Водородные автомобили вчера и сегодня
По просьбе julia28 написала пост про автомобили, работающие на водороде :-)
Машины на водородном топливе - весьма интересная и актуальная тема, практически все автомобильные гиганты ведут разработки в этом направлении, а некоторые даже уже их продают. Но, к сожалению, путь таких машин на широкий рынок труден и тернист.
Принципиально на водороде может работать обычный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), нужно вместо бензина использовать водород (только не подумайте, что можно это сделать в домашних условиях, все-таки двигателю потребуется модификация). Водород при высокой температуре будет вступать в реакцию с кислородом воздуха, и созданное при этом избыточное давление будет толкать поршни и, в конечном итоге, крутить колеса нашего современного средства передвижения. Почему эта технология так греет нежные души экологов, да потому, что в результате реакции выделяется не углекислый газ, а обычная вода. Но, как это обычно бывает, действительность намного суровее. Эффективность работы такого двигателя намного меньше, чем бензинового (технически можно увеличить КПД, но это только усугубляет остальные проблемы).
Из-за более высокой температуры в камере сгорания азот из воздуха активно реагирует с тем же самым кислородом, и из выхлопной трубы уже идет не чистый водяной пар, а с добавление большого количества оксидов азота (в обычном бензиновом двигателе они тоже выделяются, но в меньшем количестве). Высокая температура также увеличивает износ поршней и других частей двигателя, теоретически при активной работе водород начнет взаимодействовать с внутренними материалами и смазкой, все это вместе в очень скором будущем больно ударит по кошельку владельца (если до этого он не разориться на самом водороде).
Но, не смотря на все недостатки, уже сейчас есть автомобили с гибридными двигателями внутреннего сгорания, которые могут работать как на водороде, так и на бензине. Самый яркий пример - BMW Hydrogen 7. Бортовой компьютер сам переключает источник топлива, но предпочитает использовать более экологически чистый, оставляя бензин на голодное время (с учетом явного недостатка водородных заправок, голод у этой весьма быстрой машины наступает постоянно). По аналогичному принципу работает и Mazda RX-8 Hydrogen RE.
Но есть еще один подход к конструированию машин на водороде - с помощью топливных элементов. По сути, топливный элемент - это электрохимический генератор, где кислород и водород, подающиеся извне, вступают в реакцию и вырабатывают электроэнергию. От этой электроэнергии питаются электродвигатели, которые и крутят колеса машины. Принцип работы, такой же, как и у уже ставших привычными для нас гибридных автомобилей, только вместо бензинового генератора используется водородный. Эффективность сгорания водорода намного выше, чем при использовании классического двигателя внутреннего сгорания, поэтому и расход меньше. Honda пошли по этому пути и выпустили свой вариант водородного автомобиля - Honda FCX Clarity.
В развитии будущего Honda пошли дальше своих конкурентов и предлагают заправлять машину от домашней станции Home Energy Station, которая генерирует водород из воды с помощью электролиза. Таким образом, они планируют решить проблему заправки и сделать машины доступнее.
Тем же путем идет и Toyota. Этим июнем она анонсировала начало производства водородных автомобилей, которые недавно прошли испытаения (Правда модель-приемник водородного движка пока не разглашается). Производственные мощности пока небольшие - примерно 12 седанов в месяц, заправляться они будут на станциях, где водород будет вырабатываться путем электролиза. По признанию самой компании, основная проблема, которая мешает росту спроса - это отсутсвие развитой инфрастурктуры.
Но, не смотря на большие сдвиги в разработки водородных автомобилей, есть еще целый ряд нерешенных проблем:
- Получение водорода. Есть 2 основных способа: электролиз воды и из природных углеводородов. Оба способа достаточно энергозатратны, а во втором случае мы еще и получаем кучу побочных продуктов (за что экологи явно не погладят по головке производителей). А цена пока остается достаточно высокой - до 300 рублей за 1 литр водорода.
- Смесь водорода с воздухом крайне взрывоопасна. Производители прототипов, конечно, заявляют об их безопасности, но для широкого производства на сегодняшний день нет ни стандартов, ни признанных тестов на безопасность в различных условиях эксплуатации. К тому же водород - самый летучий газ, с одной стороны он не образует пленку на воде, а с другой стороны в закрытом помещении может стать весьма опасным.
- Баллоны с водородом занимают очень много места, фактически в машинах нет багажников (да и задние сидения становятся роскошью)
- Не смотря на строящиеся водородные заправки в США и Канаде, инфраструктуры для таких автомобилей еще пока нет. Правда Honda активно пытаются решить эту проблему.
Ответ весьма прост: во-первых, это реклама, а во-вторых все в этом мире меняется (да и запасы нефти и газа не вечны) и нужно быть готовыми к этим переменам, а пока еще нет способа обкатать прототип лучше, чем дать его реальным потребителям. Предлагая водителям машины будущего поколения, дает возможность обнаружить и решить многие проблемы до начала массового производства, когда при малейшем дефекте приходится отзывать тысячи машин и тратить на это миллионы. Так что хоть до эры водородных автомобилей еще далеко, у нас уже сегодня есть возможность их опробовать и внести свой вклад в будещее.
