Альтернативаавтомобілі на водневому паливі

Після того, як всі держави світу оголосили курс на зниження викидів шкідливих речовин, виробники транспортних засобів задумалися про використання альтернативних джерел енергії. Причому вони почали вести розробки не тільки в області електромобілів, але і в напрямку використання водню в якості палива для автомобілів. При цьому різні компанії розглядають власні технології, які володіють масою принципових відмінностей. Тому варто детальніше розглянути авто на водні, щоб зрозуміти, що може чекати нас в найближчому майбутньому.


Автомобили на водороде - это довольно перспективное направление в поиске альтернативных источников энергии

Автомобілі на водні - це досить перспективний напрямок у пошуку альтернативних джерел енергії


Зміст

  • Різні методи
  • Двигун внутрішнього згоряння
  • Паливні комірки
  • Основні переваги
  • Недоліки
  • Паливо майбутнього чи ні?

Різні методи

Двигун внутрішнього згоряння

Згадайте, чому водень називають «гримучим газом» — правильно, він дуже легко вибухає з виділенням величезної кількості енергії. Чому б не використати цю його особливість для приведення в рух автомобілів? Саме так вирішили фахівці компаній Mazda і BMW, які кілька років тому представили свої прототипи автомобілів, що працюють на водні, надходить в звичайний двигун внутрішнього згоряння.

При цьому інженери BMW цілком справедливо вирішили, що краще експериментувати з більш великим двигуном, який дозволить варіювати технічні характеристики в дуже широкому діапазоні. Так з'явився на світ автомобіль сьомої серії, який оснащувався великим баком для стисненого водню — при робочому обсязі мотора він володів продуктивністю всього в 260 кінських сил і витрачав близько 50 літрів пального на сто кілометрів шляху. Крім того, фірма BMW експериментувала і з автомобілями на зрідженому водні — для цього використовувалися спеціальні кріогенні баки, які володіли величезною вартістю, зіставною з ціною самої платформи машини — це робилося для збільшення запасу ходу. Однак відмінною рисою всіх експериментальних автомобілів BMW, які працювали на водні, була наявність традиційної бензинової системи живлення — вона дозволяла перейти на звичайне пальне при вичерпання запасу водню або при неполадках, пов'язаних з його подачею.


А ось Mazda пішла іншим шляхом, вирішивши не обмежуватися у своїх експериментах — японці змонтували установку живлення воднем на автомобілі RX-8, оснащеному роторним двигуном Ванкеля об'ємом 1,3 літра. На жаль, результат виявився провальним — потужність впала з 240 до 100 кінських сил, витрата палива зріс майже до 60-70 літрів на сотню кілометрів. На відміну від BMW 7, яка здавалася в лізинг у США і країнах Європи, Mazda RX-8, що працює на водні, так і залишилася у вигляді прототипу. В даний час обидві компанії згорнули ці дослідницькі програми, зосередившись на інших напрямках розвитку альтернативної енергетики.

Відео про автомобілі на водні:


Причину зрозуміти легко, якщо заглибитися в звіти інженерів — вони зіткнулися з такими серйозними проблемами, як:

  • Знижений ресурс мотора;
  • Часті поломки, пов'язані з руйнуванням стінок циліндрів, клапанів і поршнів;
  • Малий запас ходу;
  • Часті витоку, які загрожують пожежею або навіть вибухом.

Звичайно, багато невеликі дослідні інститути створювали водневі автомобілі, працювали за принципом згоряння «гримучого газу», і володіли кращими характеристиками, ніж бензинові аналоги. Однак стало зрозуміло, що двигун автомобіля необхідно спочатку розробляти під водень — а виробники виявилися не готовими до таких сумнівних інвестицій.

Паливні комірки

Вирішення проблеми прийшло з області космонавтики — так як спалювати пальне для отримання електроенергії на орбіті нераціонально, вчені розробили спеціальні паливні комірки, в яких протікала хімічна реакція з виділенням величезної кількості енергії. При проходженні водню крізь таку комірку, наповнену каталітичним матеріалом, відбувається його з'єднання з киснем, у результаті якого утворюється вода. Відповідно, користувач отримує тільки плюси — ніяких шкідливих речовин, на виході тільки чиста вода і певний запас електроенергії. Залишається тільки запастися потрібною кількістю водню.

Принцип работы топливной ячейки

Автомобіль на водні, який працює із застосуванням паливних комірок, функціонує за принципом електромобіля — в ньому відсутній двигун внутрішнього згоряння, який повністю замінений електричним мотором. Енергія, отримана від реакції водню з киснем, накопичується в акумуляторах — а деякі виробники, орієнтовані на досягнення автомобілем хороших динамічних характеристик використовують суперконденсатори, які дозволяють максимально швидко віддавати отриманий заряд. Завдяки цьому долається один з недоліків паливних комірок на водні — вони є інертними, тобто не можуть змінювати свою віддачу за бажанням водія автомобіля.

Основні переваги

Основний плюс, яким володіє машина на водні, використовує паливні комірки в якості джерела енергії — поєднання в ній кращих характеристик автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння і електромобілів. Запас ходу дуже високий — особливо у випадку, коли батареї можна заряджати не тільки від реакції водню з киснем, але і від звичайної електричної мережі. Разом з тим відсутність агрегату, спалює вуглеводневе паливо, дозволяє просто отримати величезну кількість переваг:

  • Відсутність шкідливих викидів — як і при згорянні водню в паливних комірках утворюється лише водяна пара, яка не завдає шкоди навколишньому середовищу.
  • Менша маса — до речі, комбінація водневих паливних осередків, електродвигуна і акумуляторів має менші габарити і вагу, ніж у батарей і мотора в традиційному електромобілі при схожих характеристиках і запас ходу.
  • Зменшення кількості рухомих і дотичних між собою частин в кілька разів за рахунок цього істотно підвищується ресурс експлуатації транспортного засобу.

Автомобиль на водороде

Якщо ж розглядати водневий автомобіль, який оснащується двигуном внутрішнього згоряння, адаптованим до цього виду палива, то поки у нього більше мінусів, ніж позитивних сторін. Проте звіти науково-дослідних інститутів, які займаються розробками в цьому напрямку, дозволяють сподіватися на те, що у недалекому майбутньому ситуація докорінно зміниться. Вже повідомляється про те, що двигуни автомобілів, які спочатку створювалися для роботи на водні, мають такі характеристики:

  • Ресурс експлуатації, збільшений на 20-30%, а також зменшена ймовірність виникнення менших поломок.
  • Потужність, велика на 15-20%, більший ККД, що означає краще використання енергетичного потенціалу палива.
  • Вартість пробігу, в 2 рази менша, ніж аналогічний показник для бензину — однак тільки за умови промислового виробництва водню.

Ось тільки вартість двигунів, що працюють на водні, дуже вже висока — як в силу застосування дорогих інноваційних матеріалів, так і завдяки штучному виробництва, ведущемуся обхідними технологій.

Недоліки

На жаль, не обходиться і без мінусів — втім, це стосується не тільки водню, але і всіх інших технологій альтернативної енергетики, робота над якими ведеться відносно недавно. З точки зору пересічного споживача поки істотним недоліком є висока вартість виробництва палива — відносно недорого можна купити тільки водень, створюваний у промислових масштабах — він є рідкістю, оскільки заводів по випуску цього газу поки відносно небагато. Крім того, при проведенні опитувань у країнах, де вже продано або здано в лізинг досить багато автомобілів, що працюють на водні, результати показали, що дуже багато людей бояться вибуху гримучого газу», хоча про таких випадках вони навіть не чули. Дійсно, на випробуваннях нерідко траплялися загоряння в результаті витоку водню, проте в серійне виробництво були відправлені тільки автомобілі з багаторівневими системами безпеки, що запобігають виникнення вибуху.

Автомобиль BMW Hydrogen 7

Однак завдяки застосуванню багатьох інноваційних технічних рішень воднева машина є не тільки економічною і безпечною, але і дорогою. Зокрема, компанія BMW ніколи не розголошувала вартість автомобіля сьомої серії, що працює на водні, дозволяючи тільки брати його в лізинг. Однак деякі експерти говорять про те, що його ринкова ціна могла б бути встановлена на рівні 1,2–1,5 мільйона доларів. Навіть найбільш дешеві автомобілі, що випускаються Honda і Toyota, коштують не менше 30-50 тисяч доларів при мінімальному рівні оснащення — і то, тільки завдяки демпінгової політики компаній і компенсацій, що виділяються урядом Японії. Варто сказати і про те, що паливні комірки і баки не можуть бути довговічними в силу тривалої експлуатації в умовах агресивного середовища — і якщо клітинки можна випускати в змінному вигляді, то на ремонт бака доведеться витратити немало грошей.

Настав час поговорити про головне — де заправляти автомобіль, що працює на водні? Говорити про створення мережі заправок навіть в Японії, США і Німеччини дуже рано — поки вони являють собою поодинокі екземпляри. У той же час будівництво відповідної інфраструктури для електромобілів йде повним ходом, що дозволяє отримати відомості про пріоритети, які встановлюються сучасним суспільством і державними установами. Заправляти воднем машину з використанням саморобних пристосувань дуже небезпечно — ймовірність вибуху буде неймовірно високою.

Паливо майбутнього чи ні?

Зараз доводиться чути про те, що водень є паливом майбутнього — однак варто згадати про те, що подібні слогани звучали у всьому світі ще в кінці 60-х років — причому Радянський Союз, в якому дослідження властивостей цього газу йшли повним ходом, винятком не був. Незважаючи на всі минулий час, водневі автомобілі так і залишилися прототипами, не дуже придатними до серійного виробництва та експлуатації на дорогах загального користування. Однак розробки не припиняються, незважаючи на те, що поки що позитивні результати були досягнуті тільки одиничними компаніями, почали дрібносерійне виготовлення таких автомобілів. Крім того, необхідно згадати про те, що водень є навіть більш безпечним для навколишнього середовища джерелом енергії, ніж електрикою. Адже незважаючи на розвиток енергетики, у світі до 70% електростанцій працюють на таких «брудних» видах палива, як нафта і вугілля.





Історія автомобілів


Рекомендуємо переглянути
Залишити коментар
Ім'я:*
Коментар:
Напівжирний Нахилений текст Підкреслений текст Перекреслений текст | Вирівнювання по лівому краю По центру Вирівнювання по правому краю | Вставка смайликів Вибір кольору | Прихований текст Вставка цитати Перетворити вибраний текст з транслітерації в кирилицю Вставка спойлера
Введіть код: *