Напевно, коли ви чуєте про "зелені" авто, то відразу уявляєте електромобіль з акумулятором. Але скоро електрокари конкуруватимуть не лише з машинами на бензині.
Toyota, Hyundai і Honda роблять ставки на водень. Він дає втричі більше енергії, ніж бензин, і не виділяє викидів. А заправка авто на водні займає п'ять хвилин, на відміну від електромобілів. І немає проблем з батареями, які обмежені в терміні використання і дорогі в утилізації.
Вдосконалений воднем
Особливість авто на водні – паливні елементи. Це електрохімічний генератор, у якому хімічна енергія перетворюється в електричну. В результаті взаємодії кисню і водню виділяються азот, електрика і тепло. Водяна пара – це все, що виходить з вихлопної труби машини. Повна заправка балонів воднем займає три хвилини, їх обсяг – 5 кг, що забезпечує запас ходу на 500 км.
Honda Clarity і воднева станція. Фото: global.honda
По суті, водневий автомобіль – електромобіль, який сам для себе виробляє електроенергію. У машині на водні є невеликий акумулятор, який служить в якості буфера для збереження енергії, одержуваної при рекуперативному гальмуванні (вид електричного гальмування, при якому електроенергія, що виробляється тяговими електродвигунами, які працюють в генераторному режимі, повертається в електричну мережу – Ред.), і для швидкого старту.
"Водневі авто – це більш ефективні та екологічні електрокари. Різниця між ними в тому, що джерелом для електромобіля є електрика, яке зберігається в батареї. А водневий автомобіль сам виробляє електрику за допомогою паливного елемента. Паливом тут виступає суміш водню і кисню. Продуктами реакції , яка відбувається всередині, будуть вода, тепло і електрика. Ця електроенергія якраз і є тією рушійною силою, яка приводить в дію електродвигун водневого автомобіля", – пояснює Олександр Репкін, президент асоціації "Українська воднева рада".
Сам водень можна отримувати шляхом електролізу води з електрикою із зелених джерел енергії – вітру або сонця. Але сьогодні водень, в основному, отримують і з забруднюючих викопних видів палива – газу і вугілля.
У той же час, водень небезпечний; навіть засновник Tesla Ілон Маск назвав технологію отримання енергії з паливних елементів "дуже дурною і небезпечною". Суміш водню з киснем вибухонебезпечна, а витік практично неможливо помітити. Тому для транспорту на водні розробляються спеціальні баки з багатошаровими стінками, що робить авто дорожчим. Також авто на водні неможливо швидко дозаправити у дорозі з каністри. Водень повинен надходити в бак під певним тиском.
Автовиробники роблять ставку на водень
У випуску водневих авто найбільших успіхів поки що досягли Toyota, Hyundai і Honda.
Перший автомобіль, готовий до серійного виробництва, представили японці у 2013 році. Toyota Mirai на одній підзаправці може проїхати 500 км, максимальна швидкість машини досягає 175 км/год. У Mirai встановлено два баки для водню на 60 і 62 літри, що сумарно вміщають 5 кг водню під тиском 700 атмосфер. За даними виробника, вартість заправки бака в розрахунку на 1 км становить всього 0,1 долара. Ціна автомобіля в Європі становить 66 тис. євро.
Toyota Mirai .Фото: pixabay.com
У тому ж році в Південній Кореї з'явився водневий позашляховик Hyundai ix35 Fuel Cell, створений на базі звичайного ix35. Повністю заправлених балонів автомобілю вистачає на подолання майже 600 кілометрів. Автомобіль розвиває максимальну швидкість до 160 км/год. А в минулому році автовиробник представив Hyundai NEXO FCEV 2019. На одній заправці кросовер зможе проїхати близько 800 кілометрів шляху. За базову комплектацію покупцеві доведеться віддати 65 тис. доларів. У Південній Кореї придбати водневу машину значно дешевше – від 35 000 доларів, за рахунок державних субсидій на покупку автомобіля, що не завдає шкоди екології.
Honda також випустила свій водневий автомобіль – Honda Clarity. У березні 2016 автомобіль почали продавати на японському ринку як конкурента Toyota Mirai. Clarity Fuel Cell має запас ходу в 590 кілометрів, а його максимальна швидкість складає 165 км/год.
Експериментував з варіантами паливних елементів своїх автомобілів і Ford з моделями Focus і Fusion, а також кросовером Edge, але поки що компанія не пропонує таких автомобілів на продаж.
Mercedes у 2017-му представив гібрид Mercedes-Benz GLC F-Cell. В автомобілі встановлена буферна батарея, яку можна заряджати окремо, як і в будь-якому електромобілі, або ж можна заправитися воднем. У GLC F-Cell встановлені два резервуари об'ємом 4,4 кг водню. Запас ходу – 430 км на водні, додаткові 51 км запасу ходу забезпечує батарея. Однак через високу ціну Mercedes планує здавати автомобілі в оренду за 800-900 євро в місяць у великих містах Німеччини і Японії.
Автовиробники покладають на водень великі надії. У 2017 році кілька великих компаній, таких, як Audi, BMW, Honda, Toyota, Daimler, GM, Hyundai створили "Водневу раду". Виробники разом досліджують і розробляють водневі технології. У цьому світлі машини "на батарейках" – тимчасове рішення на найближчі 20-30 років, у середньостроковій перспективі потенціал водню куди вище.
Заправитись на 369 станціях
Лідер за кількістю водневих заправок – Японія. В країні обладнано 96 станцій. За нею йдуть Німеччина – 60 станцій, і США з 42-ма.
За даними Ludwig Bölkow Systems Engineering, в даний час в Європі налічується 152 станції заправки воднем, ще 136 – в Азії і 78 в Північній Америці. Однак з цих 369 АЗС тільки 273 – загальнодоступні, а решта – для закритих груп користувачів.
Кількість водневих станцій буде рости. Очікується, що до наступного 2020 року в Німеччині буде 100 станцій заправки воднем, а Daimler (материнська компанія Mercedes) заявляє, що до 2023 року їх число може збільшитися в чотири рази. Toyota і Honda в співпраці з урядом Канади збираються будувати мережу водневих заправок в Монреалі вже в цьому році. Навіть багата нафтою Саудівська Аравія уклала договір на будівництво першої станції з американською компанією Air Products.
Hyundai ix35 Fuel CellФото: hyundai.com
Згідно зі звітом Hydrogen Fuel Cell Vehicles, в 2013-2017 році у світі було продано 6 364 транспортних засоби на водневому паливному елементі. У повідомленні наголошується, що більше 50% цих електромобілів продані в Каліфорнії. Другий великий ринок таких транспортних засобів – Японія.
Однак водневі машини застрягли в ситуації попиту і пропозиції. Автомобілі випускаються невеликими партіями – 4 293 машини у 2017 році, – і вони занадто дорогі. Хоча за останні п'ять років вартість систем паливних елементів в Hyundai скоротилася вдвічі, і очікується, що в найближчі п'ять років вона знизиться як мінімум ще на 50%. Крім того, не вистачає заправних станцій з воднем. Ще одна проблема – транспортувати і зберігати водень у великій кількості складно і небезпечно. Це призводить до низького попиту на водень, і через це в нові технології вкладається мало ресурсів.
"Основна проблема використання енергії водню полягає в необхідності удосконалювати технології його виробництва. Загальний бюджет на реалізацію водневих проектів тільки в Європі вже обчислюється мільярдами євро. Сьогодні вчені зі всього світу працюють над здешевленням галузі за рахунок впровадження нових методів. Надзавдання зробити водень таким же доступним, як і природний газ; з подальшим повним переходом на нього. Для того, щоб по українських трасах почали їздити автомобілі на водні, потрібно ще багато чого зробити. Освоїти технології видобутку, зберігання і транспортування водню, побудувати водневі автозаправні станції. Попереду багато роботи, але саме за цими технологіями майбутнє", – говорить Олександр Рєпкін.
За прогнозами "Водневої ради", 2030 рік стане переломним. За їхніми оцінками, водень буде використовуватися для забезпечення до 18% світової енергії до 2050 року, навіть за межами транспорту, враховуючи, що світ повинен виконати мету Паризької угоди щодо стримування глобального потепління.
Крім легкових машин, автовиробники тестують паливні елементи і на іншому транспорті. Hyundai нещодавно представив вантажівку, оснащену електричною силовою установкою з водневими паливними елементами. На європейському ринку модель планується представити вже в цьому році. А Німеччина восени минулого року пустила в рейс перший водневий потяг. Перейти на водневі потяги планує і Велика Британія. Французька компанія Alstom і британський оператор рухомого складу Eversholt Rail розробили потяг на базі кількох електропотягів класу 321, які експлуатуються залізницями країни з 1988 року. Модернізований потяг з назвою Breeze буде запущений у Великій Британії вже у 2022 році.
Нагадаємо, раніше "Сьогодні" розповідали, як українські підприємства почали пересідати на електрокари.