частности, дала электрохимия. Речь идет вот о чем.

Читайте также:  Мексидол и Глицин одновременно каковы совместимость, что лучше, стоит ли и как можно пить вместе

И двигатели Ту-155, и двигатели работающих на водороде автомобилей (например, созданный в 1976-1979 гг. в НАМИ РАФ-2203) использовали водород – если здесь уместно такое определение – традиционно, «по старинке», т.е. – его сжигая. Причем, сжигая не всегда в чистом виде, а в смеси либо с бензином (автомобильные ДВС), либо с керосином (авиационные двигатели). Но водород может давать энергию и не сгорая. Энергию – электрическую. Такую энергию производят топливные элементы – устройства, в которых водород соединяется с кислородом атмосферного воздуха, происходит химическая реакция. В результате ее образуется вода, а на разделительной мембране возникает электрический ток. Поскольку в топливном элементе нет (в отличие, скажем, от генератора) движущихся частей, его к.п.д. уже сейчас достигает 90%. Такая сказочно чистая и эффективная технология – реальность даже не завтрашнего, а сегодняшнего дня. Топливные элементы широко распространены почти по всему миру, в первую очередь, в Великобритании, Германии, США, Южной Корее и Японии. Особенно – в Японии, поставившей еще в 2018 году задачу построения общества, основанного на водороде.

Применение водорода на транспорте уже миновало стадию пилотных проектов. Легковые автомобили на топливных элементах (например, Honda Clarity) производятся серийно. Такие автомобили имеют топливные элементы, баллоны сжатого водорода, а также аккумуляторную батарею для холодного старта и поддержания пиковых нагрузок и ускорений. Выходная мощность серийно производимых моделей от 70 до 130 кВт, максимальная скорость – 160 км/ч. Причем, лимитирована скорость не двигателем как таковым, а системой программного контроля, лимитирующей расход водорода в пределах одного кг на 100 км пробега. Дальность пробега на одной заправке у той же Хонды Кларити составляет 750 км. Для сравнения скажем, что самый «дальнобойный» электромобиль аккумуляторного типа может проехать на одной зарядке 590 км. И то – по данным изготовителя – компании «Тесла». Кстати сказать, в марте 2019 г. в Китае был представлен электромобиль на топливных элементах с дальностью хода 1000 км, и ведется подготовка к его серийному производству. Серийно (пока – мелкосерийно) производят электромобили на топливных элементах Audi, BMW, Daimler, Ford, GM, Honda, Hyundai, Mercedes-Benz и Toyota. Стоимость такого автомобиля пока еще довольно высока. Вот цены самых распространенных на рынке моделей: Honda Clarity – 51 000 евро; Hyundai ix35 Fuel Cell – 65 400 евро; Toyota Mirai – 78 600 евро. Однако по оценкам экспертов (в частности, Hydrogen Council) стоимость автомобилей на топливных элементах и на ДВС за ближайшие 6-8 лет практически сравняется. И достигнуто это будет за счет расширения масштабов производства, ведь сейчас во всем мире эксплуатируется чуть более 12 000 автомобилей на топливных элементах. А о том, как растет рынок электромобилей, можно судить уже по тому факту, что в 2010 г. на дорогах мира было лишь те же 12 000 автомобилей на аккумуляторах, а в 2018 – уже 5 000 000!
Компании CAT, E-Trucks Europe, FAUN Kirchoff, linde, Renault/Symbio Fcell и ULEMCo выпускают уже и грузовые автомобили (пока – малотоннажные), развивающие скорость до 130 км/час и способные на одной заправке проработать смену.
Компании Ballard, Daimler EvroBus, Hydrogeniks, Solaris, Toyota, Van Hool, VDL, и Writgtbas выпускают автобусы вместимостью до 105 человек (правда, к.п.д. этих машин ниже – порядка 55%, и удельное потребление водорода составляет 8-14 кг/100 км). На топливных элементах выпускаются скутеры и даже велосипеды. 15 стран уже имеют более или менее развитые сети заправок водородным топливом, в тот числе – Германия, Дания и Италия – достаточные для повсеместного использования автомобилей на топливных элементах.
«Нашли себя» топливные элементы и на железнодорожном транспорте. В Германии был запущен в эксплуатацию первый в мире поезд на водородных топливных элементах – Coradia iLint. На крыше – цистерна с водородом и топливный элемент. Скорость поезда – 140 км/ч, дальность поездки на одной заправке – 1000 км, а заправка длится 15 минут(!). Изначально проект разрабатывался немецкой фирмой LHB, которая затем была поглощена французским концерном Alston. С 16 июля 2019 г. этим транспортом связаны города Бремерферде, Бремерхафен, Букстехуде и Куксхафен. К 2021 г. земля Нижняя Саксония закупит 14 таких поездов, что обойдется в 81 млн евро. Ну, это – Германия, а российской стороной с концерном Alston уже подписано соглашение, по которому «водородные» поезда побегут у нас на Сахалине.
В Нидерландах производятся морские суда на топливных элементах.

Но вернемся к авиации. Понятно, что применение топливных элементов здесь может идти лишь в русле развития электроавиации. Какую картину мы здесь наблюдаем?

С одной стороны, несомненные успехи есть – в Германии производятся (и успешно продаются!) электропланеры, Словения производит (и не менее успешно продает) легкие электросамолеты, в Китае создан (и эксплуатируется в ОАЭ в качестве беспилотного аэротакси) легкий электровертолет. Электросамолет облетел уже вокруг Земли. Но… все это не имеет отношения к топливным элементам: облетевший вокруг земли самолет был на солнечных панелях, а в остальных упомянутых летательных аппаратах используются аккумуляторные батареи.

На сегодняшний день в большинстве стран топливные элементы «проникли» пока лишь на беспилотные летательные аппараты. Британская компания Cella разработала твердые гранулы водорода и в марте 2016 года запустила в Шотландии беспилотник, загруженный сотней таких гранул (площадь каждой около одного квадратного сантиметра). К сожалению, о продолжительности и скорости полета компания не сообщает, но уже несомненным достижением является то, что вся эта система (топливные элементы, запас гранул) в три с лишним раза легче, чем литиевые батареи таких же выходных характеристик.

А ведь именно вес даже самых современных аккумуляторных батарей не позволяет создать настоящий электровертолет. Китайское аэротакси в Дубае таковым, безусловно, не является – это «игрушка»-беспилотник, на 15 минут поднимающий в воздух одного пассажира с рюкзачком. А о том, насколько востребован электровертолет, говорит тот факт, что работы по его созданию идут по всему миру от Китая до США (у нас, к сожалению, они заметны мало). Потому что, в отличие от, скажем, электромобиля преимущества электровертолета перед обычным, использующим ДВС, сводятся не только к экологии. Экологический фактор здесь даже не основной. Преимущества электровертолета заключаются в следующем:

  1. Электровертолет не нуждается в таком сложном, тяжелом, уязвимом и дорогом агрегате, как редуктор. Что делает его (при прочих равных условиях) проще, легче, надежнее и дешевле.
  2. Электровертолет не потребляет нефтепродуктов, что крайне важно везде, а особенно в районах Крайнего Севера (учитывая себестоимость доставки туда авиационного топлива).
  3. Электродвигатель значительно проще в управлении, чем ДВС, что крайне важно для беспилотных летательных аппаратов. (Постоянное расширение сферы применения БЛП – тоже реальность сегодняшнего дня.)
  4. Час полетного времени электровертолета значительно дешевле, чем час полета вертолета с ДВС.
    Это все – о гражданской авиации. Если же говорить о авиации военного назначения, то к этим пунктам нужно добавить 5-й:
  5. К.п.д. ДВС – около 30%; 70% энергии превращается в тепловую. Температура выхлопных газов вертолета – 900 градусов по Цельсию. КПД электродвигателя – свыше 90%. Электровертолет почти «холоден». Это делает его значительно менее заметным для современных систем обнаружения воздушных целей в ИК-диапазоне.

Но в Германии, Китае и США уже появились и пилотируемые аппараты на топливных элементах. Сотрудничество производителя воздушных судов Pipistrel, разработчиков топливных элементов из компании Hydrogenics и ученых из университетов Ульма и немецкого аэрокосмического центра Института инженерной аэродинамики приблизило день запуска пассажирских самолетов с нулевым уровнем выбросов, что экологически безопасно для окружающей среды. Работающий на водороде четырехместный одномоторный HY4 совершил свой первый 15-минутный полет вокруг аэропорта Штутгарта.

Читайте также:  Состав автомобильной аптечки в 2020 году

HY4, длина которого 21,36 метра, состоит из двух кабин, расположенных по обе стороны от двигателя — такая непривычная конструкция позволила оптимально распределить нагрузку по площади всего воздушного судна, что уменьшило потребление топлива и увеличило общую грузоподъемность. Каждый фюзеляж снабжён 9-килограммовой емкостью для водородного топлива, которое питает четыре низкотемпературных обменных мембраны топливных модулей. Продуманная система преобразует водород и кислород в воду, вырабатывая необходимую для функционирования транспорта электрическую энергию.

Экосамолет при полных баках и оптимальных условиях полета способен преодолеть до 1 500 километров, что, по современным меркам, не так уж много, но стоит учитывать, что полет HY4 не наносит вреда окружающей среде в отличие от современных воздушных средств передвижения. Максимальная и крейсерская скорость равны 200 и 145 км/ч соответственно.

Противники водородной энергетики часто апеллируют к повышенной взрывоопасности водорода. Но повышенной по сравнению с чем? С торфом, углем, дровами? Так эти энергоносители в авиации никогда и не применялись. А возгораемость или, тем более, взрывоопасность водорода ниже, чем возгораемость или взрывоопасность керосина.

Ну а как с внедрением водорода в авиацию дело обстоит у нас в России сегодня? О применении водорода в качестве топлива реактивных двигателей мы уже говорили выше, а с применением водорода в топливных элементах – в общем, так же, как и во всем мире: беспилотные аппараты на топливных элементах летают, а в пилотируемой авиации – первые робкие попытки.

На авиасалоне в Жуковском (27.08 – 01.09.2019) демонстрировался отечественный самолет (хотя, возможно, правильнее будет назвать его полноразмерным макетом) на водородных топливных элементах. Он представляет из себя переделанный под «водородную тягу» отечественный легкий двухместный самолет «Сигма-4». Самолет имеет размах крыльев 9,8 м, длиной он 6,2 м. Водородная силовая установка занимает место пассажира – самолет стал одноместным. Взлетная масса составляет теперь 600 кг, дальность полета, по словам создателей машины (борт не летал) – 300 км.

Главную часть – топливный элемент – разработал (совместно с группой компаний «ИнЭнерджи») Институт проблем химической физики РАН – ведущая организация по проекту создания водородного самолета. Руководитель проекта – профессор Юрий Добровольский. Силовая установка, включая баки для хранения водорода, редукторы, расходомеры, топливные магистрали, увлажнитель, компрессор, системы охлаждения топливного элемента, подготовки и подачи воздуха, а также системы контроля, созданы отделом гибридных и электрических силовых установок ЦИАМ им. П.И. Баранова. В дальнейших планах – замена одного винта множеством маленьких, расположенных по передней кромке крыла. Вопрос о проектировании нового планера уже обсуждался с Санкт-Петербургским политехническим университетом им. Петра Великого.

ЦИАМ планирует испытать силовую установку в полете, но в «урезанном виде», т.е. … на аккумуляторах. Однако, во-первых, это, даже по словам инициаторов эксперимента, сократит полетное время до 15 минут, а, во-вторых, испытание водородной силовой установки без водорода…

Но от чего же у нас все так скромно: водородного автомобиля нет, водородный самолет не летает, водородный поезд – импортный? Нам представляется, что ответ на этот вопрос дан в очень интересном докладе «Водородная экономика – путь к низкоуглеродному развитию», подготовленному Центром энергетики Московской школы управления СКОЛКОВО. (Мы в статье не раз использовали материалы из этого доклада. Его авторы: Татьяна МИТРОВА, Юрий МЕЛЬНИКОВ, Дмитрий ЧУГУНОВ). Доклад можно найти в интернете. Так вот – процитируем дословно – в нем говорится: «В России пока отсутствует не только национальная водородная программа, но даже и видимая координация различных исследовательских групп и интересов».

Причем реальное положение вещей – не лучше, чем отражено в этом докладе. Во многом из-за отсутствия координации происходит не наращивание нашего национального «водородного потенциала», а наоборот – «сдача» уже имеющихся позиций. Так, в докладе говорится об имеющемся у нас крупнейшем производителе электролизеров – ПАО «Уралхиммаш» (г. Екатеринбург), выпускающем установки производительностью от 4 до 300 кубических метров водорода в час. Завод прекратил свое существование. На рынке электролизеров полностью господствуют иностранные компании.

Национальная ассоциация водородной энергетики (НАВЭ), на которую докладчики возлагают некоторые надежды, ограничивается тем, что, работая в ряде технических комитетов, вводит в России стандарты, являющиеся аналогами международных стандартов в области водородных технологий. Дело, конечно, тоже полезное, но ни о какой координирующей роли в плане развития национальной водородной энергетики речь не идет. Кстати (или – не кстати) сказать, сама эта национальная ассоциация позиционирует себя – см. ее сайт – как представительство в России и СНГ Международной ассоциации водородной энергетики (IAHE), с которой можно связаться – опять см. сайт – в … Майами, Флорида.

В сложившейся ситуации роль координатора в вопросе развития водородной энергетики в целом по силам лишь государственному органу. Пока делаются самые первые, и потому скромные шаги. Но главное – начать. Тем более, что делается это как составная часть более объемлющей работы – применения в авиации нетрадиционных источников энергии (в первую очередь – газообразных топлив). Поэтому к теме применения в авиации водорода, а также других альтернативных топлив, мы вернемся в своей следующей публикации.

установка и эксплуатация

Безопасность использования водорода в автомобилях

Генераторы Better Fuel производят водород «по требованию».

Водород не накапливается и не хранится, он моментально подается в двигатель и сгорает вместе с традиционным топливом. Использование водорода совершенно безопасно

Как дополнительная мера предосторожности, все контроллеры от Better Fuel автоматически отключают производство водорода при выключении двигателя.

Совместимость оборудования

Для достижения максимальной экономии топлива необходима правильная комбинация генератора водорода и электронного контроллера

  • Выберите генератор, соответствующий размеру вашего двигателя
  • Используйте контроллер ProTuner

Использование водорода в дизельных двигателях

Генераторы водорода полностью совместимы с дизельными двигателями.

Бензиновые двигатели потребляют чрезмерное количество топлива, в то время как дизельные автомобили работают на избытке воздуха. Эти совершенно разные технологии требуют разных подходов.

Better Fuel предлагает уникальные решения для эффективного снижения расхода топлива на обоих типах двигателей.

Улучшение экономии топлива

Доказано, что использование водорода увеличивает мощность, повышает эффективность двигателя и уменьшает количество вредных веществ в выхлопных газах.

Проводимые нами эксперименты с бензиновыми автомобилями показали увеличение пробега на 56%. Дизельные двигатели достигли 39%.

Результаты экономии топлива варьируются в зависимости от типа двигателя, количества водорода, производимого генератором, качества установки и настроек.

Безопасность двигателя при использовании водорода

Водород понижает температуру сгорания и тем самым защищает двигатель.

Топливо сгорает более полно, что приводит к более чистому моторному маслу и и уменьшению накоплений углерода в камере сгорания. Все эти факторы способствуют продлению срока службы двигателя.

Преимущества использования водорода для автомобилей

  • Улучшение экономии топлива от 25% до 58%
  • Существенное сокращение вредных выбросов CO и NOx
  • Увеличение срока службы двигателя
  • Повышенный крутящий момент, мощное и плавное ускорение
  • Увеличение мощности двигателя
  • Чистое масло в результате меньшего количества углерода, накапливающегося в двигателе

Руководство по эксплуатации

Все оборудование поставляется с инструкциями на русском языке.

Наши инструкции написаны самым понятным языком и содержат основную, базовую информацию, а также более подробные технические сведения для продвинутых пользователей.

99% пользователей осуществляют установку самостоятельно, без помощи профессионалов.

Место установки генератора

Чтобы обеспечить работу с минимальным нагревом, генератор должен находиться как можно дальше от теплового излучения двигателя.

Чаще всего установка производится между решёткой и радиатором.

Другие возможные места для установки:

  • Рядом со стенкой моторного отсека и усилителем тормозов.
  • Если пространство ограничено, загляните под кузов и осмотрите отсек двигателя снизу. Там вы найдёте множество потенциальных мест для установки, которые не видно сверху.
  • При отсутствии других вариантов, допустима установка в багажнике. Однако циркуляция воздуха в этом месте ограничена, что может привести к перегреву оборудования.
Ссылка на основную публикацию
Часто задаваемые вопросы — Автошкола; АвтоАкадемия 77
Что лучше автомат или механика Что выбрать коробку автомат или механическую, покупка автомобиля с м Д ля того чтобы ваш...
Цветовая температура что такое,какую выбрать,маркировка и таблицы
Цветовая температура светодиодных ламп таблица в кельвинах, холодный и теплый свет Цветовая температура светодиодных ламп — одна из главных величин,...
Цена Chevrolet Tracker Narxi в автосалонах GM Uzbekistan; Автострада
Chevrolet Tracker (2020-2021) цена и характеристики, фотографии и обзор Шевроле Трекер (2020-2021) цены и комплектация. Обзор «New Tracker» с техническими...
Часто задаваемые вопросы о давлении и важности абсолютного давления
Как выбрать манометр В этой статье представлена информация о манометрах, чем руководствоваться при выборе, особенности их эксплуатации и прочее. Наряду...

Чего добилась за пять лет водородная Toyota Mirai

Водородные автомобили ТОП-7 моделей на 2019 год Autogeek

24.06.2019, 17:52 15.8k Перегляди

Альтернативные источники энергии – один из лучших способов сохранить окружающую среду, загрязняемую продуктами сгорания бензина, дизтоплива и даже метана или пропана.

Водород в этом плане безопаснее. Но автомобильные концерны не спешат переходить на выпуск транспорта с водородными топливными элементами (FCEV).

FCEV – fuel cell electric vehicles – это электромобиль на топливных ячейках (элементах). В таком автомобиле используется топливный элемент вместо батареи или в сочетании с батареей или суперконденсатором для питания его бортового электродвигателя.

Для этого есть немало причин – цены, неразвитая инфраструктура, опасность производства топлива для окружающей среды.

Хотя водородные автомобили уже существуют – почти все модели только в виде концепта, и только некоторые выпускаются серийно.

Особенности заправки водородом

Работающие на водородном топливе авто заправлять сложнее, чем привычный транспорт. Заправка выполняется газом в сжатом или сжиженном состоянии.

При этом водород уменьшается в объёме почти в 850 раз, температура в жидком виде достигает –259°C, а давление газа – 350 или 700 атмосфер.

На большинстве заправок топливо продаётся в газообразном состоянии. Жидкость встречается только на 10% станций. Использующих её машин тоже немного, включая выпускавшуюся в 2007-2008 годах модель BMW HydroGen 7 и авто HydroGen3 от GM с баками для газообразного и жидкого водорода.

Время заправки водородным топливом составляет около 5 минут. Примерно столько же тратится на заполнение полного бака бензинового транспорта. Современные технологии позволяют уменьшить это время до 3 минут – быстрее, чем придётся ждать на заполнение баллона с природным газом.

Работа установок по генерации водорода

Водородные заправочные станции (ВЗС) могут быть мобильными, стационарными и домашними. Первый вид предназначен для заправки автомобилей в местах без подходящей инфраструктуры.

Стационарные заправки обычно принадлежат крупным компаниям и продают водородное топливо автомобилистам. Большая часть таких станций находится в Канаде и США, Китае, Японии и Германии.

Домашняя заправка – комплект оборудования для частного использования. Производит до 1000 кг чистого водорода в год – достаточно для ежедневной заправки 1-5 автомобилей. Газ производится методом гидролиза воды в ночное время, чтобы не создавать резких скачков напряжения в электросети.

По объёмам выпускаемой продукции стационарные станции делят на три типа:

  • малые, выпускающие до 20 кг водорода в сутки (хватит на заправку 5-10 автомобилей);
  • средние, обеспечивающие ежедневную заправку 250 легковых авто или 25 грузовых – норма выработки от 50 до 1250 кг в день;
  • промышленные – заправляют больше 500 авто в сутки, предоставляя от 2500 кг газа.

В конструкцию водородной заправки входит электролизёр, системы очистки и хранения водорода, компрессор (если топливо находится в газообразном состоянии) и диспенсер, обеспечивающий раздачу водорода потребителям. Причём, на малых и средних станциях газ может выпускаться как с помощью электролиза воды, так и за счёт каталитического риформинга углеводородов – процесса, проводимого при температуре около 500 градусов и давлении до 4 МПа.

Сколько будет стоить заправка для водородных авто

Рыночная стоимость водорода в Европе сейчас составляет около 9 евро за килограмм, что соответствует примерно 45 евро для полного бака автомобиля Toyota Mirai . При запасе хода в 500 км сумма получается на уровне 9 евро на 100 км. Если учитывать, что стоимость бензина на европейских заправках около 1,3-1,35 евро, потребление водородного авто примерно соответствует среднему расходу седана с бензиновым мотором 1,5-2 литра в комбинированном режиме.

С одной стороны, это не много – но только, если не сравнивать с электромобилями. При использовании электродвигателей владелец автомобиля Tesla Model S или Toyota Prius потратит около 2,5 евро на то же стокилометровое расстояние. Поэтому, пока цена на водород для автомобилей не снизилась хотя бы до 25-30 евро за полный бак, преимущество останется за электрокарами.

Есть ли будущее у водородных авто

Машины, работающие на водородном топливе, не выделяют в воздух углекислого газа, а, значит, не вредят окружающей среде и не способствуют глобальному потеплению.

Это преимущество – серьёзный повод для перехода на этот газ, но не единственный.

Есть у водородных авто и другие плюсы:

  • Бесшумная работа. В отличие от ДВС, водородные двигатели практически не создают шума.
  • Высокий крутящий момент в самом начале движения. Причина – использование в конструкции таких автомобилей только электрических моторов.
  • Большой рабочий диапазон. 1 грамм водорода позволяет получить втрое больше энергии по сравнению с 1 г бензина.
  • Быстрая заправка. Новые технологии позволяют залить бак с водородом быстрее, чем будет заряжаться любой электромобиль, и почти так же быстро, как заливается бензин.
  • Запас хода до 500-600 км, превышающий показатели большинства электромобилей. Конечно, с бензиновыми авто эта цифра не сравнится – но разница не такая большая. У многих работающих на бензине машин дальность поездки с полным баком не превышает 800-900 км.

Среди серьёзных минусов отмечают, что водородное топливо пока слишком дорогое по сравнению с электричеством.

Даже, если сравнивать его с бензином (цена 1 км пути почти одинакова), стоит уделить внимание высокой стоимости водородных автомобилей. Переплачивая за электрокар, можно рассчитывать на экономию в будущем – переплата за машину с водородным двигателем не окупится.

Внимание! Среди других минусов водорода стоит отметить его взрывоопасность, необходимость хранения в специальных баллонах, уменьшающих внутреннее пространство багажного отделения, и вредное влияние газа на металлические части цилиндропоршневой группы. Усиливая конструкцию автомобиля, производители сделают машины с водородными двигателями ещё дороже. Ещё один важный момент, влияющий на распространённость автомобилей FCEV – неразвитая инфраструктура заправок.

С одной стороны, причин для отказа от водородного топлива в качестве конкурирующего с электричеством варианта, достаточно.

С другой – проблему с заправками уже решают правительства разных стран – Китая, Японии, Германии.

Так, в КНР к 2030 году планируется установить больше 1000 водородных станций, число японских ВЗС превысило сотню, немецких – 50.

Интерес к развитию технологии проявили такие известные производители как VW, GM, Daimler AG и BMW. Когда заправок будет больше, водородный транспорт станет серийным, популярность FCEV может увеличиться.

Реальные водородные авто – ТОП-7 моделей

Серийного транспорта с водородными двигателями почти нет. Но в списках продукции нескольких автопроизводителей можно найти несколько машин, которые выпускались в количестве больше 1-2 выставочных экземпляров.

Цена на них не способствует повышению спроса, но у каждого авто есть свои впечатляющие особенности – от большого запаса хода до приличной динамики.

Toyota Mirai

Модель известной японской марки создана после десятков лет разработок. Компания «Тойота» занималась технологией больше 23 лет, после чего выпустила автомобиль Mirai сначала на японский ,а затем на американский рынок.

В Калифорнии в течение 2015 года было продано 836 машин, а до конца года бренд рассчитывает увеличить общее число продаж до 30 тыс. экземпляров. Запас хода авто – до 500 км, максимальная скорость – 178 км/ч.

На автомобиле установлен фронтальный радар, а бортовая система распознаёт препятствия и автоматически включает тормоза. Ещё одна система помощи водителю контролирует полосу движения, подавая водителю сигнал при смещении в сторону.

Читайте также:  Состав автомобильной аптечки в 2020 году

Для управления навигацией и контроля микроклимата в салоне автомобиля установлено два сенсорных экрана.

Honda Clarity

Первые продажи автомобиля FCX Clarity ещё одного известного автоконцерна Honda были отмечены в 2016 году.

Машина способна проехать до 600 км – это максимум для такого транспорта и больше, чем у любого электрического авто в нормальном режиме езды. Притом, что заряжается водородная модель всего за 5 минут.

Купить машину можно было в конце 2000-х годов в японских и калифорнийских салонах – именно в этом штате крупнейшая в мире инфраструктура для такого транспорта.

Продажи автомобиля продолжались до 2014 года, после чего компания заявила о выходе ещё одной версии – Clarity Fuel Cell.

Заявленная стоимость модели – почти 8 миллионов иен ($72 тысячи), на 5% выше, чем у главного конкурента, модели Toyota Mirai. На одной заправке водородным топливом под давлением 700 атм. машина сможет проехать до 650-700 км.

Размеры машины позволяют ей быть пятиместной, а не четырёхместной, как у «Тойоты». Мощность мотора – 177 л.с., а спрятанных под передними сиденьями топливных элементов – 100 кВт.

Ford Airstream

Автомобиль Ford Airstream – разработанная в 2007 году концепция гибридного авто – с электромотором и водородными элементами.

Впервые представили её в Детройте, а базой для разработки послужила разработка HySeries Drive. Кроме водородных топливных элементов машина использует для движения Li-Ion батареи. Аккумуляторы могут заряжаться от работающего на водороде двигателя.

Работая на электричестве, машина проезжает до 40 км – это примерно 40% общей мощности АКБ. После этого включается мотор на водороде.

Максимальная скорость транспортного средства – 135 км/ч, в баке помещается до 4,5 кг водородного топлива под давлением 350 атм. Таких показателей достаточно для того чтобы проехать без заправки до 485 км пробега.

Mercedes-Benz GLC F-CELL

Компания Mercedes-Benz разработала машину GLC F-Cell , разработчики которой утверждают о возможности проехать до 50 км на электричестве и до 500 км – на водородном топливе. Бак для водорода заполняется в течение 3 минут.

Автомобиль поступил в продажу в 2017 году и стал первым серийным транспортным средством, в котором есть и водородные топливные элементы, и возможность зарядки от электрической розетки.

Покупателями только что сошедших с конвейера авто стали несколько немецких министерств, фирмы H2 Mobility и NOW, железнодорожная компания Deutsche Bahn, администрации городов Гамбург и Штутгарт.

Автомобиль имеет 211-сильный двигатель и баллоны, в которых вмещается 4,4 кг водородного топлива. Этого хватает на 430 км пробега, а ещё 51 км машина может проехать на аккумуляторе.

Водителю доступно три режима – гибридный, для оптимального распределения энергии между двумя источниками, F-Cell – для работы только с водородом и Charge, позволяющий аккумулятору заряжаться во время движения.

Предполагается, что машина будет использоваться в качестве обычного электрокара на небольших расстояниях, и как авто на водородном топливе при поездках на значительные дистанции.

Pininfarina H2 Speed

Водородный автомобиль Pininfarina создан одноимённой итальянской компанией, занимающейся разработками дизайна спорткаров.

Модель получилась близкой к гоночным – например, до 100 км/ч она разгоняется за 3,4 секунды. Максимальная скорость – 299 км/ч, запасы водорода в баке – 6,1 кг.

Транспортное средство получило систему рекуперативного торможения и контроля тяги. Стоит оно целых 2,5 миллиона долларов, поэтому отсутствие Pininfarina H2 Speed в продаже нельзя назвать серьёзной проблемой – купить бы её смогли немногие. Кроме двигателя, работающего на водороде, авто комплектуется аккумулятором на 20 А-ч и электромоторами общей мощностью 370 кВт.

BMW Hydrogen 7

Машина, работающая на жидком водороде и бензине. Транспортное средство создано на базе популярной BMW «семёрки», но получило не только бензобак на 74 литра и водородный баллон на 8 кг. Максимальный пробег на водороде – 480 км, на бензине – 300 км.

Машина переключается на другой вид топлива автоматически, хотя предпочтение отдаётся именно водородным элементам. Мощность транспортного средства при работе на водороде – 228 л.с., на бензине – 260 л.с. Скорость транспорта – 229 км/ч, разгон до сотни выполняется всего за 9,5 секунд.

Hyundai Nexo

Компания Хендай одна из первых занялась продажами серийных авто на водороде.

Хотя о массовых продажах модели Nexo говорить не приходится – она предназначена только для определённых рынков и выпускается в ограниченном количестве. Запас хода автомобиля – 600 км.

Мощность двигателя авто сравнительно небольшая – 161 лошадиная сила. Зато оно получило впечатляющий крутящий момент – 395 Н·м. Время разгона до сотни – 9,5 секунды. Цены на авто начинаются в Европе с 69000 долларов.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Воздушному судну на водородной тяге быть

Дмитрий Басов,
директор В/О «Авиаэкспорт» по развитию
Александр Рубцов,
редактор журнала «Авиапанорама», кандидат экономических наук, доцент

Водород привлек внимание авиаконструкторов еще на заре развития авиации – в начале ХХ века. Хотя для полной корректности будет вернее говорить не об авиа-, а об аэроконструкторах, так как интерес водород вызывал не как источник энергии, а как газ, более легкий, чем атмосферный воздух. Водород использовался в дирижаблестроении. Но катастрофа с дирижаблем «Гинденбург» этот интерес остудила, в дирижаблях стал использоваться гелий.

Вновь к водороду авиаконструкторы обратились только в середине 1970 годов. Самарское двигателестроительное КБ под руководством академика Николая Дмитриевича Кузнецова (в настоящее время – ПАО «Кузнецов») приступило к работам по исследованию возможности использования жидкого водорода и сжиженного природного газа (СПГ) в качестве альтернативного топлива для авиационных двигателей. Первым экспериментальным двигателем, работающим на жидком водороде, стал двигатель НК-88, созданный на базе серийного двигателя для Ту-154 НК-8-2.

В конце 1970-х – начале 1980-х разработчик топливной автоматики для авиадвигателей МАКБ «Темп» (позже это НПП ЭГА, в настоящее время – ОАО «НПП «ТЕМП» имени Ф. Короткова) приступил к созданию систем автоматического регулирования подачи альтернативных видов топлива. Была создана специальная аппаратура для работы как на сжиженном природном газе, так и на водороде. Изготовили несколько комплектов агрегатов, которые прошли необходимый объем стендовых испытаний, наземных испытаний на двигателе.

15 апреля 1988 г. состоялся первый полёт Ту-155. Пра-вым двигателем в его силовой установке был НК-88.

После этого ОКБ Туполева, ЦАГИ, Авиаэкспорт и ряд других авиационных организаций предпринимали попытки наладить международное кооперационное сотрудничество.

Справедливости ради следует отметить, что использование водорода рассматривалось тогда лишь в качестве одного из вариантов применения в авиации газообразного топлива. В качестве основного направления рассматривалось использование СПГ. За период 1985-1990 гг. на жидком водороде было сделано только 5 полетов. Хотя и это немного, но за рубежом полетов на жидком водороде не было вообще.

Гораздо большее значение водород получил тогда в ракетостроении. Водородные двигатели (РД-0120) использовал и советский орбитальный корабль-ракетоплан «Буран».

К сожалению, в связи с негативными тенденциями в отечественной авиационной промышленности, в конце 1990-х годов дальнейшие работы по использованию водорода в авиации были прекращены.

Но это не стало «концом» водородной тематики. «Второе дыхание» процессу «проникновения» водорода на транспорт вообще, а затем – и на воздушный, в частности, дала электрохимия. Речь идет вот о чем.

Читайте также:  Яндекс навигатор оффлайн карты скачать для андроид бесплатно — Молодежный информационный портал

И двигатели Ту-155, и двигатели работающих на водороде автомобилей (например, созданный в 1976-1979 гг. в НАМИ РАФ-2203) использовали водород – если здесь уместно такое определение – традиционно, «по старинке», т.е. – его сжигая. Причем, сжигая не всегда в чистом виде, а в смеси либо с бензином (автомобильные ДВС), либо с керосином (авиационные двигатели). Но водород может давать энергию и не сгорая. Энергию – электрическую. Такую энергию производят топливные элементы – устройства, в которых водород соединяется с кислородом атмосферного воздуха, происходит химическая реакция. В результате ее образуется вода, а на разделительной мембране возникает электрический ток. Поскольку в топливном элементе нет (в отличие, скажем, от генератора) движущихся частей, его к.п.д. уже сейчас достигает 90%. Такая сказочно чистая и эффективная технология – реальность даже не завтрашнего, а сегодняшнего дня. Топливные элементы широко распространены почти по всему миру, в первую очередь, в Великобритании, Германии, США, Южной Корее и Японии. Особенно – в Японии, поставившей еще в 2018 году задачу построения общества, основанного на водороде.

Применение водорода на транспорте уже миновало стадию пилотных проектов. Легковые автомобили на топливных элементах (например, Honda Clarity) производятся серийно. Такие автомобили имеют топливные элементы, баллоны сжатого водорода, а также аккумуляторную батарею для холодного старта и поддержания пиковых нагрузок и ускорений. Выходная мощность серийно производимых моделей от 70 до 130 кВт, максимальная скорость – 160 км/ч. Причем, лимитирована скорость не двигателем как таковым, а системой программного контроля, лимитирующей расход водорода в пределах одного кг на 100 км пробега. Дальность пробега на одной заправке у той же Хонды Кларити составляет 750 км. Для сравнения скажем, что самый «дальнобойный» электромобиль аккумуляторного типа может проехать на одной зарядке 590 км. И то – по данным изготовителя – компании «Тесла». Кстати сказать, в марте 2019 г. в Китае был представлен электромобиль на топливных элементах с дальностью хода 1000 км, и ведется подготовка к его серийному производству. Серийно (пока – мелкосерийно) производят электромобили на топливных элементах Audi, BMW, Daimler, Ford, GM, Honda, Hyundai, Mercedes-Benz и Toyota. Стоимость такого автомобиля пока еще довольно высока. Вот цены самых распространенных на рынке моделей: Honda Clarity – 51 000 евро; Hyundai ix35 Fuel Cell – 65 400 евро; Toyota Mirai – 78 600 евро. Однако по оценкам экспертов (в частности, Hydrogen Council) стоимость автомобилей на топливных элементах и на ДВС за ближайшие 6-8 лет практически сравняется. И достигнуто это будет за счет расширения масштабов производства, ведь сейчас во всем мире эксплуатируется чуть более 12 000 автомобилей на топливных элементах. А о том, как растет рынок электромобилей, можно судить уже по тому факту, что в 2010 г. на дорогах мира было лишь те же 12 000 автомобилей на аккумуляторах, а в 2018 – уже 5 000 000!
Компании CAT, E-Trucks Europe, FAUN Kirchoff, linde, Renault/Symbio Fcell и ULEMCo выпускают уже и грузовые автомобили (пока – малотоннажные), развивающие скорость до 130 км/час и способные на одной заправке проработать смену.
Компании Ballard, Daimler EvroBus, Hydrogeniks, Solaris, Toyota, Van Hool, VDL, и Writgtbas выпускают автобусы вместимостью до 105 человек (правда, к.п.д. этих машин ниже – порядка 55%, и удельное потребление водорода составляет 8-14 кг/100 км). На топливных элементах выпускаются скутеры и даже велосипеды. 15 стран уже имеют более или менее развитые сети заправок водородным топливом, в тот числе – Германия, Дания и Италия – достаточные для повсеместного использования автомобилей на топливных элементах.
«Нашли себя» топливные элементы и на железнодорожном транспорте. В Германии был запущен в эксплуатацию первый в мире поезд на водородных топливных элементах – Coradia iLint. На крыше – цистерна с водородом и топливный элемент. Скорость поезда – 140 км/ч, дальность поездки на одной заправке – 1000 км, а заправка длится 15 минут(!). Изначально проект разрабатывался немецкой фирмой LHB, которая затем была поглощена французским концерном Alston. С 16 июля 2019 г. этим транспортом связаны города Бремерферде, Бремерхафен, Букстехуде и Куксхафен. К 2021 г. земля Нижняя Саксония закупит 14 таких поездов, что обойдется в 81 млн евро. Ну, это – Германия, а российской стороной с концерном Alston уже подписано соглашение, по которому «водородные» поезда побегут у нас на Сахалине.
В Нидерландах производятся морские суда на топливных элементах.

Но вернемся к авиации. Понятно, что применение топливных элементов здесь может идти лишь в русле развития электроавиации. Какую картину мы здесь наблюдаем?

С одной стороны, несомненные успехи есть – в Германии производятся (и успешно продаются!) электропланеры, Словения производит (и не менее успешно продает) легкие электросамолеты, в Китае создан (и эксплуатируется в ОАЭ в качестве беспилотного аэротакси) легкий электровертолет. Электросамолет облетел уже вокруг Земли. Но… все это не имеет отношения к топливным элементам: облетевший вокруг земли самолет был на солнечных панелях, а в остальных упомянутых летательных аппаратах используются аккумуляторные батареи.

На сегодняшний день в большинстве стран топливные элементы «проникли» пока лишь на беспилотные летательные аппараты. Британская компания Cella разработала твердые гранулы водорода и в марте 2016 года запустила в Шотландии беспилотник, загруженный сотней таких гранул (площадь каждой около одного квадратного сантиметра). К сожалению, о продолжительности и скорости полета компания не сообщает, но уже несомненным достижением является то, что вся эта система (топливные элементы, запас гранул) в три с лишним раза легче, чем литиевые батареи таких же выходных характеристик.

А ведь именно вес даже самых современных аккумуляторных батарей не позволяет создать настоящий электровертолет. Китайское аэротакси в Дубае таковым, безусловно, не является – это «игрушка»-беспилотник, на 15 минут поднимающий в воздух одного пассажира с рюкзачком. А о том, насколько востребован электровертолет, говорит тот факт, что работы по его созданию идут по всему миру от Китая до США (у нас, к сожалению, они заметны мало). Потому что, в отличие от, скажем, электромобиля преимущества электровертолета перед обычным, использующим ДВС, сводятся не только к экологии. Экологический фактор здесь даже не основной. Преимущества электровертолета заключаются в следующем:

  1. Электровертолет не нуждается в таком сложном, тяжелом, уязвимом и дорогом агрегате, как редуктор. Что делает его (при прочих равных условиях) проще, легче, надежнее и дешевле.
  2. Электровертолет не потребляет нефтепродуктов, что крайне важно везде, а особенно в районах Крайнего Севера (учитывая себестоимость доставки туда авиационного топлива).
  3. Электродвигатель значительно проще в управлении, чем ДВС, что крайне важно для беспилотных летательных аппаратов. (Постоянное расширение сферы применения БЛП – тоже реальность сегодняшнего дня.)
  4. Час полетного времени электровертолета значительно дешевле, чем час полета вертолета с ДВС.
    Это все – о гражданской авиации. Если же говорить о авиации военного назначения, то к этим пунктам нужно добавить 5-й:
  5. К.п.д. ДВС – около 30%; 70% энергии превращается в тепловую. Температура выхлопных газов вертолета – 900 градусов по Цельсию. КПД электродвигателя – свыше 90%. Электровертолет почти «холоден». Это делает его значительно менее заметным для современных систем обнаружения воздушных целей в ИК-диапазоне.

Но в Германии, Китае и США уже появились и пилотируемые аппараты на топливных элементах. Сотрудничество производителя воздушных судов Pipistrel, разработчиков топливных элементов из компании Hydrogenics и ученых из университетов Ульма и немецкого аэрокосмического центра Института инженерной аэродинамики приблизило день запуска пассажирских самолетов с нулевым уровнем выбросов, что экологически безопасно для окружающей среды. Работающий на водороде четырехместный одномоторный HY4 совершил свой первый 15-минутный полет вокруг аэропорта Штутгарта.

Читайте также:  Как сделать камуфляж на авто с помощью плёнки

HY4, длина которого 21,36 метра, состоит из двух кабин, расположенных по обе стороны от двигателя — такая непривычная конструкция позволила оптимально распределить нагрузку по площади всего воздушного судна, что уменьшило потребление топлива и увеличило общую грузоподъемность. Каждый фюзеляж снабжён 9-килограммовой емкостью для водородного топлива, которое питает четыре низкотемпературных обменных мембраны топливных модулей. Продуманная система преобразует водород и кислород в воду, вырабатывая необходимую для функционирования транспорта электрическую энергию.

Экосамолет при полных баках и оптимальных условиях полета способен преодолеть до 1 500 километров, что, по современным меркам, не так уж много, но стоит учитывать, что полет HY4 не наносит вреда окружающей среде в отличие от современных воздушных средств передвижения. Максимальная и крейсерская скорость равны 200 и 145 км/ч соответственно.

Противники водородной энергетики часто апеллируют к повышенной взрывоопасности водорода. Но повышенной по сравнению с чем? С торфом, углем, дровами? Так эти энергоносители в авиации никогда и не применялись. А возгораемость или, тем более, взрывоопасность водорода ниже, чем возгораемость или взрывоопасность керосина.

Ну а как с внедрением водорода в авиацию дело обстоит у нас в России сегодня? О применении водорода в качестве топлива реактивных двигателей мы уже говорили выше, а с применением водорода в топливных элементах – в общем, так же, как и во всем мире: беспилотные аппараты на топливных элементах летают, а в пилотируемой авиации – первые робкие попытки.

На авиасалоне в Жуковском (27.08 – 01.09.2019) демонстрировался отечественный самолет (хотя, возможно, правильнее будет назвать его полноразмерным макетом) на водородных топливных элементах. Он представляет из себя переделанный под «водородную тягу» отечественный легкий двухместный самолет «Сигма-4». Самолет имеет размах крыльев 9,8 м, длиной он 6,2 м. Водородная силовая установка занимает место пассажира – самолет стал одноместным. Взлетная масса составляет теперь 600 кг, дальность полета, по словам создателей машины (борт не летал) – 300 км.

Главную часть – топливный элемент – разработал (совместно с группой компаний «ИнЭнерджи») Институт проблем химической физики РАН – ведущая организация по проекту создания водородного самолета. Руководитель проекта – профессор Юрий Добровольский. Силовая установка, включая баки для хранения водорода, редукторы, расходомеры, топливные магистрали, увлажнитель, компрессор, системы охлаждения топливного элемента, подготовки и подачи воздуха, а также системы контроля, созданы отделом гибридных и электрических силовых установок ЦИАМ им. П.И. Баранова. В дальнейших планах – замена одного винта множеством маленьких, расположенных по передней кромке крыла. Вопрос о проектировании нового планера уже обсуждался с Санкт-Петербургским политехническим университетом им. Петра Великого.

ЦИАМ планирует испытать силовую установку в полете, но в «урезанном виде», т.е. … на аккумуляторах. Однако, во-первых, это, даже по словам инициаторов эксперимента, сократит полетное время до 15 минут, а, во-вторых, испытание водородной силовой установки без водорода…

Но от чего же у нас все так скромно: водородного автомобиля нет, водородный самолет не летает, водородный поезд – импортный? Нам представляется, что ответ на этот вопрос дан в очень интересном докладе «Водородная экономика – путь к низкоуглеродному развитию», подготовленному Центром энергетики Московской школы управления СКОЛКОВО. (Мы в статье не раз использовали материалы из этого доклада. Его авторы: Татьяна МИТРОВА, Юрий МЕЛЬНИКОВ, Дмитрий ЧУГУНОВ). Доклад можно найти в интернете. Так вот – процитируем дословно – в нем говорится: «В России пока отсутствует не только национальная водородная программа, но даже и видимая координация различных исследовательских групп и интересов».

Причем реальное положение вещей – не лучше, чем отражено в этом докладе. Во многом из-за отсутствия координации происходит не наращивание нашего национального «водородного потенциала», а наоборот – «сдача» уже имеющихся позиций. Так, в докладе говорится об имеющемся у нас крупнейшем производителе электролизеров – ПАО «Уралхиммаш» (г. Екатеринбург), выпускающем установки производительностью от 4 до 300 кубических метров водорода в час. Завод прекратил свое существование. На рынке электролизеров полностью господствуют иностранные компании.

Национальная ассоциация водородной энергетики (НАВЭ), на которую докладчики возлагают некоторые надежды, ограничивается тем, что, работая в ряде технических комитетов, вводит в России стандарты, являющиеся аналогами международных стандартов в области водородных технологий. Дело, конечно, тоже полезное, но ни о какой координирующей роли в плане развития национальной водородной энергетики речь не идет. Кстати (или – не кстати) сказать, сама эта национальная ассоциация позиционирует себя – см. ее сайт – как представительство в России и СНГ Международной ассоциации водородной энергетики (IAHE), с которой можно связаться – опять см. сайт – в … Майами, Флорида.

В сложившейся ситуации роль координатора в вопросе развития водородной энергетики в целом по силам лишь государственному органу. Пока делаются самые первые, и потому скромные шаги. Но главное – начать. Тем более, что делается это как составная часть более объемлющей работы – применения в авиации нетрадиционных источников энергии (в первую очередь – газообразных топлив). Поэтому к теме применения в авиации водорода, а также других альтернативных топлив, мы вернемся в своей следующей публикации.

установка и эксплуатация

Безопасность использования водорода в автомобилях

Генераторы Better Fuel производят водород «по требованию».

Водород не накапливается и не хранится, он моментально подается в двигатель и сгорает вместе с традиционным топливом. Использование водорода совершенно безопасно

Как дополнительная мера предосторожности, все контроллеры от Better Fuel автоматически отключают производство водорода при выключении двигателя.

Совместимость оборудования

Для достижения максимальной экономии топлива необходима правильная комбинация генератора водорода и электронного контроллера

  • Выберите генератор, соответствующий размеру вашего двигателя
  • Используйте контроллер ProTuner

Использование водорода в дизельных двигателях

Генераторы водорода полностью совместимы с дизельными двигателями.

Бензиновые двигатели потребляют чрезмерное количество топлива, в то время как дизельные автомобили работают на избытке воздуха. Эти совершенно разные технологии требуют разных подходов.

Better Fuel предлагает уникальные решения для эффективного снижения расхода топлива на обоих типах двигателей.

Улучшение экономии топлива

Доказано, что использование водорода увеличивает мощность, повышает эффективность двигателя и уменьшает количество вредных веществ в выхлопных газах.

Проводимые нами эксперименты с бензиновыми автомобилями показали увеличение пробега на 56%. Дизельные двигатели достигли 39%.

Результаты экономии топлива варьируются в зависимости от типа двигателя, количества водорода, производимого генератором, качества установки и настроек.

Безопасность двигателя при использовании водорода

Водород понижает температуру сгорания и тем самым защищает двигатель.

Топливо сгорает более полно, что приводит к более чистому моторному маслу и и уменьшению накоплений углерода в камере сгорания. Все эти факторы способствуют продлению срока службы двигателя.

Преимущества использования водорода для автомобилей

  • Улучшение экономии топлива от 25% до 58%
  • Существенное сокращение вредных выбросов CO и NOx
  • Увеличение срока службы двигателя
  • Повышенный крутящий момент, мощное и плавное ускорение
  • Увеличение мощности двигателя
  • Чистое масло в результате меньшего количества углерода, накапливающегося в двигателе

Руководство по эксплуатации

Все оборудование поставляется с инструкциями на русском языке.

Наши инструкции написаны самым понятным языком и содержат основную, базовую информацию, а также более подробные технические сведения для продвинутых пользователей.

99% пользователей осуществляют установку самостоятельно, без помощи профессионалов.

Место установки генератора

Чтобы обеспечить работу с минимальным нагревом, генератор должен находиться как можно дальше от теплового излучения двигателя.

Чаще всего установка производится между решёткой и радиатором.

Другие возможные места для установки:

  • Рядом со стенкой моторного отсека и усилителем тормозов.
  • Если пространство ограничено, загляните под кузов и осмотрите отсек двигателя снизу. Там вы найдёте множество потенциальных мест для установки, которые не видно сверху.
  • При отсутствии других вариантов, допустима установка в багажнике. Однако циркуляция воздуха в этом месте ограничена, что может привести к перегреву оборудования.
Ссылка на основную публикацию
Часто задаваемые вопросы — Автошкола; АвтоАкадемия 77
Что лучше автомат или механика Что выбрать коробку автомат или механическую, покупка автомобиля с м Д ля того чтобы ваш...
Цветовая температура что такое,какую выбрать,маркировка и таблицы
Цветовая температура светодиодных ламп таблица в кельвинах, холодный и теплый свет Цветовая температура светодиодных ламп — одна из главных величин,...
Цена Chevrolet Tracker Narxi в автосалонах GM Uzbekistan; Автострада
Chevrolet Tracker (2020-2021) цена и характеристики, фотографии и обзор Шевроле Трекер (2020-2021) цены и комплектация. Обзор «New Tracker» с техническими...
Часто задаваемые вопросы о давлении и важности абсолютного давления
Как выбрать манометр В этой статье представлена информация о манометрах, чем руководствоваться при выборе, особенности их эксплуатации и прочее. Наряду...
Adblock detector