Чи існує шанс на водневі автомобілі?

На п'ятому літа японська автовиробника Toyota оголосила дату початку продажів першої виробничої седан ФКВ на водневих паливних клітинах: він буде ввести ринок в квітні 2015 року. Задекларовані можливості нового водню електричний автомобіль вражає: зарядка 3-5 хвилин, пробіг 700 км від однієї заправної станції, стабільного старту і експлуатації на мінус 30o.

Це стало можливим завдяки тому, що сама машина генерує електроенергію з водню та киснем в спеціальних клітинах, що називають паливними енергетичними клітинами. У них відбувається реакція водню і киснем для формування одного продукту – води. Крім того, тепло виходить, що так необхідно для пасажирів в осінньо-зимовий період. Отримана електрика частково подається в електродвигуни безпосередньо, частково зберігається в акумуляторах. Це електростанція на колесах.

Так, ФКВ відрізняється від звичайного електромобільу, в якому вона виробляє електроенергію самостійно, а від звичайного гібрида з двигуном внутрішнього згоряння - відсутність цього двигуна, неминучих викидів CO2 та інших неприємних газів. Але заправка водню, по суті, є варіантом вже перевіреного стисненого природного заправки газу, можливість легко перейти на новий продукт.



Футуристичний дизайн нового автомобіля досить послідовний з внутрішнім наповненням

Ось головний інтрига: водень не є вихідним продуктом, як натуральний метан, екстрагується з інтер'єру землі або отримується через біологічні процеси. Цей газ є хімічно активним і присутній навколо нас у вигляді різних сполук, тобто, власне, проміжного носія енергії. Якщо водневі автомобілі стали популярними, які ще можуть отримати прибуток від цієї тенденції крім своїх виробників?

Гідроген - найпростіший атом в природі. Один протон в центрі і один електрон на орбіті навколо нього. Це найбагатший елемент у нашому всесвіті, який становить близько 89% від усього значення. Він спалює в зірки, перетворюючи в гелію.

На нашій планеті ми знайдемо її у вигляді різних сполук, таких як вода, H2O: дві атоми водню і один кисень. Ще одна дуже поширена речовина, природний газ метану, містить один вуглецевий атом і стільки, скільки чотирьох водню. Ось два основні способи отримання водню на промисловому масштабі: розбиття водної атоми або смуги вуглецю з молекули метану.

Найпростіший технічний метод – декомпозитна вода електричним струмом, відомий як електроліз. Прямий струм протікає через воду, а водень виділяється на одному електроді, киснем на інший. Продукт відрізняється високою чистотою. По-продукту, киснем, є важливою сировиною не тільки для машинобудування, але і для навколишнього середовища - при лікуванні забрудненої води. Є ще одне – так звана «печена вода», яка необхідна для ядерної енергії, а в подальшому – для термоядерного.

Другий - так званий метановий пароперетворення (PCM). Процес є двоступінчастим: спочатку при температурі 750-850o градусів на каталітичну основу, метану декомпозицію при наявності водяної пари, а потім створюються вуглекислий газ CO2 і водню. Відокремлюються гази, а водень подається споживачам, але парникові CO2 випускають в атмосферу. Є ще один нюанс – процес повинен бути нагріваний тим самим природним газом. Yet PCM є найбільш поширеним процесом для виробництва промислового водню.

Існують інші промислові способи. Наприклад, можна використовувати червоно-гарячий кокс (тип вугілля), який випускає перегрів водяної пари. Або можна просто нагріти воду до більш ніж 2500o, а потім молекули води почнуть розпадати в атоми (хоча в цьому випадку досить складно запобігти їх подальшій рекомбінації). Іншими словами, ми можемо отримати водню. Питання – вартість процесу та наявність сировини.

Ми можемо сказати абсолютно обов'язково: якщо це не було для концерну розвинених країн про глобальне середовище, зокрема, бажання зменшити викиди парникових газів, особливо CO2, не потрібно для водневого палива для машин. На коротких відстанях електромобілі на існуючих акумуляторах досить ефективні і практичні, для більш традиційних автомобілів вже створено досить ефективні двигуни внутрішнього згоряння. Перетворення транспортних засобів на природний газ додатково очищає витяжку.

Але є ще одна причина розробки нових автомобільних технологій. Підключається з бажанням використовувати величезний глобальний флот автомобілів як основного споживача зеленої електроенергії. Сонячна енергія, гідро- і вітрова енергія, в довгостроковій перспективі – отримання електроенергії з геотермальних джерел і через хвилі і морських струмів об’єктивно знижує залежність місцевого споживача від диктатів великих паливно-енергетичних корпорацій, таких як «Газпром», Е.он, Ексксон і ін. У вільному енергетичному ринку, і її виробництво демократизовано.

Тим не менш, такі постачальники мають один недолік – їх ємність нестабільна. І в разі похмурої без вітрів потрібна інтенсивна робота традиційних електростанцій, вугілля, газу, ядерної енергії. На вітровому ноні є ще одна проблема – надлишок енергії, які б хотіли зберігати протягом вечора. Армади машин, які потребують електроенергії, є глобальним акумулятором для зеленої енергії.

Звісно, з надлишковою електрикою, цілком виправданий для виробництва водню електролізом. А тепер є країни і регіони, де економічно вигідно розвивати електрохімічні комплекси: це Північна Африка, Середземномор'я, Індія, Канада, Норвегія, США. Кожна країна має свої переваги: Норвегія має багато гідроресурсів, Іспанія має сонце, Данія має вітр. І по-великим, точка полягає в тому, що майже всюди, де є яскраве, міцне сонце або стабільне вітер, можна буде встановити локальні електролізатори. Це, створення таких міні-факторій для виробництва компресованого водню стане хорошим бізнесом в самому.

Але виробники водню з природного газу, особливо якщо вони самі виробляють, можуть також встигнути сидіти на «гідрогенних ковзанах». До сих пір, ніхто не перешкоджає випромінюванню CO2 в атмосферу, але в подальшому вони можуть перекачувати відокремлений вуглекислий газ в підземні сховища. Ця технологія вже була розроблена, а газові компанії можуть кинути на ринок водню «зелений тип». Так само можна зробити водневі виробники за допомогою методу коксу. В іншому випадку водне паливо не буде чутно.

Вже, скептики говорять, що водень як паливо викликає багато проблем і небезпеки – це газ легко створює вибухову суміш з повітрям, має приголомшливу проникність, значно вище, наприклад, метану і навіть більше пропанів і алену. Все водне обладнання буде коштувати досить дорого, тому що не можна «змалювати на коліні». Ці машини можуть бути виготовлені тільки на материнських підприємствах, тільки руками висококваліфікованих робітників. Автомобілі будуть вимагати від торгового обслуговування і ремонту, що означає, що, швидше за все, суворе ліцензування автосервісу прийде на силу. Системи заправки гідрогенів також повинні бути високої якості. Саме це виробництво технологічно розвинених країн, які багаті на відновлювані ресурси, в межах себе і для себе, занурюють захист від виробників ззовні. На відміну від звичайних електромобілів, які, як інфраструктура для них, можуть бути виготовлені практично будь-яким.

З іншого боку, це не водневі паливні елементи, поодинці, які живуть з автомобільним світом майбутнього: паливні елементи живлення метану, тобто звичайний природний газ, знаходяться на шляху. Необхідно змінити одну коробку на інший, а зараз ФКВ працює на газі, який можна виробляти на тваринництві та інших фермерських господарствах, вироблених газовими працівниками в Сибірі, Катарі або Алясці. Заправка на існуючі газозаправні станції високого тиску. На сьогоднішній день вони опалювальні машини з ICE.





Заправки на АЗС можуть запропонувати покупцям вибір

Нарешті, існує можливість використання паливних клітин метанолу, продукту, отриманих з природного газу. Метанол можна залити в бак автомобіля на будь-якому АЗС. Таким чином, проект ФКВ може в принципі забезпечити плавний перехід на електромобіли, а газова промисловість може навіть скористатися.

Однак цей процес дуже довго. Африка, велика частина Азії та Південної Америки, де спостерігається головна ріст автопарку, як поїхав, так і приведемо автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння з використанням рідкого палива – бензину, солярію, етанолу. Це створить нові лінії відокремлення, які розщеплюють світові енергетичні та автомобільні ринки.

Костянтин Джерело: slon.ru

Джерело: /users/1077