Водородное топливо для авто [ Редагувати ]

Во Франции произошло событие, которое, пожалуй, может вызвать в ближайшие 10-15 лет ни более ни менее как революцию в автостроении. Президент PSA Peugeot Citroеn Жан-Мартин Фольц и исполнительный директор исследовательской организации CEA Ален Бюга представили публике плод почти двухлетних усилий: первый в мире компактный водородный топливный элемент, который при весе 5 килограммов позволит машине ехать на одной заправке 500 километра.

Фактически изобретатели создали химический электрогенератор большой мощности. Новый мотор разрабатывался в рамках государственной программы GENEPAC (GENеrateur Electrique а Pile A Combustible - "генератор электричества топливный, модульный"), поэтому вполне естественно, что презентация инновации состоялась в Париже в присутствии министра образования и науки Франции Жиля де Робьена.

Форд добил электромобили

"После Первой мировой войны о серийных электромобилях надолго забыли - единственным электрокаром, получившим повсеместное распространение, стал троллейбус" Любопытно, что как зарубежные, так и отечественные СМИ поначалу пропустили это важное событие - сообщения о презентации появились в нефранцузских источниках с задержкой от трех дней до недели.

И это не удивительно: химические источники тока такого типа известны достаточно давно. Топливные элементы на практике применили американцы в рамках своей лунной программы, а на долговременной орбитальной станции NASA Skylab (1973-1979 годы) они были едва ли не основными источниками энергии.

Однако характеристики нового изделия французских ученых являются поистине выдающимися. При заправке 54 литров сжатого водорода (вес сжиженного газа составляет при этом всего 5 килограммов) топливный элемент (ТЭ) выдает мощность в 80 кВт. Это, по мнению конструкторов Peugeot, позволит создать полноценный электромобиль с запасом хода на одной заправке более 500 километров.

Здесь необходимо сделать небольшой экскурс в историю. Вообще-то электромобиль появился почти на 20 лет раньше "самобеглой повозки" (как называлось новомодное изобретение в русской прессе тех лет) с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Случилось это в Англии в 1863 году - всего два года спустя после открытия Майклом Фарадеем закона электромагнитной индукции. К 1900 году в Америке было выпущено 1585 автомобилей на электротяге - против 936 экипажей с ДВС.

Строились такие экипажи и в царской России. Их производством занималась компания Яковлева. Это были довольно неуклюжие повозки с огромными емкостями, наполненными соляной кислотой с погруженными в нее электродами, - такие открытые аккумуляторы нашли позднее применение на подводных лодках "доатомной" эры.

Но главным конструктивным недостатком электромобилей тех лет был малый запас хода. Повысить "дальнобойность" электромобилей можно было только одним способом - экстенсивным, увеличивая и без того немалые батареи аккумуляторов. Однако их удельная энергоемкость оставляла желать лучшего.

В начале XX века самые эффективные аккумуляторы вырабатывали 10-15 ватт-часов энергии на один килограмм своей массы - в шесть раз меньше, чем ДВС того времени (для сравнения: один килограмм бензина в баке современной легковушки содержит уже 12 000 ватт-часов энергии). То есть для пробега полсотни километров двухтонному электроэкипажу была необходима 1000-килограммовая батарея! При этом нужно учесть еще и тот факт, что из-за коррозии пластин их каждые два года приходилось менять.

Тем временем ДВС быстро прогрессировали: уменьшался их вес, размеры; с ростом мощности росла и экономичность. Бензин тем временем дешевел, строительство заправок, инициированное фирмой Chevron, набирало обороты. Изобретенный в 1912 году Чарльзом Кеттерингом электрический стартер существенно упростил запуск бензиновых двигателей.

Окончательно добил электромобили (а с ними и паромобили) Генри Форд, который начал массовый выпуск дешевых (от 500 до 1000 долларов) Ford Т. Стоимость же электромобилей только росла: родстер на электротяге 1912 модельного года стоил 1750 долларов, а бензиновый аналог - всего 650.

Гибридные автомобили

После Первой мировой войны о серийных электромобилях надолго забыли - единственным электрокаром, получившим повсеместное распространение, стал троллейбус. Всерьез взяться за разработку коммерчески успешных проектов на альтернативных видах топлива заставил взяться только нефтяной кризис 80-х годов прошлого века.

Автомобильные фирмы вновь заинтересовались электротягой в 70-х годах, на волне первого топливного кризиса. Но к серьезным исследованиям концерны приступили почти десять лет спустя, с принятием в США Акта о чистом воздухе. Тогда сенаторы обязали автопроизводителей Америки к 1998 году довести выпуск абсолютно экологически чистых транспортных средств до 2% от общего объема производства.

Именно поэтому в конце 90-х годов прошлого века в мире появилось так много прототипов электромобилей на топливных элементах с водородным питанием. Но тогда (до появления "французского чуда") аккумуляторных батарей весом всего чуть более 60 килограмм, которые по удельной энергоемкости могли бы обеспечить привычный автомобилистам запас автономного хода в 350-400 километров, никто не придумал.

Конечно, есть еще так называемые гибридные автомобили, где для создания тяги используются оба вида двигателей: ДВС и электрический. Таких машин выпущено уже не мало, есть они и в нашей стране. Например, Toyota Prius продается в России официально с 2004 года и имеет уже немало поклонников.

Гибридные автомобили действительно экономичней классических бензиновых, и спрос на них растет вместе с ценами на нефть. Почти все основные производители заявили подобные машины в своих модельных рядах на ближайшие годы.

Однако ТЭ, созданные по технологии GENEPAC, позволяют создать полностью электрический автомобиль, претендующий на успех не только у фанатов экологии, но и у обычных автовладельцев, глобальными проблемами не интересующихся. При этом все, что потребуется для его работы, - это чистый водород.

16 триллионов долларов

Переходить на водород как источник энергии для автомобилей в виде топлива для ДВС или ТЭ так или иначе придется. Переход к новым методам будет нелегким, в том числе и с экономической точки зрения, и прежде всего для общественного транспорта, но при правильной политике этот процесс будет осуществимым и рентабельным.

"Каменный век закончился не из-за нехватки камней, а нефтяной век завершится намного раньше, чем будут израсходованы все запасы нефти на планете". Эти пророческие слова принадлежат не зеленому утописту, а Заки Ямани - саудовскому шейху, который 20 лет назад был министром нефти в своей стране.

Даже если делать крупные инвестиции в нефтяные разработки в России или где-либо еще, в ближайшие 20 лет квота нефтяного рынка Саудовской Аравии будет лишь увеличиваться. Это очевидно просто исходя из огромных запасов дешевой нефти, которыми располагает регион.

На территории Саудовской Аравии и четырех соседних с ней государств находится две трети мировых разведанных запасов нефти. Риск, что этот поток прекратится, будет оставаться постоянной угрозой и может даже возрасти. Этот факт отодвигает вопрос о цене на второй план.

На сегодняшний день водородные двигатели и электрогенераторы уже готовы к запуску в массовое производство. Практически все нефтяные и энергетические транснациональные корпорации имеют многомиллионные водородные программы. Все мировые автомобильные гиганты имеют по несколько опытных образцов. General Motors, Ford, BMW, Toyota, DaimlerChrysler - все эти компании начали или начнут со следующего года серийное производство своих моделей на топливных элементах.

Единственная причина, по которой это не происходило раньше, - необходимость гигантских инвестиций для создания инфраструктуры, сопоставимой с нефтяной, а также наличие относительно дешевой нефти. По сути, для того чтобы начался процесс перехода к водороду, нужен был лишь какой-то внешний толчок.

Взлет цен на нефть, похоже, и стал таким толчком. Говорить о дороговизне альтернативных источников энергии или огромных инвестициях в водородную инфраструктуру можно при цене в 20 долларов за баррель. Когда цена переваливает за 50, эти аргументы уже не работают. "Если нынешние тенденции сохранятся, миру необходимо будет инвестировать 16 триллионов долларов в течение ближайших трех десятилетий, чтобы обеспечить поддержание роста энергопотребления", - уверен исполнительный директор парижского бюро IEA (Международного энергетического агентства) Клод Мандила.

В свете нынешнего кризиса можно почти не сомневаться, что деньги эти будут потрачены на создание водородной инфраструктуры и развитие других альтернативных источников энергии. Поэтому расчет того, на сколько миру хватит нефти, может оказаться бессмысленным занятием.