Текст: Владислав Бовсуновский

Нынешний год является переломным с точки зрения технологий для транспорта — кроме того что цена на нефть впервые за много лет пошла вниз, так еще и в серийном производстве впервые появились автомобили, работающие на водородном двигателе, единственным выхлопом после работы которых является… вода. «Репортер» узнал подробности новой технологии, а также сколько такие авто будут стоить в продаже

О водородной энергетике разговоры идут вот уже 15 лет, но до сих пор все показанные на выставках прототипы отличались серьезным недостатком — ценой в $500–800 тысяч. Выпускать такие машины в единичных экземплярах можно, но заработать на них — нет. И лишь сейчас уровень технологий позволил снизить цену такой машины до $60–80 тысяч. Конечно, это тоже дороговато, но не «космос». А в течение пяти лет, по прогнозам Toyota, цены упадут до вполне приемлемых $20–30 тысяч.

Как это работает

Вопреки распространяемым в интернете слухам о том, что водородные двигатели являются шагом человечества к холодному термоядерному синтезу, это не так. По факту это лишь вариант электромобиля. Принцип работы относительно простой. Между баллоном с водородом и двигателем установлены топливные ячейки, внутри которых находятся мембрана, анод и катод. На анод поступает водород, на катод — кислород (из воздуха), а с помощью интегрированного в мембрану катализатора водород делится на протоны и электроны. В процессе раздела возникает разница потенциалов — электричество. На стороне катода протоны водорода окисляются кислородом и получается водяной пар, который и является единственным выхлопом автомобиля. Под днищем авто располагаются два резервуара для хранения водорода под давлением 70 МПа. Один (емкостью 60 л) находится в передней части, а второй (емкостью 62,4 л) — сзади. У Toyota Mirai, одного из наиболее ярких представителей водородных авто, продажи которого начались в январе этого года, дальность поездки на одной заправке составляет 650 км, а максимальная скорость — 175 км/час. Время полной заправки двух баллонов — всего три минуты. Сами баллоны изготовлены из композитных материалов и защищены от повреждения при ДТП.


Нonda FCV 

Плюсы водорода

Во-первых, при использовании водорода не возникает эмиссии углекислого газа. Во-вторых, водород является высокоэффективным видом топлива: если при выработке электроэнергии обычными способами расходуется впустую около 60% энергии, то выработка электроэнергии посредством топливных элементов (как в водородных авто) позволяет сократить энергетические потери до 20%. В-третьих, авто на топливных элементах в случае стихийных бедствий могут быть использованы в качестве резервных источников энергии (фактически каждое авто — электростанция). В-четвертых, водород можно применять не только в качестве источника энергии, но и как средство ее доставки (это отличный природный аккумулятор). В-пятых, компании-разработчики водородных технологий в ходе выставки CES-2015 приняли решение открыть для свободного использования шесть тысяч патентов, связанных с водородными элементами, силовыми установками на их основе и соответствующими заправочными станциями.


BMW: 5 SeriesGranTurismo

Главный минус — слишком дорого

Но чтобы закачать в автомобиль водород, его нужно где-то взять. На сегодняшний день основной технологией является паровая конверсия из природного газа или метод газификации угля. Но так как эти полезные ископаемые довольно дорогие, 1 кг водорода стоит около $3. Кроме того, запасы газа и угля на планете не бесконечны. Поэтому сейчас развиваются проекты получения водорода из биомассы: отходы древесины нагревают без доступа кислорода до температуры 500–800°С, в процессе чего выделяется водород. Увы, это тоже дорого — до $5 за 1 кг. Более выгодный процесс — использование для выработки водорода бактерий, которые питаются полисахаридами (крахмал, целлюлоза) и превращают их в водород. Его цена в этом случае составит около $2 за 1 кг. Потребление водорода составляет 1 кг на 100 км пробега, то есть одному легковому авто в год требуется 200 кг водорода, или 0,55 кг в день (по цене это $1,5–2 в день, что сравнимо с затратами обычного автомобиля на нефтяном топливе). Отметим, что в данный момент развиваются технологии добычи водорода из недр земли, что сделает его более выгодным по сравнению с нефтью, которую нужно еще и переработать в бензин или дизель.

Важная водородная проблема — перевозка. Сейчас его связывают толуолом, который превращает водород в метилциклогексан — вещество, жидкое при нормальной температуре и атмосферном давлении. А уже на АЗС с помощью спецустановки преобразуют обратно в водород и толуол, после чего водород используется по назначению, а толуол возвращается на предприятие по связыванию водорода для следующего цикла использования. Такого рода заправки пока еще предстоит создать, на что уйдет не менее 10 лет и исключительно при господдержке (дотациях), так как с коммерческой точки зрения такие АЗС не имеют смысла.


 Audi Q6 

ЧТО СЕЙЧАС ПРЕДЛАГАЕТ РЫНОК

Хотя автомобилей на таком топливе существует относительно немного, у каждого производителя есть как минимум одна модель. Из премьер — решение от BMW: 5 Series Gran Turismo (1). Водород находится в спецбаке, расположенном между передней и задней осями. На полную заправку требуется всего около пяти минут. Силовая установка способна выдавать до 245 л. с. мощности, а запас хода — около 500 км.

На 2016-й Нonda анонсировала появление водородной модели FCV (2). Мощность — более 100 кВт, или 135 л. с. По сравнению с предшествующей серийной моделью Honda FCX Clarity, производительность выросла примерно на 60%, а блок топливных ячеек стал компактнее на 33%. Запас же хода обещают в 700 км на одной заправке, а сама она займет около трех минут.

Не отстает и Mercedes — обещает серийный автомобиль на водородных топливных элементах к 2017 году. Как сообщил Герберт Колер, вице-президент концерна Daimler, стоимость водородных автомобилей Mercedes будет сопоставима с ценами на гибридные модели. Скорее всего, речь идет о модели B-Class F-Cell (3), которая ранее существовала в виде прототипа.


Hyundai Tucson Fuel Cell 

Любопытен и вариант от Audi, которая заявила о выпуске с 2018 года модели Q6 на водороде (4). Машина будет стоить €84,3 тысячи. Силовая установка состоит из нескольких двигателей мощностью в сумме около 300 л. с. в базе и до 400 л. с. в топовой версии. Во всех версиях Audi Q6 оснащается 100-киловаттным модулем АКБ, которого хватит максимум на 500 км пробега.

Еще одна новинка — Hyundai Tucson Fuel Cell (5), заправка которого длится около пяти минут, а запас хода достигает 426 км. В остальном он не отличается от бензиновых собратьев. Правда, взять авто сейчас можно лишь в аренду за $499 в месяц, а пользоваться им — исключительно в пределах Ванкувера. Как написано в официальном пресс-релизе компании, продавать такие автомобили начнут только после того, как СТО будут готовы предоставлять им сервис. Других технических подробностей нет.


Mercedes B-Class F-Cell