Водородным автомобилям сложно конкурировать с электромобилями
На сегодняшний день в большинстве промышленно развитых стран значительно возросло использование электричества в качестве движущей силы для транспорта. В ЕС и Китае это направление пользуется государственной поддержкой, как законодательной, так и финансовой. Это подталкивает автопроизводителей к внедрению альтернативных технологий, которые не применяют ископаемое топливо. В Северной Америке складывается аналогичная ситуация – несмотря на поддержку Трампом индустрии углеводородного сырья, автопроизводители вступают на путь электрификации транспорта, причём одним из лидеров выступает «Тесла» Илона Маска. Практически все крупные бренды планируют запуск нескольких моделей электромобилей в ближайшие годы.
Правда, вся эта шумиха, как правило, не затрагивает водород. Между тем, этот наиболее часто встречающийся во Вселенной элемент, состоящий из самых мелких частиц, также преподносился как альтернативная электромобилям экологически чистая технология. Если рассматривать применение водорода в транспортных средствах, можно отметить у него наличие нескольких преимуществ и недостатков. Однако технология, лежащая в основе топливных элементов, используемых для обеспечения энергией водородных автомобилей, не смогла завоевать признания у широкой аудитории по одной простой причине – это высокая стоимость.
Водород, химическая формула которого выглядит как H2, может быть получен экологически чистым методом, называемым «гидролиз», или же с помощью процесса «риформинга» природного газа, при помощи которого и производится 95 процентов присутствующего на рынке водорода. Причиной низкой применимости гидролиза является огромное количество воды, необходимое для его проведения. Транспортному средству на топливных элементах потребуется 13 галлонов (59 литров) воды на каждую милю. В общем, самым дешёвым и наиболее эффективным методом остаётся риформинг природного газа, проводимый путём осуществления реакции с участием диоксида углерода в среде высокотемпературного пара.
Расщепление молекулы воды на водород и кислород требует наличия внешнего источника энергии. В настоящее время этот процесс является относительно неэффективным, что приводит к более высоким затратам по сравнению с такими решениями, как электромобили.
На данный момент автомобиль на топливных элементах предлагают только Toyota, Hyundai и Honda, а стоят они дороже, чем другие машины сопоставимых размеров и возможностей. Например, в США такой автомобиль, в среднем, обходится в 60 тысяч долларов, то есть дороже, чем электромобиль. Для производства топливного элемента и систем хранения водорода требуются дорогие компоненты, к которым относятся платина, титан и углеродные волокна, что влечёт за собой более высокие цены. Кроме того, модели, предлагаемые в настоящее время на рынке, не производятся серийно. Это означает, что значительное сокращение затрат возможно только в том случает, если необходимые ресурсы будут вложены в дальнейшие исследования.
Неэффективность производства водорода и его высокая стоимость являются недостатками автомобилей на топливных элементах. Водород стоит 10 евро за килограмм в ЕС и 14 долларов в США, но этого количества хватит, чтобы проехать только 100 километров. Электролиз и преобразование водорода в электричество требуют значительного количества энергии, что отражается на коэффициенте полезного действия. Электромобиль намного практичнее – у него потери энергии составляют «всего лишь» 31 процент.
Для основанных на водороде технологий используются разные методы его преобразования и хранения, которые влияют на характеристики автомобиля. Так, водород может привести машину в движение, используя адаптированный двигатель внутреннего сгорания или посредством топливного элемента. Кроме того, на эффективность использования топлива влияет вопрос того, хранится ли водород в сжиженном или сжатом виде (сравнение на приведённой ниже диаграмме).
Подпись к изображению: Сравнение расстояний в км, которые проедет транспортное средство определённого вида, потратив киловатт-час энергии (сверху вниз: адаптированный ДВС на сжиженном водороде; ДВС на сжатом водороде; топливный элемент на сжиженном водороде; топливный элемент на сжатом водороде; электромобиль)
Кроме того, автомобили с топливными элементами потребуют наличия дополнительной инфраструктуры для доставки водорода потребителям. Эта система будет напоминать традиционную, используемую в нефтяной промышленности, с трубопроводами, хранилищами и заправочными станциями. В то же время электромобили требуют гораздо меньших инвестиций в транспортную инфраструктуру благодаря уже существующей электросети. Хотя может потребоваться увеличение ёмкости, электромобили несут в себе дополнительную ценность, так как их можно использовать в качестве батарей для устройств, использующих «умные сети электроснабжения».
Технология, лежащая в основе электромобилей, созрела для массового использования, что привело к впечатляющему росту объёмов продаж – на этот рынок выходят практически все крупные автопроизводители. Правда, массовое производство батарей может столкнуться с нехваткой ресурсов.
У автомобилей с топливными элементами таких проблем нет, но здесь возникает необходимость преодолевать свои сложности. Во-первых, затраты на создание транспортных средств, работающих на водороде, должны быть снижены за счёт массового производства и замены дорогих элементов. Кроме того, повышение эффективности производства водорода с помощью экологически чистых методов может усилить позиции этих моделей как альтернативы автомобилям на основе ископаемого топлива. Растущее использование возобновляемых источников энергии и обещание японских автопроизводителей снизить затраты могут стать катализаторами для продвижения таких машин в качестве конкурентов электромобилей.
27.02.2019 19:09
