Automjete me hidrogjen. Problemet dhe detyrat e zhvillimit të motorëve me hidrogjen

Fillimisht postuar nga zilm në Pse nuk do të ngasim kurrë makina me hidrogjen

Toyota kohët e fundit njoftoi se po transferon të gjitha patentat e saj të lidhura me qelizat e karburantit në domenin publik dhe ato tani janë në dispozicion për përdorim pa asnjë kosto. Lajmi është prekës me faktin se tashmë ka 5 680 patenta, vetëm mendoni se si u përpoqën avokatët e korporatave, duke patentuar gjithçka deri në rrumbullakosje në butona. Por nuk është vetëm kështu, sepse vitin e kaluar ishte Tesla që u bë e para që hapi patentat e saj në botën e trollëve të patentave dhe gjykatave të pafundme. Nga rruga, kompania që prodhon makinën më të famshme elektrike kishte më pak se treqind prej tyre.

Toyota Mirai është automjeti i parë në botë me karburant hidrogjeni
sende që mund të blihen dhe jo të jepen me qira.
Por unë dua të flas jo aq shumë për këtë ngjarje se pse edhe shfaqja e makinës së parë me karburant që mund të blihet nuk ndryshon asgjë për makinat me hidrogjen dhe pse kjo degë zhvillimi është absolutisht pa rrugëdalje. Elon Musk, CEO Motorët Tesla, i quan qelizat e karburantit "qeliza budallaqe", ekspertët e baterive pajtohen se të gjithë në industri e dinë që qelizat e karburantit janë marrëzi, thjesht jo të gjithë do ta pranojnë këtë, unë do të përqendrohem te faktet.



Rënia e çmimeve të naftës ul koston e një gallon (3,76 litra) benzinë ​​në SHBA
deri në 2 dollarë, por edhe gjatë naftës së shtrenjtë çmimi nuk u rrit mbi 4 dollarë.
1. Hidrogjeni është i shtrenjtë.
Është thjesht një fakt. Çmimi aktual i tregut për gazin është 8,96 dollarë për gallon ekuivalent, 0,997 kg (të dhënat e tetorit 2014). Rezervuari i Toyota Mirai mban 5 kg hidrogjen. Kështu, një pikë karburanti do t'ju kushtonte 45 dollarë dhe ishte e mjaftueshme për 480 km sipas metodës së testimit EPA (të dhënat ende nuk janë verifikuar nga EPA, por kjo shifër nuk ka gjasa të jetë më shumë), që përkthehet në 9,38 dollarë. për 100 km. Per krahasim, Toyota Prius do të udhëtojë të njëjtat 100 km, duke shpenzuar 2,76 dollarë dhe Modeli Tesla S - 2,99 dollarë duke përdorur të njëjtën metodologji EPA dhe çmimet mesatare aktuale të SHBA.

Deri në vitin 2017 viti Toyota planet për të sjellë lirim vjetor Mirai deri në 2 100 copë.
Ndërsa ka shumë vlerësime që sugjerojnë se kostoja e hidrogjenit do të bjerë në 3 dollarë / kg (dhe afër çmimit aktual të benzinës) me vëllime më të larta prodhimi, edhe vetë Toyota është më pak optimiste në parashikimet e saj: kostoja e një rezervuari për Mirai do të bjerë në 30 dollarë në të ardhmen. Tani në Shtetet e Bashkuara prodhohen 7.31 milionë kilogramë të edukuar në ditë, rreth 2600 milionë kilogramë në vit. Me një kilometrazh mesatar vjetor prej rreth 21,500 km, do të mjaftonte për 12 milionë makina, domethënë, edhe nëse 10% e të gjitha makinave të reja do të shiteshin në Shtetet e Bashkuara në 10 vjet, prodhimi do të dyfishohej, gjë që nuk do të kishte rezultuar. në një ulje kaq radikale të çmimit.

Impianti i konvertimit të avullit gazit natyror në hidrogjen.
2. Prodhimi i hidrogjenit është më i “ndotur” se prodhimi i energjisë elektrike
Sot, 95% e hidrogjenit prodhohet nga hidrokarburet nga reformimi me avull ose oksidimi i pjesshëm. Mbetjet e gazit natyror ose hidrokarbureve CO 2, i njëjti me të cilin të gjitha vendet po luftojnë miqësisht zhvillimin energji alternative dhe makina alternative... Nëse ju kujtohet se në Evropë dhe Azi, ndryshe nga Shtetet e Bashkuara, nuk ka gaz natyror të vetin për të prodhuar hidrogjen prej tij, atëherë gjithçka bëhet edhe më e trishtuar. Tani përdorimi i hidrogjenit e bën atë të varur drejtpërdrejt nga çmimi i gazit, i cili nuk ndryshon shumë nga varësia nga nafta, ndërsa energjia elektrike prodhohet nga një duzinë burime të ndryshme. Teorikisht, hidrogjeni mund të merret me elektrolizë, por tani një gaz i tillë për Shtetet e Bashkuara do të jetë 3 herë më i shtrenjtë se ai i marrë nga metani. Për më tepër, duke qenë se prodhimi i energjisë elektrike nuk është një proces miqësor me mjedisin, por shndërrimi i energjisë elektrike në hidrogjen, atëherë kthimi nga hidrogjeni në energji elektrike në qelizat e karburantit ka një efikasitet të përgjithshëm të ulët, emetimet do të jenë dukshëm më të larta se sa për automjetet elektrike.

Reaksioni i reformimit të metanit me avull: si
një nënprodukt i CO 2 famëkeq
Për të prodhuar një kilogram hidrogjen, nevojiten 52,5 kWh në një qelizë elektrolitike me efikasitet 75%. Kështu, Toyota Mirai, duke përdorur hidrogjenin e marrë me elektrolizë, do të shpenzojë 54,69 kWh për 100 km. Edhe një Model S i madh, më shumë se 2 tonësh, konsumon 23,75 kWh për 100 km, dhe Mirai është dukshëm më pak dhe nuk mund të mburret me përshpejtimin në 100 km / orë në 4 sekonda. Shto këtu transportin e hidrogjenit, ngjeshjen, ndërtimin e elektrolizuesve, ndërtimin e stacioneve të karburantit me hidrogjen dhe bëhet e qartë se edhe teorikisht kjo nuk është mënyra për të reduktuar emetimet e dëmshme në atmosferë.

Stacioni i mbushjes së hidrogjenit kushton 2 milion dollarë dhe
në gjendje të furnizojë vetëm 30 makina në ditë.
3. Infrastruktura e hidrogjenit është shumë e shtrenjtë dhe e pazhvilluar.
Një stacion mbushjeje hidrogjeni kushton 2 milion dollarë. Kalifornia ka shpenzuar tashmë 100 milionë dollarë për hidrogjen stacionet e karburantit... Çmimi i lartë i stacionit konfirmohet edhe nga burime evropiane, për shembull, vetëm mbështetja shtetërore për një stacion në Britaninë e Madhe është 1 milion £. Mendoni se një stacion i tillë mund të shërbejë qindra makina? Jo, stacionet janë projektuar për maksimum 30 automjete në ditë. Nga njëra anë, nuk është më e nevojshme se ku të merrni të paktën dy, por nga ana tjetër, mbingarkimi i Tesla Motors për 6-12 rafte i kushton kompanisë 100 mijë dollarë - 150 mijë dollarë, dhe një version më i avancuar me Panele diellore tavanë dhe bateri 500 kWh për të kursyer energji diellore në "të tërë" 300 mijë dollarë. Eshtë e panevojshme të thuhet se një stacion i tillë në fakt mund të shërbejë më shumë se njëqind makina në ditë.

Në vetëm një vit, pa asnjë ndihmë nga qeveria, Tesla Motors e bëri
e mundur udhëtime të gjata në Modelin S në Evropën Perëndimore.
Tani ka 13 stacione mbushjeje hidrogjeni në Shtetet e Bashkuara. Në vitin 2015, ata planifikojnë të hapin disa duzina të tjera. Mendoj se nuk do të gabohem nëse them se këto plane kanë ndjekur makinat me hidrogjen në 10 vitet e fundit. E vërtetë, vetëm një Tesla Motors, duke shfrytëzuar një pjesë të fitimeve nga shitja e automjeteve të saj elektrike pa grante qeveritare, në një muaj, dhjetor 2014, hapi 54 superngarkues të saj, 12 prej tyre në Shtetet e Bashkuara, secili me 6-8 stendat e karikimit. Më shumë se 120 superngarkues u hapën në Evropë në një vit, i njëjti numër stacionesh hidrogjeni do të kushtonte një çerek miliardë dollarë.

Hidrogjeni Hyundai tucson kushton 144,400 dollarë, madje edhe kaq e lartë
çmimi nuk do të thotë se nuk subvencionohet nga prodhuesi.
4. Makinat me hidrogjen janë të shtrenjta.
Edhe pse Toyota Mirai do të shitet në treg amerikan për 62,000 dollarë, shumica e ekspertëve pajtohen që ky çmim subvencionohet nga prodhuesi (,) Nuk ka shifra të sakta nga vetë Toyota, por kjo konfirmohet indirekt nga deklarata e kreut të R&D të kompanisë se makinat me qeliza karburanti mund të jenë konkurruese në çmimi me automjete elektrike deri në vitin 2030 dhe kostoja e qelizave të karburantit. Subvencionet e prodhuesit mbështesin gjithashtu qelizën e karburantit 144,400 dollarë Hyundai Tucson të shitur në Korenë e Jugut. Por edhe me një subvencion kaq të madh nga prodhuesi, blerësit nuk nxitojnë të blejnë makina me qeliza karburanti.

Rezervuarët me fibër karboni të ngjeshur nën presion prej 680 atmosferash
hidrogjeni ndodhet nën fundin e Toyota Mirai.
5. Nuk ka asnjë avantazh të vetëm të makinave me hidrogjen ndaj makinave elektrike.
Unë kam renditur tashmë shumicën e mangësive. Do ta lë sigurinë jashtë: megjithëse do të kisha frikë të hipja në dy cilindra hidrogjeni nën fund, prodhuesi pretendon se është i sigurt, kështu që le ta besojmë atë. Le të përpiqemi të gjejmë të paktën disa avantazhe të makinave me hidrogjen ndaj automjeteve elektrike. Rezerva e energjisë? Toyota Mirai - 480 km, Tesla Model S - 424 km, Roadster Tesla Pas përditësimit vitin e ardhshëm do të mund të përzënë pothuajse 640 km, të gjitha shifrat janë sipas të njëjtës metodologji testimi EPA, "mollë dhe mollë", siç thonë ata. Dhe ka gjithashtu hibride plug-in që japin një simbiozë të efikasitetit të automjeteve elektrike me aftësinë për të vozitur me karburant të rregullt në distanca të gjata... Në përgjithësi, rezerva e energjisë pas shfaqjes Tesla tashmë jo një argument.

Tesla Model S P85D përshpejton nga 0 në 100 km/h për 3,3 sekonda, ndërsa
Makinat me hidrogjen janë të kënaqur vetëm me dinamikën e dizelëve më të dobët.
Dinamika? Përshpejtimi i Toyota Mirai (nga 62,000 dollarë në SHBA) nga rreth 10 sekonda në njëqind, makinë elektrike BMW I3 (nga 42,000 dollarë në SHBA) merr të njëjtën shpejtësi në gjashtë sekonda e gjysmë, dhe Modeli S P85D shkon në 100 si McLaren F1. Avantazhi i vetëm mbetet - shpejtësia e karburantit në 3 minuta. Kjo mund të ishte një atu nëse një ditë karburanti me hidrogjen do të bëhej si benzina. Deri në këtë pikë, avantazhi i automjeteve elektrike është karikimi i vazhdueshëm në shtëpi ose në punë ofron një makinë plotësisht të karikuar pa nevojën për të shkuar diku me qëllim. A karikimi i shpejtë Ju lejon të rimbusheni plotësisht gjatë drekës me familjen tuaj kur udhëtoni në distanca të gjata. Nëse mosmarrëveshja është mbi shifrat absolute, një ndryshim i shpejtë i baterisë ju lejon të vazhdoni të vozitni me një "depozitë të plotë" në 1,5 minuta.

Honda gjithashtu planifikon të lançojë një makinë me qeliza karburanti
në fund të vitit 2015, edhe pse deri më tani duket më shumë si një koncept.
Shtrohet një pyetje e arsyeshme: pse atëherë e gjithë kjo për Toyota dhe kompani të tjera. Këtu është e nevojshme të sqarohet se përveç gjigantit japonez, interesi për automjetet me qeliza karburanti në periudha të ndryshme ka lindur vetëm tek Honda, Hyundai dhe gjermanët (Audi, VW, Mercedes, BMW). Pushoni prodhuesit e makinave ishin indiferentë ndaj tyre. Në të njëjtën kohë, një rënie e interesit (, BMW, Hyundai) për makinat me qeliza karburanti dëgjohet gjithnjë e më shumë nga këto kompani. Kështu që,

Dyshoni për të prezantuar së fundmi
koncepti i hidrogjenit Mercedes F 015 drejton fare.
Pse kompanitë e makinave vazhdoni të bëni makina me hidrogjen?
a) Diversifikimi
Projektimi dhe ndërtimi i një prototipi pune mund të kushtojë deri në 1 milion dollarë Krijimi i një koncepti për një shitës makinash është edhe më i lehtë - nuk ka nevojë të vozitësh. Për kompanitë me xhiro dhjetëra miliarda dollarë, kjo është vetëm një pikë në oqean. Dhe befas do të qëllojë, dhe befas është kjo teknologji që do të jetë premtuese në 5 vjet.

b) Bashkëpunimi ndërmjet shoqërive
Honda dhe BMW po bashkëpunojnë në mënyrë aktive me Toyota-n dhe në disa raste do të ishte joetike dhe jo largpamëse të mos e mbështesin atë.

Fiat 500e elektrike shitet vetëm në Kaliforni, SHBA për pajtueshmëri
legjislacionin mjedisor. Në Evropë, askush nuk ka dëgjuar për këtë makinë.
c) Pajtueshmëria me kërkesat mjedisore
Kërkesat mjedisore në vendet e zhvilluara po bëhen më të rrepta çdo vit. Për shembull, për Kaliforninë, disa prodhues po bëjnë automjete elektrike vetëm për t'u përshtatur. Tani legjislacioni ka ndryshuar në mënyrë që prodhimi i një makine në qelizat e karburantit me hidrogjen është bërë 5 herë më fitimprurës se një makinë elektrike. Shtojini kësaj mbështetje për instalimin e një infrastrukture mbushëse me grante të përhershme dhe do të merrni një recetë të gatshme për ekzistencën e makinave që nuk janë të nevojshme nga vetë prodhuesit.

Për 15 vjet, të gjitha automjetet Toyota kanë marrë versione hibride.
d) Marketingu
15 vjet më parë, Toyota krijoi një makinë unike për atë kohë, Toyota hibride Prius. Në fillim, prodhimi i tij ishte edhe joprofitabël për kompaninë, por më vonë shitjet u rritën, çmimi i kostos u ul dhe tani fjala hibrid dhe ekonomi për të gjithë lidhet kryesisht me Toyota-n. Shitjet makina hibride përbëjnë një pjesë të mirë të të ardhurave të kompanisë dhe pas 15 vitesh janë bërë me marzh të lartë. Dhe këtu hyjnë makinat elektrike dhe hibridet plug-in. Në këtë segment, konkurrenca po rritet me shpejtësi, megjithëse pjesa e shitjeve është dukshëm më e vogël se ajo e hibrideve konvencionale. Në të njëjtën kohë, pjesa e hibrideve konvencionale ka filluar të bjerë, dhe automjetet elektrike dhe hibridet plug-in po rriten çdo vit. Në të njëjtën kohë, Toyota nuk ka ndonjë zhvillim serioz në këtë segment.

Çfarë duhet bërë? Kjo është e drejtë, ju duhet të bëni një "poker face", të thoni që të gjitha këto janë marrëzi dhe pastaj të shesësh Prius

Zhvilluesi i parë që prezantoi një motor hidrogjeni për një makinë për publikun e gjerë ishte Toyota. Në vitin 1997, ata prezantuan FCHV SUV, i cili më pas nuk u lançua kurrë.

Kompani të tjera po kryejnë kërkime sot, ndër to:

• Motor Honda,
• Volkswagen,
• Motorë të përgjithshëm,
• Daimler AG,
• Ford Motor,
• BMW dhe kështu me radhë.

Si funksionon një motor me hidrogjen?

Makinat me hidrogjen mund të ndahen në tre grupe:

• një makinë me dy transportues energjie, me një motor shumë efikas që mund të funksionojë me hidrogjen të pastër dhe një përzierje të tij. Efikasiteti i një motori të tillë është 90–95%, ndërsa efikasiteti i një motori me naftë është 50%, dhe një motori me benzinë ​​është 35%. Këto automjete janë në përputhje me standardin Euro-4;
• një makinë hidrogjeni me një motor elektrik të integruar që fuqizon qelizën kryesore të karburantit të instaluar në bord. Tani janë krijuar makina me një efikasitet më të lartë se 75%;
• makina konvencionale që funksionojnë me përzierje ose hidrogjen të pastër. Shkarkimi është shumë më i pastër, dhe efikasiteti "rritet" me rreth 20%.

Si funksionon një motor me hidrogjen? Ekzistojnë 2 lloje të termocentraleve sipas parimit të funksionimit:

• motorët me hidrogjen djegia e brendshme... Përdoret një motor rrotullues;
• termocentralet në qelizat e hidrogjenit të karburantit - bazohet parimi i tyre i funksionimit reaksion kimik... Trupi i qelizës ka një membranë që përcjell vetëm protone dhe ndan dhomat me elektroda - anodë dhe katodë. Hidrogjeni furnizohet në dhomën e anodës, oksigjeni furnizohet në dhomën e katodës. Elektrodat janë të veshura me një shtresë katalizatore si platini. Hidrogjeni molekular humbet elektronet kur ekspozohet ndaj një katalizatori. Protonet barten përmes membranës në katodë; nën ndikimin e një katalizatori, uji formohet si rezultat i lidhjes me elektronet. Elektronet largohen nga dhoma e anodës në qark elektrik që është e lidhur. Kjo gjeneron një rrymë për të fuqizuar motorin.

Dinjiteti motor hidrogjeni:

• produkti i djegies së hidrogjenit është uji. Kjo do të thotë se është karburanti më miqësor ndaj mjedisit;
• fuqia, reagimi i mbytjes dhe treguesit e tjerë të motorit janë më të larta se ai standard - energjia elektrike i siguron ato plotësisht;
• niveli i ulët i zhurmës;
• lehtësia e mirëmbajtjes - nuk nevojitet transmetim i ndërlikuar dhe ka më pak pjesë fërkime;
• çmim i ulët;
• konsumi më i ulët i karburantit dhe shpejtësi e lartë mbushje me karburant;
• rezervë më e lartë e energjisë;
• hidrogjeni ka potencial të madh si formë alternative karburanti, pasi mund të merret nga burime të ndryshme, duke përfshirë energjinë diellore ose erën;
• lënda e parë kryesore - uji - është falas.

Disavantazhet e një motori me hidrogjen:

• Përdorimi qelizat e karburantit v motor konvencionalështë i mbushur me zjarr ose shpërthim për shkak të pajisjes së tij.
• Kostoja e tyre është gjithashtu shumë e lartë.
• Pesha e makinës rritet si rezultat i përdorimit të konvertuesve të rrymës dhe baterive të fuqishme.
• Procesi i marrjes së hidrogjenit nga uji nuk është ende i lirë, siç është edhe transporti i karburantit të ri.
• Parashikuar dhe problemet ekologjike- një rritje në sasinë e hidrogjenit në atmosferë mund të ndikojë negativisht në shtresën e ozonit të Tokës.
• - gjithashtu e dëmshme për mjedisi procesi.
• Një nga problemet me automjetet me hidrogjen është cmim i larte platini, i cili është i nevojshëm për një reaksion kimik në një motor.
• Mungesa e stacioneve të mbushjes me hidrogjen i bën makinat me hidrogjen jokonkurruese në krahasim me makinat konvencionale.
• Çështja e ruajtjes nuk është zgjidhur. Deri më sot, propozohet të ruhet në formë të lëngshme ose nën shtypje e lartë por kërkimet janë në vazhdim.

Qelizat e karburantit me hidrogjen

V vite të ndryshme Janë përdorur qelizat e karburantit me hidrogjen:

• për traktorë,
• lokomotiva,
• nëndetëset,
• helikopterë,
• në një makinë golfi,
• në një motoçikletë.

Makinat dhe autobusët me hidrogjen përdorin qeliza të membranës së shkëmbimit të protonit (PEM) dhe janë kompakte dhe të lehta.

Makinë me hidrogjen

• Toyota që zbut hidrogjenin, Fuel Cell Sedan, i sjell rehati dhe hapësirë ​​modelit standard. Për të rritur hapësirën në ndarjen e pasagjerëve dhe bagazhin, rezervuarët e hidrogjenit të kompresuar janë vendosur në dyshemenë e automjetit. Makina është e destinuar për pesë pasagjerë, çmimi do të jetë 67,500 dollarë.
• Teknologjitë hapësinore në jetën e përditshme. BMW Hydrogen 7 ka provuar tashmë aftësitë e saj në praktikë, rreth njëqind makina BMW Hidrogjeni 7 është testuar nga personalitete të shquara në kulturë, politikë, biznes dhe media. Përvoja e testimit në kushte reale ka treguar se kalimi në hidrogjen është plotësisht i pajtueshëm me komoditetin, dinamikën dhe sigurinë që do të prisnit nga një BMW. Makina mund të kalojë nga një lloj karburanti në tjetrin. Shpejtesi maksimale 229 km/h.
• Gjeneratori i energjisë Honda FCX Clarity. Sipas zhvilluesve, të gjitha pajisjet shtëpiake mund të lidhen me një transformator dhe të furnizohen me energji elektrike. Rezervuarët e hidrogjenit janë nën sediljet e pasme, dhe pas një mbushjeje të plotë do të zgjasë 500 km. Çmimi nga 62807 dollarë.
• Disa autobusë MAN funksionojnë me hidrogjen.

Motorët e hidrogjenit të së ardhmes

• General Motors (GM) dhe Honda Motor kanë filluar partneritete të reja në sektorin e automobilave. Dy kompanitë planifikojnë të zhvillojnë bashkërisht qelizat e karburantit me hidrogjen gjatë shtatë viteve të ardhshme. Shkëmbimi i njohurive do të ndihmojë në uljen e kostove të teknologjisë dhe do ta bëjë përgjigjen ndaj kërkesës në rritje globale për reduktimin e emetimeve si synimin kryesor, standardi Euro 4 ka një kornizë strikte.
• Termocentrali i makinës mund të shërbejë edhe si termocentral për shtëpinë duke i dhënë energji për 5 ditë.
• Çdo prodhues në së shpejti pret të shesë të paktën një mijë eko-makina në vit, me një çmim të pritshëm prej 97,000 dollarë.
• Deri në vitin 2050, hidrogjeni si burim karburanti do të mbulojë një të tretën e energjisë së prodhuar.

Por Elon Musk (kreu i SpaceX dhe Tesla) është jashtëzakonisht kritik ndaj karburantit të ri, duke marrë parasysh krijimin e tij marifet marketingu... Musk tha se përdorimi i teknologjisë nuk do të zgjidhë problemet reale të transportit dhe se në bateri litium-jon dendësia e ruajtjes së energjisë tejkalon të gjitha zhvillimet e hidrogjenit. Çfarë mendoni ju?

Shitjet Makinë Toyota Mirai (japonisht për "të ardhmen") - makina e parë e prodhimit në botë me një motor hidrogjeni. Çmimi i artikujve të rinj është 7,236,000 jen (afërsisht 61,100 dollarë), ndërsa qeveria japoneze subvencionon blerjen prej 2.02 milion jen (pak më shumë se 17,000 dollarë). Sipas planeve të kompanisë, shitjet do të fillonin në pranverën e vitit 2015, megjithatë, duke qenë se numri i porosive paraprake i tejkaloi pritshmëritë, u vendos që data të shtyhej për një datë të hershme.

Mirai është një sedan me katër dyer i fuqizuar nga një motor elektrik 151 kuaj fuqi. sek., duke marrë energji nga një konvertues, substanca fillestare e të cilit është hidrogjeni, i ruajtur në dy rezervuarë me fibër karboni nën një presion prej 70 MPa. Oksigjeni i nevojshëm për reaksionin kimik furnizohet drejtpërdrejt nga radiatori i makinës ndërsa ajo është në lëvizje. Mjafton një mbushje me karburant për një kilometrazh prej 480 km, ndërsa karburanti me 5 kilogramë (170 litra) hidrogjen zgjat rreth 3 minuta. Mirai ka një shpejtësi maksimale prej 111 mph (rreth 180 km/h), ndërsa i duhen 9 sekonda për të përshpejtuar në 100 km/h.

Nën kapuçin e Mirait

Në Evropë, makina do të prezantohet zyrtarisht në Motor Show në Gjenevë, dhe në Amerikë shitjet do të fillojnë në fund të vitit të ardhshëm me një çmim prej 57,500 dollarë (që është i krahasueshëm me idenë e Elon Musk - makina elektrike Tesla) vetëm në Kaliforni dhe vetëm në shumën prej 200 kopjesh - për ky moment Nuk ka stacione karburanti hidrogjeni në Shtetet e Bashkuara dhe Toyota, së bashku me Air Liquide, planifikon të ndërtojë 12 prej tyre deri në fillimin e shitjeve - çmimi i një stacioni është 7.2 milion dollarë. Çmimi përfundimtar për një makinë, duke marrë parasysh llogaria e të gjitha zbritjeve dhe subvencioneve qeveritare, pritet të jetë 45,000 dollarë ...

Brenda Mirait

Përveç qëllimit të tij të drejtpërdrejtë, termocentrali i një makine mund të shërbejë edhe si një lloj termocentrali në shtëpi për shtëpinë: inxhinierët pretendojnë se me ndihmën e Sistemit të ngritjes së energjisë që ata kanë zhvilluar, një shtëpi mesatare japoneze mund të furnizohet me energji elektrike. nga energjia elektrike e prodhuar për 5 ditë. Është interesante të theksohet se ideja e këtij përdorimi jo standard të makinës lindi nga rreziqet e konsiderueshme të fatkeqësive në Japoni, kur cunami lë qytete të tëra pa energji elektrike.

Pavarësisht nëse ka arsye për t'u shqetësuar Elona Musk, TASS, duke iu referuar ish-ministrit të Arabisë Saudite, Ahmed Zaki Yamani, vëren se "epokës së naftës po i vjen fundi":

Si rezultat i përhapjes së burimeve alternative, kërkesa për naftë do të bjerë. Në fushën e prodhimit të energjisë elektrike, ajo tashmë po zëvendësohet nga instalimet bërthamore dhe të erës. Për transport, nafta është ende e nevojshme, por kërkesa edhe atje po bie për shkak të përhapjes në rritje të hibrideve dhe makina elektrike... Epoka e naftës më në fund do të përfundojë nëse është e mundur që praktikisht të futet karburanti i hidrogjenit dhe të prodhohet me çmim të ulët”.

Kompanitë e automjeteve po zhvillojnë lloje të reja motorësh për makinat e së ardhmes. Dikush vë baste për motorët elektrikë dhe dikush zhvillon motorë hidrogjeni. Konsideroni një motor hidrogjeni dhe përfitimet e tij.

Si punon?

Makina ndezur karburant hidrogjen ka një të ashtuquajtur qelizë karburanti ose, shkencërisht, një gjenerator elektrokimik. Kjo është një lloj baterie "e përjetshme", brenda së cilës ka një reagim të oksidimit të hidrogjenit dhe prodhimi është avulli i pastër i ujit, azoti dhe energjia elektrike. ato. shter i tillë makinë me hidrogjen miqësore me mjedisin, përmban zero dioksid karboni CO2.

Një automjet me qeliza karburanti është në thelb një automjet elektrik. Vetëm me një bateri më kompakte: kapacitet bateri litium-jon 10 herë më i vogël se një makinë elektrike konvencionale. Këtu, bateria nevojitet vetëm si një tampon për ruajtjen e energjisë nga frenimi rigjenerues dhe për fillimet e shpejta të ftohta.

Fakti është se burimi kryesor i energjisë - blloku i qelizave të karburantit - nuk fillon të funksionojë menjëherë. Në prototipet e para makina me hidrogjen kjo zgjati rreth një orë e gjysmë. Në ato moderne - jo më shumë se 2 minuta për të filluar konvertimin e hidrogjenit dhe ajrit në avull uji, azot dhe energji elektrike. Por për t'u ngrohur për temperatura e punës, kur efikasiteti i instalimit arrin 90%, zgjat nga 15 minuta deri në një orë, në varësi të temperaturës së ambientit.

Cilindrat ruajnë 5 kg hidrogjen, duke siguruar një distancë lundrimi deri në 500 km. Mbushje e plotë me karburant cilindrat do të zgjasin tre minuta.

Disavantazhet kryesore

Disavantazhi kryesor është kostoja e lartë. Përveç gjeneratorit elektrokimik, i cili kur prodhim ne mase mund të kushtojë më pak se bateritë për automjetet elektrike, dhe ende kanë nevojë për rezervuarë të qëndrueshëm dhe të lehtë. Për këtë, përdoret fibra e shtrenjtë e karbonit.

Tjetra defekt serioz- efikasitetit të energjisë. Nëse përdorni hidrogjen sa më shpejt e ndërmjetme në zinxhirin e shpërndarjes së energjisë nga termocentrali në rrotat e makinës, atëherë efikasiteti do të jetë jo më shumë se 30%, duke marrë parasysh humbjet për pompimin dhe ftohjen e hidrogjenit përpara karburantit. Ndryshe nga 70-80% për automjetet elektrike.

Nëse hidrogjeni merret nga gazi shoqërues i naftës, atëherë efikasiteti bëhet pakrahasueshëm më i lartë - deri në 70%. Vërtetë, me koston e emetimeve të dioksidit të karbonit.

Nëse tani po prodhojmë makina me motorë hidrogjeni, ku mund të marrim karburant? Në Evropë, numri i stacioneve të karburantit me hidrogjen mund të llogaritet nga njëra anë, nuk i kemi fare. Për raste të tilla, inxhinierët shpikën një motor bivalent që mund të funksionojë njëkohësisht me karburant hidrogjen dhe benzinë. Tani pronari kjo makinë nuk do të varet nga prania e karburantit hidrogjen në stacionin e karburantit.

E shihni, në pesë deri në dhjetë vjet, kur numri i stacioneve të karburantit me hidrogjen në Evropë të rritet, atëherë makinat me hidrogjen do të marrin jetë. Deri më tani, realitetet e sotme nuk janë rozë. Merrni, për shembull, koston e një makine në qeliza thjesht hidrogjeni - ajo tejkalon koston makinë e zakonshme pothuajse dyfishuar. Dhe 20 për qind versione hibride në anë të rrugës.

Industria moderne e automobilave po zhvillohet me një theks në prodhimin e automjeteve më miqësore me mjedisin. Kjo është për shkak të luftës që po shpaloset në të gjithë botën për pastërtinë e ajrit atmosferik duke reduktuar emetimet e dioksidit të karbonit. Rritja e vazhdueshme e çmimit të benzinës po i detyron edhe prodhuesit të kërkojnë burime të tjera energjie. Shumë shqetësime kryesore të automobilave po lëvizin gradualisht në prodhim serik makinat që funksionojnë karburant alternativ, e cila në një të ardhme shumë të afërt do të çojë në shfaqjen në autostradat botërore të një numri të mjaftueshëm jo vetëm makinash elektrike, por edhe makinash me motorë me karburant hidrogjeni.

Si funksionojnë makinat me hidrogjen

Një makinë që funksionon me hidrogjen është projektuar për të reduktuar emetimet atmosferike të dioksidit të karbonit, si dhe papastërtitë e tjera të dëmshme. Përdorimi i hidrogjenit për të shtyrë një rrotë automjeti, ndoshta në dy mënyra të ndryshme:

• përdorimi i një motori me djegie të brendshme me hidrogjen (VDVS);
• instalimi i fuqisë njësi elektrike duke punuar nga elementet e hidrogjenit(VE).

Motori me djegie të brendshme është një analog i motorëve të përdorur gjerësisht sot, për të cilët propani është karburanti. Është ky model motori që është më i lehtë për t'u rikonfiguruar për të funksionuar me hidrogjen. Parimi i tij i funksionimit është i njëjtë me atë të motor benzine, vetëm hidrogjeni i lëngshëm hyn në dhomën e djegies në vend të benzinës. Një makinë me VE është, në fakt, një makinë elektrike. Hidrogjeni këtu vepron vetëm si lëndë e parë për gjenerimin e energjisë elektrike, e cila është e nevojshme për të drejtuar një motor elektrik.

Qeliza e hidrogjenit përbëhet nga pjesët e mëposhtme:

• byk;
• një membranë që lejon të kalojnë vetëm protonet - e ndan kapacitetin në dy pjesë: anodë dhe katodike;
• një anodë e veshur me një katalizator (paladium ose platin);
• katodë me të njëjtin katalizator.

Parimi i funksionimit të SE bazohet në një reaksion fiziko-kimik, i cili përbëhet nga sa vijon:

Kështu, kur makina është në lëvizje, nuk lëshohet dioksid karboni, por vetëm avujt e ujit, energjia elektrike dhe oksidi nitrik.

Karakteristikat kryesore të makinave me hidrogjen

Lojtarët kryesorë në tregun e automobilave kanë tashmë prototipe të produkteve të tyre që përdorin hidrogjenin si lëndë djegëse. Ju tashmë mund të nënvizoni patjetër karakteristikat teknike individuale të makinave të tilla:

• shpejtësia maksimale deri në 140 km / orë;
• kilometrazhi mesatar nga një pikë karburanti është 300 km (disa prodhues, për shembull, Toyota ose Honda, pretendojnë dyfishin e shifrës - përkatësisht 650 ose 700 km, vetëm me hidrogjen);
• koha e përshpejtimit në 100 km / orë nga zero - 9 sekonda;
• kapaciteti i termocentralit deri në 153 kuaj fuqi.

Parametra mjaft të mirë edhe për motorët me benzinë. Nuk ka pasur ende një anim në drejtim të një motori me djegie të brendshme që përdor H2 të lëngshëm ose makina me energji të erës, dhe nuk është e qartë se cili prej këtyre llojeve të motorëve do të arrijë më të mirën. karakteristikat teknike dhe treguesit ekonomikë. Por sot ka më shumë modele makinerish me një makinë elektrike, të mundësuar nga VE, të cilat ofrojnë efikasitet më të madh. Edhe pse konsumi i hidrogjenit për 1 kW energji është më i vogël në motorin me djegie të brendshme.

Për më tepër, ri-pajisja e motorit me djegie të brendshme për hidrogjen për të rritur efikasitetin kërkon një ndryshim në sistemin e ndezjes së instalimit. Problemi i djegies së shpejtë të pistonëve dhe valvulave nuk është zgjidhur ende për shkak të më shumë temperaturë të lartë djegia e hidrogjenit. Gjithçka do të vendoset këtu zhvillim të mëtejshëm të dyja teknologjitë, si dhe dinamikën e çmimeve gjatë kalimit në prodhimin masiv.

Të mirat dhe të këqijat e një makine me hidrogjen

Ndër avantazhet kryesore të automjeteve me hidrogjen janë:

• mirëdashësi e lartë mjedisore, e cila konsiston në mungesën e shumicës substancave të dëmshme në shter, tipike për funksionimin e një motori me benzinë, - dioksidi i karbonit dhe monoksidi i karbonit, oksidi dhe dioksidet e squfurit, aldehidet, hidrokarburet aromatike;
• më shumë efikasitet të lartë, krahasuar me makinat me benzinë;

• nivel më i ulët i zhurmës nga funksionimi i motorit;
• mungesa e sistemeve komplekse, jo të besueshme të furnizimit me karburant dhe ftohjes;
• mundësia e përdorimit të dy llojeve të karburantit.

Për më tepër, automjetet e pajisura me motorë me djegie të brendshme kanë më pak peshë dhe vëllim më të dobishëm, pavarësisht nevojës për të instaluar cilindra karburanti.

Disavantazhet e automjeteve me hidrogjen përfshijnë:

• madhësia e termocentralit gjatë përdorimit të qelizave të karburantit, gjë që redukton manovrimin e automjetit;
• kostoja e lartë e vetë elementëve të hidrogjenit për shkak të paladiumit ose platinit të tyre përbërës;
• papërsosmëria e projektimit dhe pasiguria në materialin për prodhimin e rezervuarëve të karburantit të hidrogjenit;
• mungesa e teknologjisë së ruajtjes së hidrogjenit;
• mungesa e karburantit me hidrogjen, infrastruktura e së cilës është shumë dobët e zhvilluar në të gjithë botën.

Megjithatë, me kalimin në prodhimin masiv të makinave të pajisura me hidrogjen termocentralet, shumica e këtyre mangësive me shumë mundësi do të eliminohen.

Cilat makina që përdorin hidrogjen po prodhohen tashmë

Prodhuesit kryesorë të makinave në botë si BMW, Mazda, Mercedes, Honda, MAN dhe Toyota, Daimler AG dhe General Motors janë të angazhuar në prodhimin e makinave me karburant hidrogjeni. Ndër modele eksperimentale, dhe disa prodhues tashmë kanë të vogla, ka makina që funksionojnë vetëm me hidrogjen, ose me mundësinë e përdorimit të dy llojeve të karburantit, të ashtuquajturat hibride.

Modelet e hidrokarbureve tashmë janë duke u prodhuar, si:

• Ford Focus FCV;
• hidrogjen Mazda RX-8;
• Mercedes-Benz A-Class;
• Honda FCX;
• Toyota Mirai;
• Autobusët NJERI Luan Autobusi i qytetit dhe Ford E-450;
• hibride automjeteve dy-karburantit BMW Hydrogen 7.

Sot mund të themi me siguri se, pavarësisht nga vështirësitë ekzistuese (e reja gjithmonë e bën rrugën e saj me vështirësi), e ardhmja i përket më shumë makina miqësore me mjedisin... Automakinat me karburant hidrogjeni do të arrijnë në konkurrencë e denjë automjetet elektrike.