Водневі автомобілі: в чому небезпека експлуатації і як заправлятись? Чи є майбутнє у водневих авто?

Автомобільні концерни поки не поспішають переходити на випуск транспорту із водневими паливними елементами (FCEV).

фото: afdc.energy

FCEV – fuel cell electric vehicles – це електромобіль на паливних осередках (елементах). У такому автомобілі використовується паливний елемент замість батареї або у поєднанні з батареєю або суперконденсатором для живлення бортового електродвигуна.

фото: hips.hearstapps

І тому є чимало причин – ціни, нерозвинена інфраструктура, небезпека виробництва палива для довкілля.

Хоча водневі автомобілі вже існують – майже всі моделі лише у вигляді концепту, і лише деякі випускаються серійно.

фото: eetasia

Особливості заправки воднем

Працюючі на водневому паливі авто заправляти складніше, ніж звичний транспорт. Заправка виконується газом у стислому або зрідженому стані.

При цьому водень зменшується в обсязі майже в 850 разів, температура в рідкому вигляді досягає -259 ° C, а тиск газу – 350 або 700 атмосфер.

На більшості заправок паливо продається у газоподібному стані. Рідина зустрічається лише з 10% станцій.

 

Час заправки водневим паливом становить близько 5 хвилин. Приблизно стільки ж витрачається заповнення повного бака бензинового транспорту. Сучасні технології дозволяють зменшити цей час до 3 хвилин – швидше, ніж доведеться чекати заповнення балона з природним газом.

фото: eetasia

Робота установок із генерації водню

Водневі заправні станції (ВЗС) можуть бути мобільними, стаціонарними та домашніми.

Перший вид призначений для заправки автомобілів у місцях без належної інфраструктури.

Стаціонарні заправки зазвичай належать великим компаніям та продають водневе паливо автомобілістам. Більшість таких станцій знаходиться в Канаді та США, Китаї, Японії та Німеччині.

Домашня заправка – набір обладнання для приватного використання. Виробляє до 1000 кг чистого водню на рік – достатньо для щоденної заправки 1-5 автомобілів. Газ виробляється методом гідролізу води в нічний час, щоб не створювати різких стрибків напруги в електромережі.

За обсягами продукції стаціонарні станції ділять на три типи:

  • малі, що випускають до 20 кг водню на добу (вистачить на заправку 5-10 автомобілів);
  • середні, що забезпечують щоденну заправку 250 легкових авто або 25 вантажних – норма виробітку від 50 до 1250 кг на день;
  • промислові – заправляють більше 500 автомобілів на добу, надаючи від 2500 кг газу.

 

У конструкцію водневої заправки входить електролізер, системи очищення та зберігання водню, компресор (якщо паливо знаходиться в газоподібному стані) та диспенсер, що забезпечує роздачу водню споживачам. Причому, на малих та середніх станціях газ може випускатися як за допомогою електролізу води, так і за рахунок каталітичного риформінгу вуглеводнів – процесу, що проводиться за температури близько 500 градусів і тиску до 4 МПа.

 

Скільки буде коштувати заправка для водневих авто

Ринкова вартість водню в Європі зараз становить близько 9 євро за кілограм, що відповідає приблизно 45 євро для повного бака автомобіля Toyota Mirai.

TOYOTA Mirai 2021 фото: autoevolution

При запасі ходу 500 км сума виходить лише на рівні 9 євро на 100 км. Враховуючи, що вартість бензину на європейських заправках близько 1,3-1,35 євро, споживання водневого авто приблизно відповідає середній витраті седана з бензиновим мотором 1,5-2 літри в комбінованому режимі.

TOYOTA Mirai 2021 фото: autoevolution

З одного боку, це не багато – але тільки якщо не порівнювати з електромобілями. При використанні електродвигунів власник автомобіля Tesla Model S або Toyota Prius витратить близько 2,5 євро на ту ж стокілометрову відстань. Тому поки ціна на водень для автомобілів не знизилася хоча б до 25-30 євро за повний бак, перевага залишиться за електрокарами.

 

Китай витратить 17 млрд доларів на водневі автомобілі.

На ці гроші буде налагоджено масштабне виробництво паливних елементів, побудовано мережу високотехнологічних АЗС та створено ланцюг поставок. Водневі автомобілі ідеально доповнять електричні, для яких Китай уже став найбільшим ринком.

 

За даними Bloomberg, китайські інвестиції у водневий транспорт до 2023 року становитимуть понад $17 млрд. $7,6 млрд. з них вкладе Китайська національна корпорація важких вантажівок. Гроші підуть на створення водневих автомобілів на заводі у провінції Шаньдун на східному узбережжі країни.

 

За рахунок цих коштів планується налагодити масштабне виробництво паливних елементів, звести мережу високотехнологічних АЗС, створити підприємства з виробництва водневих автомобілів, а також довести до ладу держпрограму субсидування таких транспортних засобів. На даний момент водневі автомобілі субсидується так само, як і електротранспорт. Судячи з того ж плану, вже наступного року в Китаї з конвеєра зійде 5 тис водневих автомобілів, до 2025 їх кількість складе як мінімум 50 тис, а до 2030 їх число має досягти 1 млн!

За прогнозами Елейн Ву з JPMorgan, автомобілі на водневих паливних елементах незабаром стануть великим гравцем на ринку комерційних вантажівок Китаю.

“В даний час автомобілі на паливних елементах складають менше 5% ринку комерційних вантажних автомобілів в Китаї, і в 2050 році ця частка може зрости приблизно до однієї третини від загальної частки ринку”, – сказала Ву.

 

Електромобілі на паливних елементах працюють електрикою, що працює на водні. Водень – це чисте паливо, і за його споживанні у паливному елементі утворюється лише вода.

 

Одна з причин, чому автомобілі на паливних елементах є «дуже хорошим варіантом» для ринку комерційних вантажівок, полягає в тому, що час їх дозаправки становить лише близько 10–15 хвилин, зазначила Ву. У них також є запас ходу близько 800 кілометрів, що на 50-100% більше, ніж електромобілі з літієвими батареями.

 

Великі автовиробники, такі як Toyota, Honda та BMW, вже виходять на ринок водневих паливних елементів.

За словами аналітика JPMorgan, Китай має намір серйозно просувати цей сегмент.

«Це подібна політика, реалізована близько десяти років тому, коли уряд почав виробляти електромобілі з літієвими батареями. І ми побачили, наскільки це було успішним», – сказала Елейн Ву.

 

Пекін заявив, що до 2025 року уряд хотів би, щоб 20% проданих автомобілів були на новій енергії. Конкуренція на внутрішньому ринку електромобілів дуже висока, і Tesla конкурує з такими місцевими гравцями, як Nio та Xpeng.

За словами Ву, з обіцянкою Китаю до 2060 року стати вуглецево-нейтральною державою, водень, ймовірно, займе значне місце у важкій промисловості як екологічно чисте джерело енергії.

«Для цього сектора важкої промисловості потрібна висока теплозміст, і тому відновлювані джерела енергії не є хорошим варіантом для палива важкого промислового сектора, на відміну від водню», – сказала вона.

Сьогодні Китай є світовим лідером із виробництва водню, і його частку припадає третина світового виробництва.

фото: abc.net

Чи є майбутнє у водневих авто?

Машини, що працюють на водневому паливі, не виділяють у повітря вуглекислого газу, а отже, не шкодять навколишньому середовищу і не сприяють глобальному потеплінню.

Ця перевага – серйозна нагода для переходу на цей газ, але не єдина.

Є у водневих авто та інші плюси:

Безшумна робота. На відміну від ДВЗ, водневі двигуни практично не створюють шуму.
Високий момент, що крутить, на самому початку руху. Причина – використання у конструкції таких автомобілів лише електричних двигунів.
Великий робочий діапазон. 1 г водню дозволяє отримати втричі більше енергії порівняно з 1 г бензину.
Швидка заправка. Нові технології дозволяють залити бак із воднем швидше, ніж заряджатиметься будь-який електромобіль, і майже так само швидко, як заливається бензин.
Запас ходу до 500-600 км, що перевищує показники більшості електромобілів. Звичайно, з бензиновими авто ця цифра не зрівняється – але різниця не така велика. У багатьох машин, що працюють на бензині, дальність поїздки з повним баком не перевищує 800-900 км.

Серед серйозних мінусів відзначають, що водневе паливо поки що занадто дороге порівняно з електрикою.

Навіть якщо порівнювати його з бензином (ціна 1 км шляху майже однакова), варто приділити увагу високій вартості водневих автомобілів. Переплачуючи за електрокар, можна розраховувати на економію у майбутньому – переплата за машину з водневим двигуном не окупиться.

 

Серед інших мінусів водню варто відзначити його вибухонебезпечність, необхідність зберігання у спеціальних балонах, що зменшують внутрішній простір багажного відділення, та шкідливий вплив газу на металеві частини циліндропоршневої групи. Підсилюючи конструкцію автомобіля, виробники зроблять машини з водневими двигунами ще дорожчими. Ще один важливий момент, що впливає на поширеність автомобілів FCEV – нерозвинена інфраструктура заправок.

фото: live-production.wcms.abc

Проблему із заправками вже вирішують уряди різних країн – Китаю, Японії, Німеччини.

Так, у КНР до 2030 року планується встановити понад 1000 водневих станцій, кількість японських ВЗС перевищила сотню, німецьких – 50.

Інтерес до розвитку технології виявили такі відомі виробники як VW, GM, Daimler AG та BMW. Коли заправок буде більшим, водневий транспорт стане серійним, популярність FCEV може збільшитися.

 

 

Джерела: nangs.org  bloomberg  hightech.plus   autogeek

Поділитись:
Підписатися
Сповістити про
0 Коментарі
Вбудовані Відгуки
Переглянути всі коментарі