Mașină cu hidrogen. Reducerea costului tehnologiilor auto cu hidrogen și dezvoltarea acestora

inovația anilor 2000

Motorul cu hidrogen este, fără îndoială, o revoluție în ingineria auto. Celula compactă cu combustibil pe hidrogen, cu greutatea sa de cinci kilograme, face posibil ca mașina să parcurgă 500 de kilometri cu o singură realimentare. Pe scurt, un motor cu hidrogen este un generator electric chimic cu o putere extraordinară.

Performanța acestui produs este cu adevărat remarcabilă. Pila de combustie a primului astfel de motor, când a fost umplută cu 54 de litri de hidrogen comprimat, a produs o putere de 80 de kilowați! Hidrogenul este cel mai prietenos combustibil. Produsul său de ardere este apa. Toată lumea știe o ecuație simplă care explică doar acest proces - 2H2 + O2 = 2H2O. Astăzi, electroliza (formarea hidrogenului din apă prin trecerea unei scântei electrice prin ea) este singura metodă de obținere a acestei substanțe.

Avantaje

Cel mai mare avantaj al unui mecanism precum un motor cu hidrogen este costul acestuia. Majoritatea pilelor de combustie sunt foarte scumpe - adică nu la îndemâna multor pasionați de mașini. Motorul cu hidrogen se bazează pe un piston motor clasic, ceea ce a fost dovedit de mai bine de un deceniu în industria auto. Totuși, de unde să obțineți benzinării? Pentru un astfel de caz, inginerii au inventat un motor bivalent care funcționează atât cu benzină, cât și cu hidrogen. Și de aici rezultă că proprietarul acestei mașini nu va depinde dacă există combustibil cu hidrogen la stația de alimentare. Cu toate acestea, există un dezavantaj - eficiența generală a activității sale este oarecum redusă.

Trebuie remarcat faptul că hidrogenul este folosit și ca combustibil într-un motor convențional. Apoi puterea motorului este redusă la 82 la sută (în comparație cu versiunea pe benzină). Cu toate acestea, dacă se schimbă și sistemul de aprindere, atunci puterea crește (până la aproximativ 120 la sută). Dar, în acest caz, hidrogenul la presiunile și temperaturile care sunt create în motor poate reacționa cu lubrifiantul și materialele de construcție. Acest lucru va duce la uzura rapidă. În plus, hidrogenul este o substanță volatilă și, din această cauză (dacă utilizați cea obișnuită sistem carburator alimentare), poate pătrunde colector de evacuare, și apoi aprindeți.

Generator de hidrogen DIY? Uşor!

Deci, avem nevoie de celule de combustibil cu hidrogen pentru mașină. Ele constau dintr-un vas (recipient) umplut cu apă, care se află sub capotă. Trebuie să luați apă plată în vas și să aruncați o linguriță de sifon, catalizatori și să scufundați mai multe plăci de oțel inoxidabil. Acestea trebuie conectate la baterie. Când contactul este pornit, va începe să se producă gaz. Un furtun cu hidrogen trebuie instalat in conducta de aer situata dupa filtru. După aceea, oxigenul și hidrogenul pot fi îndepărtate din apă folosind electroliză. În plus, amestecul de substanțe va fi aspirat galeria de admisie masina, unde se va amesteca cu benzina si se va arde in motor ca de obicei.

Producătorii de automobile fac tot posibilul pentru a ne aduce vehicule durabile. În acest moment, rezervele mondiale de petrol sunt în scădere, iar preocupările cu privire la consecințele încălzirii globale rămân valabile. Ca rezultat al acestui lucru, tehnologii interesante producția de motoare. La început au fost mașini hibride cu benzina si motoare electrice. Apoi au fost mașini complet electrice, cum ar fi frunza Nissanși Tesla Model S. Iar cea mai recentă inovație în această direcție sunt mașinile cu hidrogen.

Hidrogenul este o sursă de energie accesibilă și regenerabilă. Până în prezent, există doar două astfel de mașini de serie de la companii binecunoscute - Toyota Miraiși Hyundai ix35 Fuel Cell. Am decis să vă spunem despre 10 lucruri pe care trebuie să le știți despre mașinile cu hidrogen.

1. Putere = apa

Hyundai ix35 Fuel Cell nu are motor tradițional sub capotă. Locul său este luat de o pilă de combustibil, așa cum sugerează și numele crossover-ului. Obține oxigen din aerul din afara mașinii și hidrogen dintr-un rezervor din interiorul mașinii, rezultând reacția chimică necesară pentru a produce electrozii care alimentează mașina. Singurul deșeu de producție este H2O, adică apa.

Interesat de putere? Verifică! Zero emisii? Da, asta este realitatea!

2. Tac... aproape

Stați într-o mașină cu hidrogen, puneți contactul (cu o simplă apăsare de buton în cazul lui Hyundai) și nu veți auzi nimic. Ca și în mașinile electrice, în astfel de mașini nu se aude nici un sunet de motor. Ei bine, aproape absent.

Dacă ieșiți din mașină pe o stradă relativ liniștită, veți auzi zgomotul minim al celulei de combustibil care își face treaba. În condițiile de trafic din oraș, acest sunet nu poate fi observat deloc. În timpul conducerii, veți auzi doar zgomotul obișnuit al roților. În timp ce apăsați pedala de accelerație, nu veți auzi nimic, dar veți simți adevărata putere.

3. Condu, conduc, conduc

Toate acestea pot suna prea frumoase pentru a fi adevărate. Se poate pune întrebarea despre ce vor trebui să sacrifice proprietarii de mașini cu hidrogen. Unii oameni cred că puterea este slăbiciune astfel de mașini. Dar trebuie doar să apăsați pedala de accelerație și rezultatul, evident, nu vă va dezamăgi.

Hyundai ix35 Fuel Cell este crossover cu tracțiune față, deci clar nu a fost dezvoltat pentru instalare recorduri de viteza... Dar apăsând pedala de accelerație pleacă doar impresii pozitive- corpul începe să se ghemuiască plăcut pe scaun.

4. Există și o baterie aici

Mașina în sine funcționează pe benzină, dar acumulator instalat în ea. Este necesar pentru pornire și accelerare inițială, deoarece există o mică întârziere (mai puțin de 1 secundă) între apăsarea pedalei și obținerea răspunsului necesar al celulei de combustie.

Bateria se reincarca folosind energia cinetica generata in timpul franarii.

5.Fără turometru, doar putere

V mașini cu hidrogen fără motor cu ardere internă și cutie tradițională Angrenaj. Folosește ceva similar cu o transmisie automată. Prin urmare, în loc de turometrul obișnuit pentru noi toți, pe tabloul de bord este instalată o cântar de putere.

Da, putere! Cu cât apăsați mai tare pedala de accelerație, cu atât săgeata de pe scala de putere se va ridica mai sus. Pare puțin prostesc, dar amuzant! Priviți doar această parte a tabloului de bord în timp ce apăsați pedala și bucurați-vă.

6. Autonomie

Una dintre cele mai semnificative probleme cu care se confruntă proprietarii de mașini electrice este kilometrajul limitat la o singură încărcare. În acest sens, mașinile cu motoare tradiționale cu ardere internă sunt mai competitive.

Dar în cazul mașinilor cu hidrogen, lucrurile nu stau chiar așa de rău. Nu trebuie să faceți multe opriri pentru realimentare în timpul călătorii lungi... Așadar, Toyota Mirai va putea parcurge aproximativ 500 de kilometri fără realimentare, însă Hyundai susține că ix35 Fuel Cell va depăși până la 594 km cu un rezervor de hidrogen. Și acesta este un indicator foarte, foarte bun pentru o mașină prietenoasă cu mediul!

7. Alimentarea cu combustibil - rapidă, dar foarte problematică

Procesul de realimentare este același ca în mașinile convenționale - trebuie să deschideți clapeta rezervorului de combustibil și să introduceți un „pistol” special pentru umplerea rezervorului cu hidrogen. Este de remarcat faptul că puteți umple rezervorul în doar 3-5 minute (în funcție de volum), iar acest lucru este mult mai rapid decât chiar și cea mai rapidă încărcare a unei mașini electrice (aproximativ o jumătate de oră).

Este mai convenabil, dar există o problemă foarte, foarte mare: este aproape imposibil să găsești o benzinărie unde se vinde hidrogen astăzi. De exemplu, chiar și în Marea Britanie există doar 4 stații publice dedicate realimentării vehiculelor cu hidrogen.

Potrivit prognozelor, în Marea Britanie numărul de astfel de benzinării va crește la 65 până în 2020, dar chiar și într-o țară atât de dezvoltată va fi o rețea foarte mică. Astăzi, în Marea Britanie există peste 8.000 de benzinării convenționale. Nu poate fi vorba de nicio comparație. Ce putem spune despre Rusia...

8. Sistem de infotainment

Poate părea că o mașină cu hidrogen nu poate fi foarte puternică, dar nu vă faceți griji - puterea este suficientă pentru accelerare rapidăși pentru redarea materialelor audio și video preferate.

Ca într-o mașină obișnuită, interiorul „cailor de fier” cu hidrogen are o gamă completă de electronice moderne. Climatizare, sincronizare cu un smartphone prin Bluetooth, navigare, senzori de parcare, control de croazieră, o cameră pentru vedere în spate - toate acestea pot fi instalate într-o astfel de mașină.

9. Doar patru roți

Patru roți - caracteristică standard fiecare mașină. Dar va trebui să uiți de nișa roții de rezervă, pentru că întreg spațiul a fost „mâncat” de rezervorul de combustibil. Rezervorul de stocare a hidrogenului ocupă mult spațiu, așa că trebuie fie să înveți să folosești trusă pentru reparații sau duce la compartiment pentru bagaj anvelopă de rezervă într-o carcasă. Cel mai probabil, soluție optimă va fi achiziționarea unui „pasaj clandestin”.

10. Nu este ieftin... încă

După cum sa menționat anterior, astăzi există doar două vehicule de producție pe bază de hidrogen pe piață - Toyota Mirai și Hyundai ix35 Fuel Cell. În Europa, prețul unui „coreean” este de aproximativ 76.000 de dolari, dar pt model Toyota va trebui să plătească aproximativ 57.500 USD.

Acest lucru nu este deloc ieftin, mai ales având în vedere numărul limitat de locuri unde puteți alimenta o astfel de mașină. Hyundai notează că intenționează să lanseze mai multe model compact cu o astfel de centrală electrică. Cel mai probabil, va diferi mai mult preț accesibil... Si altii producatori de automobile a luat în serios studiul noilor tehnologii.

Ce părere aveți despre mașinile cu hidrogen? Au un viitor în lume și mai departe drumuri ruseștiîn special?

Astăzi, mulți producători auto se gândesc serios la transportul viitorului. Dacă înainte totul era pus doar pe mașini electrice, astăzi au un concurent serios - mașinile pe combustibil

elemente. Am decis să aflăm ce mașini cu hidrogen pot fi achiziționate astăzi și care sunt avantajele acestora.

Principalul avantaj al celulelor de combustibil este coeficient ridicat acțiune utilă (mai mult de 50%). De asemenea, inginerii notează compactitatea și greutatea relativ mică. instalație de hidrogen, în comparație cu omologii pe benzină și diesel.

Dezavantajele hidrogenului includ infrastructura slab dezvoltată a stațiilor de alimentare, explozivitatea unui amestec de hidrogen și aer, costul ridicat al întreținerii unei centrale electrice cu hidrogen și volatilitatea ridicată a hidrogenului (cea mai mare dintre toate gazele comune). Asa de, în 9-10 zile, aproximativ jumătate dintr-un rezervor plin se evaporăîntr-o mașină cu hidrogen.

5. Toyota FCHV

Oficial, crossover-ul a fost prezentat în 2002 în Japonia și Statele Unite. Mașina a fost închiriată pentru câteva luni, apoi confiscată pentru a verifica rezultatele testelor. Centrala electrică a mașinii era de 90 kW. Masina este in permanenta finalizata. Deci, inițial, kilometrajul la o benzinărie a fost de 350 km (exclusiv pe tracțiune electrică de la o baterie încărcată - 50 km). Acum aceste cifre sunt 830, respectiv 100 km. Rezervorul de combustibil al mașinii conține 156 de litri de hidrogen. Viteza maxima crossover-ul este de aproximativ 160 km/h. În California (SUA), ca experiment, Toyota FCHV au fost testate într-un taxi, dar „umiditatea” tehnologiei nu a justificat încă utilizarea mașinilor cu hidrogen într-un serviciu cu kilometraj zilnic ridicat.

4. Mercedes-Benz F-Cell

Inginerii germani au creat o mașină cu hidrogen pe baza hatchback-ului Clasa B a orașului în 2010, ulterior a fost ușor modernizată. Inițial kilometraj maxim cu o singură încărcare, mașina avea doar 160 km, iar viteza maximă nu depășea 132 km/h. În timp, puterea motorului a crescut și a ajuns la maximum 134 CP. cu., iar pe un rezervor de hidrogen hatchback-ul ar putea depăși 402 km. Mașinile Mercedes-Benz F-Cell au fost închiriate utilizatorilor obișnuiți gratuit pentru 3 luni sau șase luni. În total, din 2002 până în 2012, compania a produs 69 de mașini, care sunt încă operate în principal în SUA, Germania, Franța și Japonia.

3. Honda FCX Clarity

Mărime completă sedan honda FCX Clarity a fost lansat oficial în 2006. Productia a inceput in iunie 2008. Vânzările au început în același an exclusiv în Japonia. Mașina a fost disponibilă consumatorilor din Europa și America doar prin leasing la un preț de 600 de dolari pe lună de funcționare. Această sumă a inclus închirierea mașinii în sine, prețul combustibilului, parcarea și taxele pe mașină. Din 2008 până în 2014, compania a închiriat aproximativ 45 de vehicule numai în SUA și 10 fiecare în Europa și Japonia. Sedanul este echipat cu un motor electric cu o capacitate de 134 litri. Cu. si un cuplu de 256 Nm. Un rezervor plin de combustibil durează aproximativ 380 km. În 2014, producția sedanului a fost retrasă treptat, dar managerii de top ai producătorului auto japonez au spus că la sfârșitul acestui an merită să așteptăm premiera unei noi generații a sedanului cu hidrogen.

2. Hyundai ix35 FCEV

Hidrogen crossover coreean Hyundai ix35 FCEV a câștigat o mare popularitate în Statele Unite. Mașina a fost prezentată oficial la salon auto international la Seul în 2013. Electric Power Point cu o capacitate de 136 litri. Cu. iar cu un cuplu maxim de 300 Nm accelerează mașina până la 180 km/h. Un rezervor plin umplut cu hidrogen la o presiune de 700 de atmosfere este suficient pentru 600 km. Interesant este că greutatea combustibilului într-un rezervor de gaz complet umplut este mai mică de 5,5 kg. Producția mașinii a început la sfârșitul anului 2014. Puteți cumpăra un Hyundai ix35 FCEV cu hidrogen în Europa, SUA și unele țări din Asia. Prețul unei mașini în Coreea este de 144.000 de dolari, din care 50.000 de dolari sunt compensați de stat.

1.Toyota Mirai

Am dat primul loc celei mai proaspete și, după părerea noastră, celei mai profunde dezvoltări - Toyota sedan Mirai. Pentru prima dată, mașina a fost prezentată la Salonul Auto de la Tokyo 2013. Inițial, mașina se numea prescurtare FCV. Producția mașinii a început în martie 2015 în Japonia. Centrală electrică cu o capacitate de 154 litri. Cu. poate accelera o mașină de dimensiuni mari până la 175 km/h. Sunt 2 rezervor de combustibil pentru stocarea hidrogenului. O sticlă se află în fața mașinii, iar cealaltă este în spate. Raza maximă de călătorie cu o benzinărie este de 650 de kilometri. Costul de bază al mașinii este de aproximativ 70 de mii de dolari, datorită subvențiilor din Japonia, mașina va costa cumpărătorilor doar 30.000 de dolari, în SUA - aproximativ 50.000.

Hidrogenul (H2) este combustibil alternativ, care se obține din hidrocarburi, biomasă, gunoi. Se introduce hidrogenul celule de combustibil(ceva ca un rezervor de benzină pentru combustibil) și mașina se mișcă folosind energia hidrogenului.

În timp ce până acum hidrogenul este văzut doar ca un combustibil alternativ al viitorului, guvernul și industria lucrează pentru a produce hidrogen curat, economic și sigur pentru vehiculele electrice cu celule de combustie (FCEV). FCEV-urile intră deja pe piață în regiuni în care există puțină infrastructură pentru realimentarea cu hidrogen. Piața se dezvoltă și pentru echipamente speciale: autobuze, echipamente de manipulare (de exemplu, camioane cu stivuitor), sol echipament auxiliar, camioane medii si mari.

Mașinile cu hidrogen Toyota, GM, Honda, Hyundai, Mercedes-Benz apar treptat în rețelele de dealeri. Astfel de mașini costă în jur de 4-6 milioane de ruble (Toyota Mirai - 4 milioane de ruble, Honda FCX Clarity - 4 milioane de ruble).

Se produc ediții limitate:

• BMW Hydrogen 7 și Mazda RX-8 hidrogen - combustibil dublu (benzină / hidrogen) mașini... Se folosește hidrogen lichid.
• Audi a7 h-tron quattro- un autoturism hibrid electro-hidrogen.
• Hyundai Tucson FCEV
• Ford E-450. Autobuz.
• Urban Autobuze MAN Autobuzul orașului Lion.

Experimentare:

• Ford Motor Company - Focus FCV;
• Honda - Honda FCX;
• Hyundai nexo
• Nissan - X-TRAIL FCV (pilele de combustibil UTC Power);
• Toyota - Toyota Highlander FCHV
• Volkswagen - spatiu sus !;
• Motoare generale;
• Daimler AG - Mercedes-Benz A-Class;
• Daimler AG - Mercedes-Benz Citaro (pile de combustie de la Ballard Power Systems);
• Toyota - FCHV-BUS;
• Thor Industries - (pile de combustibil UTC Power);
• Irisbus - (pile de combustibil UTC Power);

Hidrogenul este abundent în mediu. Este stocat în apă (H2O), hidrocarburi (metan, CH4) și alte materii organice. Problema hidrogenului ca combustibil este în eficiența extracției acestuia din acești compuși.

Când se extrage hidrogenul, în funcție de sursă, substanțele nocive sunt eliberate în atmosferă. mediu inconjurator emisii. În același timp, o mașină care rulează pe hidrogen, ca gaze de esapament emite doar vapori de apa si aer cald, are zero emisii.

HIDROGENUL CA COMBUSTIBIL ALTERNATIV

Interesul pentru hidrogen ca combustibil alternativ pentru transport se datorează:

• capacitatea de a utiliza pile de combustibil într-un FCEV cu emisii zero;
• potențial de producție internă;
• realimentare rapidă a mașinilor (3-5 minute);
• din punct de vedere al consumului și al prețului, pilele de combustie sunt cu până la 80 la sută mai eficiente decât benzina obișnuită

În Europa, costul umplerii unui rezervor de hidrogen plin cu o capacitate de 4,7 kilograme va costa 3.369 de ruble (717 de ruble per kilogram). Cu un rezervor plin, Toyota Mirai parcurge în medie 600 de kilometri, un total de 561 de ruble la 100 de kilometri. Pentru comparație, prețul benzinei a 95-a este de 101 ruble, adică. 10 litri de benzină vor costa 1.010 de ruble sau 6.060 de ruble pentru 600 de kilometri. Preturi pentru 2018.

Datele de la stațiile de alimentare cu hidrogen de vânzare cu amănuntul, compilate și analizate de Laboratorul Național de Energie Regenerabilă, arată că timpul mediu de umplere a unui FCEV este mai mic de 4 minute.

O celulă de combustie conectată la un motor electric este de două până la trei ori mai rapidă și mai economică decât un motor cu ardere internă care funcționează pe benzină. Hidrogenul este folosit și ca combustibil pentru motoarele cu ardere internă (BMW Hydrogen 7 și Mazda RX-8 hidrogen). Cu toate acestea, spre deosebire de FCEV, astfel de motoare produc nocive fumurile de trafic, nu sunt la fel de puternice ca cele cu hidrogen și sunt mai susceptibile la uzură.

1 kilogram de hidrogen gazos are aceeași energie ca 1 galon (6,2 lb, 2,8 kilograme) de benzină. Deoarece hidrogenul are o densitate de energie volumetrică scăzută, este stocat la bord vehicul sub formă de gaz comprimat. În mașini, hidrogenul este stocat în rezervoare presiune ridicata(pile de combustie) capabile să stocheze 5.000 sau 10.000 psi de hidrogen. De exemplu, FCEV-urile fabricate de producătorii de automobile și disponibile la showroom-uri au o capacitate de 10.000 psi. Dozatoarele de vânzare cu amănuntul, care se află în mare parte la benzinării, umplu aceste rezervoare în 5 minute. Alte tehnologii de stocare sunt în curs de dezvoltare, inclusiv combinația chimică a hidrogenului cu hidrură metalică sau materiale de sorbție la temperatură joasă.

Benzinării la mașini cu hidrogen aproape nu, urmăriți dinamica - în 2006 erau 140 de benzinării în lume, iar până în 2008 erau 175. Simțiți că s-au construit 35 de stații în 2 ani, dintre care 45% sunt situate în SUA și Canada. Până în 2018, numărul de stații este de aproximativ 300. De asemenea este si stații mobileși gospodărie, al căror număr exact nu este cunoscut.

CUM FUNCȚIONEAZĂ PILULA DE COMBUSTIBIL

Prin pomparea oxigenului și a hidrogenului prin catozii și anozii care sunt în contact cu catalizatorul de platină, are loc o reacție chimică, rezultând apă și curent electric. Este necesar un set de mai multe celule (celule) pentru a crește sarcina de 0,7 volți într-o celulă, ceea ce are ca rezultat o creștere a tensiunii.

Vedeți mai jos o diagramă a modului în care se obține o celulă de combustibil.

UNDE SE REALIMENTEAZĂ MAȘINIELE CU HIDROGEN

Revoluția pilelor de combustibil cu hidrogen nu va începe fără un număr suficient de stații de alimentare cu hidrogen pentru consumator, prin urmare lipsa infrastructurii pentru stațiile de alimentare cu hidrogen continuă să împiedice dezvoltarea hidrogenului. Americanii au văzut de mult timp vehicule cu celule de combustibil precum Honda FCX Clarity pe străzile lor, transportând oameni la și de la serviciu în fiecare zi. De ce încă nu există benzinării?

Dorim să remarcăm că articolul discută piata americana, pentru că în Rusia, încă nu există nimic de spus despre combustibilul cu hidrogen pentru mașini, pur și simplu nu este acolo. Și motivul nu este în lobby-ul magnaților petrolului, doar că economia din Rusia nu este aceeași pentru ca AVTOVAZ să înceapă cercetările în acest domeniu. Japonia și America, spre deosebire de Rusia, au explorat de mult această sursă alternativă de combustibil și au mers mult înainte (prima mașină cu hidrogen din Statele Unite a apărut în 1959)

Americanul obișnuit, în funcție de locul în care locuiește, poate fi nevoit să aștepte puțin să apară stațiile de alimentare cu hidrogen. În urmă cu cinci ani, opinia publică era de acord că „hidrogenul drumuri auto„Va stimula viitorul. În Statele Unite, s-a planificat construirea de stații de-a lungul coastei Californiei, din Maine până în Miami.

TENDINȚA ÎNFIINȚĂRII STAȚIILOR DE REALIMENTARE HIDROGEN

America de Nord, Canada

Cinci stații au fost construite în British Columbia (provincia de vest a Canadei) din 2005. În Canada nu vor fi construite mai multe stații, proiectul a fost finalizat în martie 2011.

Statele Unite

Arizona: Prototip de stație de realimentare cu hidrogen construit în conformitate cu regulile de siguranță a mediului în Phoenix pentru a demonstra posibilitatea construirii unor astfel de stații de realimentare în zonele urbane.

California: În 2013, guvernatorul Brown a semnat un proiect de lege pentru a finanța 20 de milioane de dolari pe an, timp de 10 ani, pentru 100 de posturi. Comisia pentru Energie din California a alocat 46,6 milioane de dolari pentru 28 de stații care vor fi finalizate în 2016, ceea ce va aduce în sfârșit pragul celor 100 de stații în rețeaua de alimentare din California. În august 2018, 35 de stații sunt deschise în California, cu încă 29 așteptate până în 2020.

Hawaii a deschis prima sa stație de hidrogen la Hikama în 2009. În 2012, Aloha Motor Company a deschis o stație de hidrogen în Honolulu.

Massachusetts: Compania franceză Air Liquide a finalizat construcția unei noi stații de alimentare cu hidrogen în Mansfield în octombrie 2018. Singura stație de alimentare cu hidrogen din Massachusetts situată în Billerica (40.243 de locuitori), la sediul central al Nuvera Fuel Cells, un producător de pile de combustibil cu hidrogen.

Michigan: în 2000 anul Fordși Air Products au deschis prima stație de hidrogen în America de Nordîn Dearborn, Michigan.

Ohio: În 2007, o stație de alimentare cu hidrogen a fost deschisă în campusul Universității de Stat din Ohio, la Centrul de Cercetare Auto. Singurul din tot Ohio.

Vermont: Stație de hidrogen construită în 2004 în Burlington. Proiectul a fost finanțat parțial prin Programul de apă cu hidrogen al Departamentului de Energie al Statelor Unite.

Asia

Japonia: Între 2002 și 2010, în Japonia, proiectul JHFC a introdus mai multe stații de alimentare cu hidrogen pentru a testa tehnologiile de producere a hidrogenului. La sfârșitul anului 2012 au fost instalate 17 stații de hidrogen, în 2015, 19. Guvernul se așteaptă să creeze până la 100 de stații de hidrogen. Bugetul a alocat pentru aceasta 460 de milioane de dolari SUA, care acoperă 50% din costurile investitorilor. JX Energy a instalat 40 de stații până în 2015 și alte 60 în perioada 2016-2018. Toho Gas și Iwatani Corp au instalat 20 de stații în 2015. Toyota și Air Liquide au creat societate mixtă pentru construcția a 2 stații de hidrogen, care au fost construite în 2015. Osaka Gas a construit 2 stații în 2014-2015.

Coreea de Sud: În 2014, în Coreea de Sud o stație de hidrogen a fost pusă în funcțiune pentru alte 10 stații planificate pentru 2020.

Europa

Începând cu 2016, există peste 25 de stații în Europa capabile să umple 4-5 vehicule pe zi.

Danemarca: În 2015, în rețeaua de hidrogen erau 6 stații publice. H2 Logic, parte a NEL ASA, construiește o fabrică în Herning pentru a produce 300 de stații pe an, fiecare dintre acestea putând produce 200 kg de hidrogen pe zi și 100 kg în 3 ore.

Finlanda: În 2016 există 2 + 1 (Voikoski, Vuosaari) stații publice în Finlanda, una dintre ele este mobilă. Stația umple mașina cu 5 kilograme de hidrogen în trei minute. Uzina de producere a hidrogenului funcționează în Kokkola, Finlanda.

Germania: În septembrie 2013, există 15 stații de hidrogen disponibile public în funcțiune. Majoritatea, dar nu toate, aceste centrale sunt operate de parteneri ai Parteneriatului pentru Energie Curată (CEP). La inițiativa H2 Mobility, numărul de stații din Germania este programat să crească la 400 de stații în 2023. Prețul proiectului este de 350 de milioane de euro.

Islanda: Prima fabrică comercială de hidrogen a fost deschisă în 2003, ca parte a inițiativei țării de a se îndrepta către o economie a hidrogenului.

Italia: Prima stație comercială de hidrogen a fost deschisă la Bolzano din 2015.

Țările de Jos: Țările de Jos și-au deschis prima stație publică de alimentare pe 3 septembrie 2014 în Rowe, lângă Rotterdam. Uzina folosește hidrogen dintr-o conductă de la Rotterdam până în Belgia.

Norvegia: În februarie 2007, s-a deschis prima stație de alimentare cu hidrogen din Norvegia, Hynor. Uno-X, în parteneriat cu NEL ASA, intenționează să construiască până în 2020 până la 20 de stații, inclusiv o fabrică pentru a produce hidrogen la fața locului din surplusul de energie solară.

Regatul Unit

În 2011, primul statie publicaîn Swindon. În 2014, HyTec a deschis gara London Hatton Cross. La 11 martie 2015, un proiect de extindere a rețelei de hidrogen din Londra a deschis primul supermarket situat la o stație de alimentare cu hidrogen din Sensbury's Hendon.

California este în fruntea finanțării și construirii de stații de alimentare cu hidrogen pentru FCEV. La jumătatea anului 2018, California avea deschise 35 de stații de hidrogen cu amănuntul, iar alte 22 se aflau în diferite stadii de construcție sau planificare. California continuă să finanțeze proiecte de infrastructură, iar Comisia pentru Energie are autoritatea de a aloca până la 20 de milioane de dolari SUA pe an până în 2024, până când 100 de stații vor fi operaționale. Există planuri de a construi 12 stații de vânzare cu amănuntul pentru statele din nord-est. Primul se va deschide până la sfârșitul anului 2018. Stațiile necomerciale din California și stațiile construite în restul Statelor Unite deservesc autoturisme, autobuze FCEV și sunt, de asemenea, folosite în scopuri de cercetare și demonstrație.

Costuri de întreținere a stației de hidrogen

Nu este atât de ușor pentru stațiile de hidrogen să înlocuiască vasta rețea de benzinării (în 2004, 168.000 de puncte în Europa și SUA). Înlocuirea benzinăriilor cu cele cu hidrogen costă un trilion și jumătate de dolari SUA. În același timp, costul amenajării unei rețele de combustibil cu hidrogen în Europa poate fi de cinci ori mai mic decât prețul unei rețele de alimentare pentru vehicule electrice. Prețul unei stații EV este de la 200.000 la 1.500.000 de ruble. Costul stației de hidrogen este de 3 milioane de dolari. În același timp, rețeaua de hidrogen va fi în continuare mai ieftină decât rețeaua de stații pentru vehicule electrice în ceea ce privește rambursarea. Motivul este realimentare rapidă mașini cu hidrogen (3 până la 5 minute). La un milion de vehicule alimentate cu combustibil celule de hidrogen sunt necesare mai puține stații de hidrogen decât statii de incarcare per milion de vehicule electrice cu baterie.

Pe viitor, problema realimentării cu hidrogen va fi rezolvată pentru o persoană, în funcție de locul de reședință al acesteia. Benzinăriile vor alimenta mașinile cu hidrogen livrat de cisterne de la marile reformatoare de combustibil. Livrările de la astfel de întreprinderi nu vor fi în niciun caz inferioare livrărilor de benzină de la rafinării. Privind în viitor, centralele locale de hidrogen vor învăța să beneficieze de resursele locale și sursele regenerabile de energie.

METODE DE PRODUCERE A HIDROGENULUI

• reformarea cu abur a metanului și gaz natural;
• electroliza apei;
• gazificarea cărbunelui;
• piroliza;
• oxidare parțială;
• biotehnologiei

Reformarea metanului cu abur

Metoda de separare a hidrogenului prin reformarea metanului cu abur este aplicabilă combustibililor fosili precum gazul natural - este încălzit și se adaugă un catalizator. Gazul natural nu este o sursă de energie regenerabilă, dar până acum există și este extras din măruntaiele pământului. Departamentul de Energie susține că emisiile mașinilor reformate pe hidrogen sunt la jumătate față de cele ale mașinilor pe benzină. Producția de hidrogen reformat a fost deja lansată la maximum și este mai ieftin să produci hidrogen în acest mod decât hidrogenul din alte surse.

Gazeificarea biomasei

Hidrogenul se obține și din biomasă - deșeuri agricole, deșeuri animale și canalizare. Folosind un proces numit gazeificare, biomasa este plasată sub influența temperaturii, aburului și a oxigenului pentru a forma un gaz, care, după o prelucrare ulterioară, produce hidrogen pur. „Există gropi de gunoi întregi pentru colectarea deșeurilor agricole – surse standard de hidrogen al căror potențial este subestimat și irosit”, deplânge directorul de politici al Asociației de Cercetare a Energiei cu Hidrogen și Pilelor de Combustie, James Warner.

Electroliză

Electroliza este procesul de separare a hidrogenului de apă folosind curent electric... Această metodă sună mai simplă decât să te încurci cu combustibilii fosili și deșeurile animale, dar are dezavantaje. Electroliza este competitivă în zonele în care electricitatea este ieftină (în Rusia ar putea fi regiunea Irkutsk - 8 centrale electrice pe regiune, 1 rublă 6 copeici pe kilowatt-oră).

Stații solare de hidrogen Honda utilizați energia de la soare și un electrolizor pentru a separa „H” de „O” în H2O. După separare, hidrogenul este stocat într-un rezervor sub o presiune de 34,47 MPa (megapascal). Folosind doar energie solară, stația generează 5.700 de litri de hidrogen pe an (acest combustibil este suficient pentru o mașină cu o medie de kilometrajul anual). Când este conectat la reteaua electrica, stația produce până la 26 de mii de litri pe an.

„Odată ce hidrogenul are o nișă pe piața combustibilului și odată ce va exista cerere pentru acesta, va deveni clar care metodă de extragere a hidrogenului este profitabilă”, a declarat James Warner, director de politici pentru Asociația de Cercetare a Energiei și a Pilelor de Combustie cu Hidrogen. „Unele dintre modurile în care este produs hidrogenul vor necesita noi legi pentru a reglementa producția acestuia. Dacă hidrogenul are o cerere constantă, veți vedea cum vor începe să se reglementeze regulile de utilizare a deșeurilor agricole și a apei pentru electroliză.”

Majoritatea hidrogenului recuperat în Statele Unite în fiecare an este folosit pentru rafinarea petrolului, prelucrarea metalelor, producția de îngrășăminte și prelucrarea alimentelor.

REDUCEREA TEHNOLOGIILOR MAȘINILOR DE HIDROGEN ȘI DEZVOLTAREA LOR

Un alt obstacol pentru producătorii de mașini cu hidrogen este costul tehnologiei cu hidrogen. De exemplu, un set de celule de combustibil pentru automobile s-a bazat până acum pe platină ca catalizator. Dacă ar fi trebuit să cumperi un inel de platină pentru iubitul tău, preț mare pe metal știi.

Oamenii de știință de la Laboratorul Național Los Alamos au demonstrat că este posibilă înlocuirea acestui metal scump cu altele mai comune - fier sau cobalt, ca catalizator. Iar oamenii de știință de la Universitatea Case Western Reserve au dezvoltat un catalizator de nanotuburi de carbon care este de 650 de ori mai ieftin decât platina. Înlocuirea platinei ca catalizator în celulele de combustie ar reduce semnificativ costul tehnologiei celulelor de combustibil cu hidrogen.

Cercetările de îmbunătățire a celulei de combustibil cu hidrogen nu se termină aici. Mercedes dezvoltă o tehnologie de comprimare a hidrogenului la o presiune de 68,95 MPa (megapascal), astfel încât să poată fi transportat mai mult combustibil la bordul vehiculului, cu stocare avansată de energie suplimentară. „Dacă totul merge bine, mașinile cu hidrogen vor avea o autonomie de peste 1000 km”. a declarat Dr. Herbert Kohler, Vicepreședinte al Daimler AG.

Departamentul de Energie al SUA spune că costul asamblarii vehiculelor cu celule de combustibil a fost redus cu 30% în ultimii trei ani și cu 80% în ultimul deceniu. Pilele de combustibil și-au dublat durata de viață, dar asta nu este suficient. Pentru a concura cu vehiculele electrice, durata de viață a celulei de combustibil trebuie dublată. Vehiculele de astăzi cu celule de combustibil pe hidrogen rulează aproximativ 2.500 de ore (sau aproximativ 120.000 km), dar asta nu este suficient. „Pentru a concura cu alte tehnologii, trebuie să obții cel puțin 5.000 de ore”, spune un membru al consiliului academic al programului ministerial de celule de combustibil.

Dezvoltarea tehnologiilor cu pile de combustibil cu hidrogen va reduce costul producției de mașini prin simplificarea mecanismelor și sistemelor, dar producătorii vor beneficia doar dacă producție în serie... Un obstacol în calea producției în masă a vehiculelor cu hidrogen este lipsa livrărilor angro de piese de schimb pentru vehiculele cu pile de combustie cu hidrogen. Nici măcar FCX Clarity, care este deja în serie, nu este prevăzut cu piese de schimb suplimentare la prețuri en gros (pur și simplu nu au folosit căutarea de la). Producătorii de automobile abordează problema în felul lor, instalând celule de combustibil cu hidrogen modele scumpe pentru alergare. Mașini scumpe sunt produse in cantitati mai mici decat cele bugetare, ceea ce inseamna ca nu sunt probleme cu aprovizionarea cu piese de schimb pentru acestea. „Introducem „tehnologia hidrogenului” în mașinile de lux și monitorizăm performanța acesteia în practică. În timp ce piața acceptă mașini pe bază de hidrogen, așa cum a acceptat tehnologia hibridă acum 10 ani, producătorii de automobile în acest moment măresc volumul de modele cu hidrogen, mergând în lanț spre mașini bugetare„Spune Steve Ellis, director de vânzări pentru vehicule cu celule de combustibil la Honda.

PILE DE COMBUSTIBIL CU COMBUSTIBIL HIDROGEN ÎN CÂMP

Începând cu 2008, Honda a început un limitat program de leasing pentru 200 de sedanuri FCX Clarity, care sunt alimentate de celule de combustibil cu hidrogen. Drept urmare, doar 24 de clienți din California de Sud, SUA, au plătit o taxă lunară de 600 USD pe parcursul a trei ani. În 2011, contractul de închiriere a expirat și Honda a reînnoit acești clienți și a adăugat alții noi în campania de cercetare. Iată ce a învățat compania în timpul cercetării sale:

1. Șoferii FCX Clarity au putut naviga pe distanțe scurte prin și în jurul orașului Los Angeles fără nicio problemă (Honda susține că FCX are o autonomie de 435 km).
2. Lipsa infrastructurii necesare este un inconvenient major pentru chiriașii care locuiesc departe de benzinăriile cu hidrogen din California. Majoritatea stațiilor sunt situate în apropiere de Los Angeles, legând mașinile de zona de 240 de kilometri.
3. În medie, șoferii au parcurs 19,5 mii de km pe an. Unul dintre primii chiriași tocmai a trecut pragul de 60 de mii de km.
4. Vânzătorii care închiriază vehicule FCX Clarity trec prin antrenament special„Cum să antrenezi clienții să manipuleze o mașină cu hidrogen”. „Vânzătorilor li se pun întrebări pe care nu le-au auzit niciodată”, spune un manager de vânzări și marketing. Mașini Honda cu celule de combustibil, Steve Ellis.

PROGRAMUL „HIDROGEN” VA PRIMI SPRIJIN GUVERNAMENTAL?

Producătorii de mașini și constructorii de lanțuri de realimentare sunt de acord că nu va fi posibilă reducerea costurilor pe termen scurt fără intervenția guvernului. Asta în Statele Unite, însă, pare puțin probabil, având în vedere toate infuziile de numerar descrise de la administrația locală a Statelor și a Ministerelor.

Împreună cu secretarul pentru Energie Stephen Chu, administrația Obama a încercat în mod repetat să reducă finanțarea pentru programul de celule de combustibil cu hidrogen, dar până acum toate aceste reduceri au fost anulate de Congres.

Accent pe tehnologia bateriei susținătorii hidrogenului par miop. „Acestea sunt tehnologii complementare”, spune Steve Ellis, purtător de cuvânt Honda. Tehnologia dezvoltată pentru FCX, de exemplu, este implementată la mașina electrică Fit. „Credem că pilele de combustibil cu hidrogen combinate cu vehiculele electrice vor depăși toate sursele alternative de energie pentru a conduce acest deceniu”.

Nemulțumiți sunt și cei care plătesc din buzunar pentru construcția de noi benzinării. Ei spun că nu vor refuza asistența guvernamentală până când cererea de combustibil cu hidrogen nu va crește și costul surselor regenerabile de energie nu va scădea.

Tom Sullivan crede atât de tare în independența energetică încât a turnat toți banii din lanțul de supermarketuri în SunHydro, o companie care construiește stații de alimentare cu hidrogen alimentate cu energie solară. Tom crede că reducerile specifice ale taxelor ar putea stimula antreprenorii să investească în centrale solare cu hidrogen. „Trebuie să existe un stimulent pentru ca oamenii să investească în astfel de afaceri”, spune Tom. „Oamenii cu cap bine probabil că nu vor investi în construirea de benzinării cu hidrogen”.

Pentru Steve Ellis de la Honda, întrebarea este atât practică, cât și politică. „Tehnologia combustibilului cu hidrogen ajută societatea să economisească combustibil și mediul”, spune Steve. „Dacă da, se va ajuta societatea să treacă la vedere alternativa combustibil?"

Dezavantajul surselor alternative de combustibil deja utilizate în mașini, cum ar fi uleiul vegetal (mai multe despre asta aici) sau gazul natural, este că nu sunt regenerabile, spre deosebire de hidrogenul.

TOTAL

Dezavantajele combustibilului cu hidrogen:

• producția de hidrogen nu este încă perfectă și poluează mediul;
• înființarea unei rețele de stații de alimentare cu hidrogen este costisitoare (un trilion și jumătate de dolari SUA);
• proprietarii de mașini sunt legați de benzinării (ești ostatic al statului California, nu vei merge mai departe).

pro combustibil hidrogen:

• mașinile cu hidrogen au emisii zero, salvăm mediul;
• realimentare rapidă (de la 3 la 5 minute);
• din punct de vedere economic, hidrogenul învinge mașini pe benzină la prețul consumului de combustibil (600 km pentru 3.369 de ruble pentru hidrogen față de 6.060 de ruble pentru o călătorie cu benzină).

Și acum este timpul pentru un videoclip științific!

Vânzările Toyota Mirai („viitorul” japonez) - prima mașină de producție din lume cu motor cu hidrogen... Prețul articolelor noi este de 7.236.000 de yeni (aproximativ 61.100 de dolari), în timp ce guvernul japonez subvenționează achiziția a 2,02 milioane de yeni (puțin peste 17.000 de dolari). Conform planurilor companiei, vânzările urmau să înceapă în primăvara lui 2015, însă, întrucât numărul de precomenzi a depășit așteptările, s-a decis amânarea datei la o dată anticipată.

Mirai este un sedan cu patru uși propulsat de un motor electric de 151 CP. sec., primind energie de la un convertor a cărui substanță inițială este hidrogenul, stocat în două rezervoare din fibră de carbon sub o presiune de 70 MPa. Cerut pentru reactie chimica oxigenul este furnizat direct de la radiatorul mașinii în timp ce acesta este în mișcare. O realimentare este suficientă pentru un kilometraj de 480 km, în timp ce realimentarea cu 5 kilograme (170 litri) de hidrogen durează aproximativ 3 minute. Mirai are o viteză maximă de 111 mph (aproximativ 180 km/h), în timp ce accelerează până la 100 km/h în 9 secunde.

Sub capota lui Mirai

În Europa, mașina va fi prezentată oficial la Salonul Auto de la Geneva, iar în America, vânzările vor începe la sfârșitul anului viitor la un preț de 57.500 de dolari (care este comparabil cu creația lui Elon Musk - mașini electrice Tesla) numai în California și numai în cantitate de 200 de exemplare - pt acest momentÎn Statele Unite nu există stații de alimentare cu hidrogen, iar Toyota, împreună cu Air Liquide, intenționează să construiască 12 dintre ele până la începutul vânzărilor - prețul unei stații este de 7,2 milioane de dolari.Prețul final pentru o mașină, luând în considerare contează toate reducerile și subvențiile guvernamentale, este de așteptat să fie de 45.000 USD...

Înăuntrul Mirai

Pe lângă scopul său direct, centrala electrică a unei mașini poate servi și ca un fel de centrală electrică de casă pentru casă: inginerii susțin că, cu ajutorul sistemului Power Take off pe care l-au dezvoltat, o casă japoneză obișnuită poate fi alimentată. cu energie electrică produsă timp de 5 zile. Este interesant de observat că ideea acestei utilizări non-standard a mașinii a apărut din riscurile semnificative de dezastre din Japonia, când tsunami-ul lasă orașe întregi fără electricitate.

Indiferent dacă există motive de îngrijorare, Elona Musk, TASS, referindu-se la fostul ministru al Arabiei Saudite, Ahmed Zaki Yamani, notează că „era petrolului se apropie de sfârșit”:

Ca urmare a proliferării surselor alternative, cererea de petrol va scădea. În domeniul producerii de energie electrică, aceasta este deja înlocuită de instalații nucleare și eoliene. Pentru transport, este încă nevoie de petrol, dar cererea și acolo scade din cauza proliferării tot mai mari a hibrizilor și mașini electrice... Era petrolului se va încheia în sfârșit dacă va fi posibil să introducem practic combustibilul cu hidrogen și să îl producem ieftin.”