Как работает водородный двигатель и какие у него перспективы

Автомобили с водородными двигателями называют главными конкурентами электрокаров. Но у технологии пока что немало минусов, и, например, основатель Tesla Илон Маск называет ее «тупой и бесполезной». Прав он или нет?

С 2018 года в ЕС действует запрет на дизельные автомобили новейшего поколения в населенных пунктах [1]. Это стало поворотным моментом в развитии рынка электрокаров, а также — гибридных и водородных двигателей.

Великобритания еще в 2017-м высказывалась за полный запрет бензиновых авто к 2040 году. Тогда же, если верить исследованию Bloomberg New Energy Finance [2], на электрокары будет приходиться 35% от всех продаж автомобилей. Уже к 2030 году Jaguar и Land Rover планируют довести число электрокаров в своих линейках до 100% [3]. Часть из них тоже работает на водороде.

История развития рынка водородных двигателей

Первый двигатель, работающий на водороде, придумал в 1806 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз [4]. Он получал водород при помощи электролиза воды.

Первый патент на водородный двигатель выдали в Великобритании в 1841 году [5]. В 1852 году в Германии построили двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который работал на воздушно-водородной смеси. Еще через 11 лет французский изобретатель Этьен Ленуар сконструировал гиппомобиль [6], первые версии которого работали на водороде.

В 1933 году норвежская нефтегазовая и металлургическая компания Norsk Hydro Power переоборудовала [7] один из своих небольших грузовиков для работы на водороде. Химический элемент выделялся за счет риформинга аммиака и поступал в ДВС.

В Ленинграде в период блокады на воздушно-водородной смеси работали около 600 аэростатов. Такое решение предложил военный техник Борис Шепелиц, чтобы решить проблему нехватки бензина. Он же переоборудовал 200 грузовиков ГАЗ-АА для работы на водороде.

Первый транспорт на водороде выпустила в 1959 году американская компания Allis-Chalmers Manufacturing Company — это был трактор [8].

Первым автомобилем на водородных топливных элементах стал Electrovan от General Motors 1966 года. Он был оборудован резервуарами для хранения водорода и мог проехать до 193 км на одном заряде. Однако это был единичный демонстрационный экземпляр, который передвигался только по территории завода.

В 1979-м появился первый автомобиль BMW с водородным двигателем. Толчком к его созданию послужили нефтяные кризисы 1970-х, и по их окончании об идее альтернативных двигателей забыли вплоть до 2000-х годов.

В 2007 году та же BMW выпустила ограниченную серию автомобилей Hydrogen 7, которые могли работать как на бензине, так и на водороде. Но машина была недешевой, при этом 8-килограммового баллона с газом хватало всего на 200-250 км.

Первой серийной моделью автомобиля с водородным двигателем стала Toyota Mirai, выпущенная в 2014 году. Сегодня такие модели есть в линейках многих крупных автопроизводителей: Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford и других.

Toyota Mirai 2016 года выпуска

Как работает водородный двигатель?

На специальных заправках топливный бак заправляют сжатым водородом. Он поступает в топливный элемент, где есть мембрана, которая разделяет собой камеры с анодом и катодом. В первую поступает водород, а во вторую — кислород из воздухозаборника.

Каждый из электродов мембраны покрывают слоем катализатора (чаще всего — платиной), в результате чего водород начинает терять электроны — отрицательно заряженные частицы. В это время через мембрану к катоду проходят протоны — положительно заряженные частицы. Они соединяются с электронами и на выходе образуют водяной пар и электричество.

Схема работы водородного двигателя

По сути, это — тот же электромобиль, только с другим аккумулятором. Емкость водородного аккумулятора в десять раз больше емкости литий-ионного. Баллон с 5 кг водорода заправляется около 3 минут, его хватает до 500 км.

Как работает водородный двигатель внутри Toyota Mirai

Где применяют водородное топливо?

• В автомобилях с водородными и гибридными двигателями. Такие уже выпускают Toyota, Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford, Nissan, Daimler;
• В поездах. Первый такой был выпущен в Германии компанией Alstom и ходит по маршруту Букстехуде — Куксхафен;
• В автобусах: например, в городских низкопольных автобусах марки MAN.
• В самолетах. Первый беспилотник на водороде выпустила компания Boeing, внутри — водородный двигатель Ford;
• На водном транспорте. Siemens выпускает подводные лодки на водороде, а в Исландии планируют перевести на водородное топливо все рыболовецкие суда;
• Во вспомогательном транспорте. Водород используют в электрокарах для гольфа, складских погрузчиках, сервисных автомобилях логистических компаний и аэропортов;
• В энергетике. Электростанции мощностью от 1 до 5 кВт, работающие на водороде, могут обеспечивать теплом и энергией небольшие города и отдельные здания. Например, после аварии на Фукусиме в 2018 году Япония активнее начала переходить на водородную энергетику [9], планируя перевести на водород 1,4 млн электрогенераторов;
• В смесях с обычным топливом. Например, с дизельным или газовым — чтобы удешевить производство.

Плюсы водородного двигателя

• Экологичность при использовании. Водородный транспорт не выбрасывает в атмосферу диоксид углерода;
• Высокий КПД. У двигателя внутреннего сгорания (ДВС) он составляет около 35%, а у водородного — от 45%. Водородный автомобиль сможет проехать на 1 кг водорода в 2,5-3 раза больше, чем на эквивалентном ему по энергоемкости и объему галлоне (3,8 л) бензина;
• Бесшумная работа двигателя;
• Более быстрая заправка — особенно в сравнении с электрокарами;
• Сокращение зависимости от углеводородов. Водородным двигателям не нужна нефть, запасы которой не бесконечны и к тому же сосредоточены в нескольких странах. Это позволяет нефтяным государствам диктовать цены на рынке, что невыгодно для развитых экономик.

Минусы водородного двигателя

• Высокая стоимость. Галлон бензина в США стоит около $3,1 [10], а эквивалентный ему 1 кг водорода — $8,6. Водородные батареи содержат платину — один из самых дорогих металлов в мире. Дополнительные меры безопасности также делают двигатель дорогим: в частности, специальные системы хранения и баки из углепластика, чтобы избежать взрыва.
• Проблемы с инфраструктурой. Для заправки водородом нужны специальные станции, которые стоят дороже, чем обычные.
• Не самое экологичное производство. До 95% сырья для водородного топлива получают из ископаемых [11]. Кроме того, при создании топлива используют паровой риформинг метана, для которого нужны углеводороды. Так что и здесь возникает зависимость от природных ресурсов.
• Высокий риск. Для использования в двигателях водород сжимают в 850 раз [12], из-за чего давление газа достигает 700 атмосфер. В сочетании с высокой температурой это повышает риск самовоспламенения.

Водород обладает высокой летучестью, проникает даже в небольшие щели и легко воспламеняется. Если он заполнит собой весь капот и салон автомобиля, малейшая искра вызовет пожар или взрыв. Так, в июне 2019 года утечка водорода привела к взрыву на заправке в Норвегии. Сила ударной волны была сопоставима с землетрясением в радиусе 28 км. После этого случая водородные АЗС в Норвегии запретили

Водород для топлива можно получать разными способами. В зависимости от того, насколько они безвредны, итоговый продукт называют [13] «желтым» или «зеленым». Желтый водород — тот, для которого нужна атомная энергия. Зеленый — тот, для которого используют возобновляемые ресурсы. Именно на этот водород делают ставку международные организации.

Самый безвредный способ — электролиз, то есть, извлечение водорода из воды при помощи электрического тока. Пока что он не такой выгодный, как остальные (например, паровая конверсия метана и природного газа). Но проблему можно решить, если сделать цепочку замкнутой — пускать электричество, которое выделяется в водородных топливных элементах для получения нового водорода.

Водородный транспорт в России

В России в 2014 году появился свой производитель водородных топливных ячеек — AT Energy. Компания специализируется на аккумуляторных системах для дронов, в том числе военных. Именно ее топливные ячейки использовали для беспилотников, которые снимали Олимпиаду-2014 в Сочи.

В 2019 году Россия подписала Парижское соглашение по климату, которое подразумевает постепенный переход стран на экологичные виды топлива.

Чуть позже «Газпром» и «Росатом» подготовили совместную программу развития водородной технологии на десять лет.

Главный фактор, который может обеспечить России преимущество на рынке водорода — это богатые запасы пресной воды [14] за счет внутренних водоемов, тающих ледников Арктики и снегов Сибири. Вблизи последних уже есть добывающая инфраструктура от «Роснефти», «Газпрома» и «Новатэка».

В конце 2020 года власти Санкт-Петербурга анонсировали [15] запуск каршеринга на водородном топливе совместно с Hyundai. В случае успеха проект расширят и на другие крупные города России.

Перспективы технологии

Вокруг водородных двигателей немало противоречивых заявлений. Одни безоговорочно верят в их будущее — например, Арнольд Шварценеггер еще в 2004 году, будучи губернатором Калифорнии, обещал [16], что к 2010 году весь его штат будет покрыт «водородными шоссе». Но этого так и не произошло. В этом отчасти виноват глобальный экономический кризис: автопроизводителям пришлось выживать в тяжелейших финансовых условиях, а подобные технологии требуют больших и долгосрочных вложений.

Другие, напротив, критикуют технологию за ее очевидные недостатки. Так, основатель Tesla Илон Маск назвал водородные двигатели «ошеломляюще тупой технологией» [17], которая по эффективности заметно уступает электрическим аккумуляторам. Отчасти он прав: сегодня водородным автомобилям приходится конкурировать с электрокарами, гибридами, транспортом на сжатом воздухе и жидком азоте. И пока что до лидерства им очень далеко.

С одной стороны, в Европе Toyota Mirai II стоит несколько дешевле, чем Tesla Model S (€64 тыс. против €77 тыс.) [18]. Полная зарядка водородного автомобиля занимает около 3 минут — против 30-75 минут для электрокара. Однако вся разница — в обслуживании: Toyota Mirai вмещает 5 кг водородного топлива [19] по цене $8-9 за кг. Таким образом, полный бак обойдется в $45, и его хватит на 500 км — получаем около $9 за 100 км пробега. Для Tesla Model S те же 100 км обойдутся всего в $3.

Но у водородного топлива есть существенное преимущество перед электрическими аккумуляторами — долговечность. Если аккумулятора в электрокаре хватает на три-пять лет, то водородной топливной ячейки — уже на восемь-десять лет. При этом водородные аккумуляторы лучше приспособлены для сурового климата: не теряют заряд на морозе, как это происходит с электрокарами.

Есть еще одна перспективная сфера применения водородного топлива — стационарное резервное питание: ячейки с водородом могут снабжать энергией сотовые вышки и другие небольшие сооружения. Их можно приспособить даже для энергоснабжения небольших автономных пунктов вроде полярных станций. В этом случае можно раз в год наполнять газгольдер, экономя на обслуживании и транспорте.

Основной упрек критиков — дороговизна водородного топлива и логистики. Однако Международное энергетическое агентство прогнозирует, что цена водорода к 2030 году упадет минимум на 30% [20]. Это сделает водородное топливо сопоставимым по цене с другими видами [21].

Если вспомнить, как развивался рынок электрокаров, то его росту способствовали три главных фактора:

1. Лобби со стороны развитых государств: в США [22], ЕС [23], Японии [24], России [25] и других странах приняты законы в поддержку экологичного транспорта.
2. Удешевление аккумуляторов: согласно исследованию Bloomberg New Energy Finance, за последние десять лет цены на литий-ионные аккумуляторы упали с $1200 до $137 за кВт·ч.
3. Развитие инфраструктуры: специальные электрозарядные станции и зарядки в крупных бизнес-центрах, на парковках ТЦ и аэропортов.

Водородные двигатели ждет примерно тот же сценарий. В Toyota видят главные перспективы [26] для водородных двигателей в компактных автомобилях, а также в среднем и премиум-классе. Пока что производство не вышло на тот уровень, чтобы бюджетные модели работали на водороде и оставались рентабельными. Современные водородные машины стоят вдвое дороже обычных [27] и на 20% больше, чем гибридные.

Согласно прогнозу Markets&Markets [28], к 2022 году объем мирового производства водорода вырастет со $115 до $154 млрд. Остается главный вопрос: как быть с инфраструктурой? Чтобы водородные двигатели стали массовыми, нужны сети заправок, трубопроводы для топлива, отлаженные логистические цепочки. Все это пока только зарождается. Но и тут есть позитивные сдвиги: например, канадская Ballard Power по заказу китайского Министерства транспорта запустила пилотный проект, в рамках которого водородное топливо можно будет заливать в обычные АЗС.

Автомобили на водороде пока приносят убытки владельцам

Многие компании уже заявили о планах перевода своего транспорта на водород / Nick Carey / Reuters

Максимальный прирост потребления водорода в мире ожидается в транспорте: к 2030 г. спрос здесь может увеличиться со 140 000 т сейчас до 14 млн т в год. Об этом говорится в обзоре НРА, с которым ознакомились «Ведомости».

Но водород остается «крайне неудобным газом» для транспорта и есть риск, что прогнозы по его применению в секторе не сбудутся, вытекает из исследования. Эксперты НРА отмечают «высокую стоимость, размеры оборудования и отсутствие инфраструктуры» и добавляют, что «топливный элемент, работающий на водороде, имеет очень ограниченный ресурс».

Но многие компании уже заявили о планах перевода своего транспорта на водород. А почти все крупные автопроизводители (Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford, Nissan, Daimler и др.) намерены начать выпускать технику на водороде. К осени 2021 г., по данным НРА, в мире было продано около 11 200 водородомобилей. Для сравнения: продажи электромобилей в первом полугодии 2021 г. составили около 2,6 млн шт.

По словам управляющего директора рейтинговой службы НРА Сергея Гришунина, в США транспорт на водородных топливных ячейках пока дорог в обслуживании: около $240 на 100 км, из которых 49% составляют затраты на амортизацию и 51% – операционные затраты. Электромобиль обходится в $166 на 100 км, а автомобиль с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) – в $125, добавил эксперт.

Дороговизна водородных машин связана с высокой стоимостью энергомодуля, поясняет он. «Энтузиасты считают, что уже к 2027 г. цена владения для водородомобиля, электрокара и машин с ДВС станет сопоставимой», – отметил Гришунин. Риск того, что ожидания могут не сбыться, по его словам, заключается в возможном резком подорожании платины (используется в топливных элементах). Увеличение потребности в ней, по мнению эксперта, может спровоцировать резкий рост цен на платиноиды, сопоставимый с восьмикратным «палладиевым ценовым рывком», наблюдавшимся при массовом переводе на этот металл автокатализаторов.

В мире развивается также пассажирский городской и грузовой транспорт на водороде. В 2021 г. в Китае продали 993 водоробуса, в Германии в 2020 г. начали эксплуатировать первые 10 водородных автобусов. На железной дороге водородные топливные ячейки позволяют отказаться от электрификации участков, где пока ходят дизельные поезда. С 2018 г. водородные поезда используются в Германии, Австрии, Швеции и Франции, отмечается в обзоре НРА. В авиации также существует ряд водородных проектов. Так, 2008 г. Boeing провел испытания двухместного водородного самолета на базе модели Dimona. Airbus в 2020 г. представил сразу три концепта самолетов на водороде.

Россия отстает в водородной гонке

По оценкам НРА, в России транспорт на водородных ячейках к 2030 г. займет менее 1% от общего потребления этого газа в стране. В феврале 2022 г. РБК сообщал со ссылкой на проект технологической стратегии развития водородной отрасли в России о планах перевести 10% городского и междугородного пассажирского транспорта на водород к 2030 г.

Но эксперты и компании транспортной отрасли не верят в реальность достижения этой цели. Автомобилей на водороде в России нет, а созданный «Камазом» водоробус существует пока лишь в пилотном исполнении. В компании не ответили на запрос «Ведомостей».

Представитель Государственной транспортной лизинговой компании (ГТЛК) указывает на то, что для масштабного перевода общественного транспорта на водород в стране нет ни серийных проектов (например, водоробусов), ни заправочной инфраструктуры. Он добавил, что ориентировочная цена первых российских водоробусов слишком высокая. Такая техника в 7 раз дороже, чем новые автобусы, работающие на газомоторном топливе (ГМТ – компримированный газ или СУГ), которые сейчас пользуются спросом в регионах, отметил он. Собеседник добавил, что ГТЛК будет готова поддержать водородный сегмент транспорта, «как только появится рыночная модель водоробуса и пойдут заявки от транспортных компаний».

Другой российский проект водородного транспорта – поезда для Сахалина, которые «Трансмашхолдинг» (ТМХ) намерен выпустить к 2024 г. Но еще в августе 2021 г. гендиректор ТМХ Кирилл Липа в интервью журналу «Техника железных дорог» признавал, что пока российского водородного топливного элемента необходимой мощности не существует, он появится к 2027–2028 гг. В ТМХ на момент публикации на запрос «Ведомостей» не ответили.

Первым делом поезда и автобусы

По мнению экспертов, водородный транспорт требует существенных вложений частных компаний и государства и будет развиваться в России медленнее. «Инфраструктура требует более значительных инвестиций в сравнении с вложениями в разработку водородных транспортных средств», – отмечает президент НИЦ «Перевозки и инфраструктура» Павел Иванкин.

Гендиректор «Infoline-аналитики» Михаил Бурмистров указывает, что в России пока даже метановые заправки загружены не более чем на 50% и в ряде регионов работают в убыток, несмотря на госпрограммы по переводу автомобилей на газ и частичную компенсацию расходов на переоборудование техники. При этом, по мнению Бурмистрова, у водородных поездов и водоробусов перспектив в России больше, чем у личного водородного транспорта. «Заправочная инфраструктура для них централизована, а решение о закупке принимают, не в последнюю очередь ориентируясь на цели госпрограмм по развитию городского транспорта. Но когда такие проекты станут рентабельными, пока судить сложно», – добавил он.

Аналитик «Финама» Александр Ковалев также обращает внимание на то, что в России «институциональная потребность зеленого перехода пока выглядит неоднозначной». «Даже электромобили у нас пока плохо приживаются в силу отсутствия инфраструктуры и других страновых факторов. И пока предпосылок изменения ситуации к 2030 г. не наблюдается», – говорит он.

Новости СМИ2

Хотите скрыть рекламу?  Оформите подписку 
и читайте, не отвлекаясь

Водородные двигатели | Cummins Inc.

Есть вопросы о водородных двигателях? Начните здесь, чтобы получить простые ответы, и погрузитесь глубже, чтобы получить дополнительную информацию о водородном двигателе.

Растущий интерес к водородным двигателям

Водород и водородные двигатели привлекают большое внимание деловых кругов, средств массовой информации и правительства. На то есть веская причина — необходимость сократить глобальные выбросы парниковых газов и достичь нулевой точки назначения больше, чем когда-либо. А водородное топливо — один из самых перспективных носителей неископаемой энергии.

В электроэнергетике быстро развиваются технологии преобразования энергии в водород и водорода в энергию, такие как турбины для сжигания водорода. В транспортном секторе первоначально внимание было сосредоточено на водородных электромобилях на топливных элементах или FCEV. В последнее время повышенное внимание также уделяется водородным автомобилям с двигателями внутреннего сгорания, особенно среди грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности.

Водородные двигатели помогут вам добраться до нулевой точки назначения, используя безуглеродное водородное топливо в качестве FCEV, а также использовать технологии, знакомые производителям транспортных средств, автопаркам и водителям.

Экологические преимущества водородных двигателей

Транспортные средства с водородными двигателями внутреннего сгорания могут работать без каких-либо выбросов CO ₂ от водородного топлива, прямых или косвенных, в зависимости от источника используемого водорода.

Водород, полученный электролизом с использованием электричества, поступающего, например, от солнечных батарей или ветряных турбин, позволяет вождению без CO ₂ . Кроме того, водородное топливо не выделяет твердых частиц, угарного газа или летучих органических соединений.

Водородные двигатели, однако, могут выделять некоторое количество NOx, загрязнителя атмосферы, который может способствовать образованию дымки, иногда наблюдаемой над большими городами в летние месяцы. Системы доочистки используются для устранения большей части выбросов NOx.

В Соединенных Штатах перевод средних и тяжелых грузовиков на чистый водород устранит около четверти всех выбросов парниковых газов в транспортном секторе.

Роль водородных двигателей в достижении нулевого уровня выбросов

Водород, полученный из возобновляемых источников, является одним из видов топлива с нулевым уровнем выбросов для транспортных средств.

Водородные двигатели предлагают производителям транспортных средств и автопаркам уникальное преимущество среди различных технологий с низким или нулевым выбросом углерода. Водородные двигатели созданы на основе современных и надежных двигателей внутреннего сгорания. Для производителей транспортных средств это знакомая технология, которую можно использовать при проектировании и производстве автомобилей. Точно так же для автопарков это знакомая технология эксплуатации, обслуживания, устранения неполадок и обслуживания.

Никогда не пропустите последние новости

Будьте в курсе последних новостей о новых технологиях, продуктах, отраслевых тенденциях и новостях.

Адрес электронной почты

Компания

Присылайте мне последние новости (отметьте все подходящие варианты):

Грузоперевозки

Автобус

Пикап

Строительство

Сельское хозяйство

CAPTCHA

Этот вопрос предназначен для проверки того, являетесь ли вы человеком, и для предотвращения автоматической отправки спама.

Переход на водородные двигатели внутреннего сгорания

Водородные двигатели надежны, имеют знакомую технологию и приносят пользу окружающей среде. Это делает переход на водородные двигатели операционно и экономически целесообразным.

Между тем, две области часто приходят на ум в качестве потенциальных проблем при переходе на водородные двигатели.

Первый — бортовое хранилище. Водородным транспортным средствам требуются экономичные способы хранения водорода на борту. Cummins Inc. недавно создала совместное предприятие с NPROXX, лидером в области хранения и транспортировки водорода для резервуаров для хранения водорода. Это совместное предприятие будет поставлять продукты для хранения водорода и сжатого природного газа для автомобильных и железных дорог.

Второй — заправка инфраструктуры. Автомобили и грузовики, работающие на водороде, могут управляться только в том случае, если водород доступен. Именно здесь грузовые перевозки становятся отличным начальным вариантом использования водородных двигателей — подробнее об этом в следующем разделе.

Destination Zero

Будущее с нулевым уровнем выбросов начинается уже сейчас

Werner Enterprises начнет проверку и интеграцию недавно анонсированных 15-литровых водородных двигателей Cummins и 15-литровых газовых двигателей Cummins в свои автомобили

Читать пресс-релиз

Приложения, которые первыми увидят водородные двигатели

Какой тип транспортного средства мы должны ожидать, чтобы использовать водородные двигатели в больших количествах?

Вопреки тому, что считалось на протяжении десятилетий, это вряд ли будут личные автомобили — аккумуляторная электрическая технология кажется лучшим выбором для этого приложения.

Средние и тяжелые машины, скорее всего, перейдут на водородные топливные элементы или водородные двигатели. Вполне вероятно, что в ближайшее десятилетие автобусы и дальнобойщики, работающие на водороде, станут обычным явлением. Они дополняют аккумуляторные электрические автобусы и грузовики, которые также экономически и эксплуатационно выгодны для определенных профилей задач и приложений.

Внедорожник, строительная техника, сельскохозяйственная техника и даже корабли с водородным двигателем также, вероятно, станут обычным явлением. Скорее всего, это будут приложения, которые трудно электрифицировать из-за их вариантов использования и профилей задач.

Электроэнергетика — еще один вариант использования водородных двигателей в краткосрочной перспективе для производства электроэнергии.

Примеры использования водородных двигателей на транспорте

Водородные двигатели уже не за горами. Ознакомьтесь с примерами водородных двигателей из транспортного сектора.

Примеры водородных двигателей

Водородная экономика будет запущена водородными двигателями

Водородная экономика — это общесоциальное решение проблемы глобального потепления и истощения запасов ископаемого топлива.

В водородной экономике ископаемое топливо заменяется водородом, полученным из возобновляемых источников.

Одна из основных проблем, препятствующих продвижению в этом направлении, носит замкнутый характер. Массовое использование водорода может начаться, как только водородное топливо станет широко доступным; и водородное топливо станет широко доступным, как только оно найдет широкое применение.

Хорошие новости; есть приложения, в которых использование водородных двигателей целесообразно при отсутствии разветвленной сети водородных заправочных станций.

Например, дальнемагистральные перевозки на водородных двигателях возможны только при наличии нескольких водородных станций, расположенных вдоль основных маршрутов доставки. Можно увидеть, как применение водородных двигателей инициирует благотворный цикл, ведущий к большей доступности водорода и, следовательно, к большему количеству водородных применений.

Водородные двигатели и топливные элементы

Водородные двигатели и водородные топливные элементы — это очень разные технологии, которые выполняют одну и ту же функцию — приводят транспортное средство в движение с использованием водорода.

Это две дополняющие друг друга технологии, предназначенные для различных приложений и отвечающие различным требованиям конечных пользователей.

Топливные элементы — это новая передовая технология.

Водородные двигатели представляют собой модифицированные двигатели внутреннего сгорания. Инфраструктура заправки водородом, разработанная для приложений одного, может служить приложениям другого. И любое развитие более экономичного хранения водорода на борту полностью применимо к обоим.

Водородные двигатели и топливные элементы: сходства и различия

От того, как они работают, до вариантов использования и выбросов. Обозначены сходства и различия между водородными двигателями и топливными элементами.

Прочитай сейчас

Подробнее о водородных двигателях

Произведение фурора с водородными двигателями внутреннего сгорания

Читать статью

Примеры водородных двигателей в мобильности и транспорте

Читать статью

Как работают водородные двигатели?

Читать статью

Давайте сравним топливо: природный газ и водород

Читать статью

Примеры топлива для обезуглероживания наших зданий и промышленной мобильности

Читать статью

Сравнение сокращения выбросов при использовании альтернативных видов топлива

Читать статью

Плюсы и минусы различных видов топлива на пути к обезуглероживанию

Читать статью

Роль водородных двигателей в обеспечении экологической устойчивости

Читать статью

Преимущества водородных двигателей на транспорте

Читать статью

Как работают водородные двигатели для внедорожной техники?

Читать статью

Информация о водородных двигателях для операторов автопарка

Читать статью

Все новости

Водородные двигатели внутреннего сгорания и водородные топливные элементы

Отдел новостей Cummins:
Наши инновации, технологии и услуги

27 января 2022 г. Джим Небергалл, генеральный директор подразделения водородных двигателей

Правила, ограничивающие выбросы парниковых газов (ПГ) от автомобилей, ужесточаются во всем мире. При этом все больший интерес вызывают как водородные двигатели, так и водородные топливные элементы.

Учитывая, что грузовики средней и большой грузоподъемности являются основным источником выбросов CO ₂ , путь транспортного сектора к нулевой точке назначения включает обе технологии.

Все больше производителей грузовиков пополняют ряды автомобильных компаний, разрабатывающих CO ₂ — без CO или ₂ — нейтральная альтернатива бензиновым и дизельным автомобилям, давайте посмотрим на сходства и различия между водородными двигателями и топливными элементами.

Водородные двигатели и топливные элементы: сходства и различия в том, как они работают?

Как водородные двигатели внутреннего сгорания, так и водородные топливные элементы могут приводить в движение транспортные средства, использующие водород, топливо с нулевым содержанием углерода.

Водородные двигатели сжигают водород в двигателе внутреннего сгорания точно так же, как бензин используется в двигателе. Водородные двигатели внутреннего сгорания (водородный ДВС) почти идентичны традиционным двигателям с искровым зажиганием. Вы можете прочитать больше о том, как работают водородные двигатели, если интересно.

Водородные автомобили на топливных элементах (FCEV) генерируют электричество из водорода в устройстве, известном как топливный элемент, и используют это электричество в электродвигателе, подобно электромобилю.

Водородные двигатели и топливные элементы: дополнительные варианты использования

Водородные двигатели и водородные топливные элементы предлагают дополнительные варианты использования.

Двигатели внутреннего сгорания, как правило, наиболее эффективны при высокой нагрузке, то есть когда они работают интенсивнее. FCEV, напротив, наиболее эффективны при более низких нагрузках. Вы можете прочитать больше примеров использования водородных двигателей в мобильности и транспорте. Они варьируются от тяжелых грузовиков до строительства.

Таким образом, для тяжелых грузовиков, которые, как правило, тратят большую часть своего времени на перевозку самых больших грузов, которые они могут тянуть, двигатели внутреннего сгорания обычно являются идеальным и эффективным выбором. С другой стороны, транспортные средства, которые часто работают без груза, например, эвакуаторы или автобетоносмесители, могут быть более эффективными с топливными элементами. Электромобили на топливных элементах также могут получать энергию за счет рекуперативного торможения в очень неустойчивых рабочих циклах, что повышает их общую эффективность.

Водородные двигатели также могут работать как автономные силовые агрегаты и справляться с переходными процессами без необходимости использования аккумуляторной батареи. Топливные элементы в сочетании с аккумуляторными батареями также могут добиться того же.

Водородные двигатели и топливные элементы: сходство выбросов

Водородные двигатели и водородные топливные элементы также имеют схожие характеристики выбросов.

FCEV вообще не производят никаких выбросов, кроме водяного пара. Это очень привлекательная функция для транспортных средств, работающих в закрытых помещениях или помещениях с ограниченной вентиляцией.

Водородные двигатели почти не выделяют следовые количества CO ₂ (из окружающего воздуха и смазочного масла), но могут производить оксиды азота или NOx. В результате они не идеальны для использования внутри помещений и требуют дополнительной обработки выхлопных газов для снижения выбросов NOx.

Водородные двигатели и топливные элементы: вопросы использования водородного топлива

Да, и водородные двигатели, и топливные элементы используют водородное топливо; но в этой истории есть еще кое-что.

Водородные двигатели часто могут работать на водороде более низкого качества. Это становится удобным для конкретных случаев использования. Например, у вас может быть участок, на котором можно производить водород с использованием парового риформинга метана и улавливания и хранения углерода (CCS). Затем этот водород можно использовать в водородных двигателях без необходимости очистки.

Устойчивость водородного двигателя к примесям также удобна для транспортной отрасли, где переход на высококачественный экологически чистый водород потребует времени.

Водородные двигатели и топливные элементы: разные уровни зрелости

Наконец, водородные двигатели и технологии водородных топливных элементов имеют разные уровни зрелости.

Двигатели внутреннего сгорания широко используются на протяжении десятилетий и поддерживаются обширной сервисной сетью. Надежные двигатели, которые могут работать в пыльной среде или подвергаться сильным вибрациям, доступны во всех размерах и конфигурациях.

С точки зрения производителей транспортных средств и операторов автопарка, переход на трансмиссии с водородными двигателями включает знакомые детали и технологии. Конечные пользователи, не склонные к риску, найдут утешение в испытанном и надежном характере двигателей внутреннего сгорания.

Так что на самом деле FCEV и водородные ДВС не конкурируют друг с другом. Наоборот, развитие одного поддерживает развитие другого, поскольку оба являются движущей силой развития общей инфраструктуры производства, транспортировки и распределения водорода. Оба также включают одни и те же резервуары для хранения транспортных средств. Это дополняющие друг друга технологии, которые являются частью сокращения выбросов транспортных средств и транспортных средств в направлении нулевой точки назначения уже сейчас.
 

Не пропустите последние новости и будьте впереди. Зарегистрируйтесь ниже, чтобы получать последние новости о технологиях, продуктах, отраслевых новостях и многом другом.

Теги

Водород

Бизнес-сегмент двигателей

Устойчивое развитие

Тяжелые грузовики

Никогда не пропустите последние новости

Будьте в курсе последних новостей о новых технологиях, продуктах, отраслевых тенденциях и новостях.

Адрес электронной почты

Компания

Присылайте мне последние новости (отметьте все подходящие варианты):

Грузоперевозки

Автобус

Пикап

Строительство

Сельское хозяйство

Джим Небергалл (Jim Nebergall) — генеральный менеджер направления водородных двигателей в Cummins Inc. и возглавляет глобальные усилия компании по коммерциализации двигателей внутреннего сгорания, работающих на водороде. Водородные двигатели внутреннего сгорания — важная технология на ускоренном пути компании к обезуглероживанию.

Джим пришел в Cummins в 2002 году и занимал многочисленные руководящие должности в компании. В последнее время Джим был директором по стратегии и управлению продуктами в североамериканском бизнесе по производству двигателей для шоссейных дорог. Джим увлечен инновациями и посвятил свою карьеру в Cummins развитию технологий, улучшающих окружающую среду. Он расширил границы инноваций, ориентированных на клиента, чтобы позиционировать Cummins как ведущего поставщика силовых агрегатов, управляя портфелем, начиная от передовых дизельных и газовых двигателей до гибридных силовых агрегатов.

Джим окончил Университет Пердью со степенью бакалавра в области электротехники и вычислительной техники. В 2007 году он получил степень магистра делового администрирования в Университете Индианы.

Отдел новостей Cummins:
Наши инновации, технологии и услуги

10 ноября 2022 г. от Cummins Inc., мирового лидера в области энергетических технологий

Автором этой статьи является Чак МакКлагерти, Bear Electric, авторизованный дилер Cummins.

Смартфоны, смарт-телевизоры, виртуальные помощники, смарт-термостаты, смарт-замки и дверные звонки. Теперь наши дома заполнены умными устройствами. К сожалению, большинство из них становятся бесполезными без энергии для запуска или перезарядки. Вот почему домовладельцам следует подумать об установке одного интеллектуального устройства в первую очередь: домашнего резервного генератора.

Как авторизованный дилер Cummins, я устанавливаю множество домашних резервных генераторов Cummins QuietConnect™ по всему Орегону. В условиях все более суровых погодных условий, веерных отключений электроэнергии и старения электросетей я могу с уверенностью сказать вам, что резервный генератор — это выгодное вложение.

Лучшая часть владения одним из этих умных устройств? Вам не нужно указывать, когда включать и выключать. Он делает это автоматически.

Вкратце, вот процесс:

Когда мы устанавливаем домашний резервный генератор Cummins, мы также устанавливаем автоматический переключатель Cummins. Этот автоматический переключатель постоянно контролирует электроэнергию, поступающую в дом. Если он обнаружит перерыв в обслуживании, он автоматически отключит дом от линии электроснабжения за долю секунды и вместо этого включит генератор Cummins для питания дома. Генератор питается либо от линии природного газа, либо от баллона с пропаном.

Пока генератор Cummins питает дом, автоматический переключатель будет продолжать контролировать линию электроснабжения. Как только он обнаружит, что питание было восстановлено, он автоматически отключит генератор от электрической системы дома и снова подключит электроэнергию.

Вам не нужно ничего делать. Нада. пшик. Генератор и безобрывный переключатель делают всю работу. В некоторых случаях вы можете даже не осознавать, что отключилось электричество, пока не выглянете в окно и не увидите, что во всех домах ваших соседей темно.

Не менее важно, чтобы авторизованный дилер Cummins профессионально установил резервный генератор и автоматический переключатель, чтобы убедиться, что вы выбрали генератор подходящего размера для своего дома. Если он слишком мал, нагрузка не сможет питать все в доме. Если он слишком большой, вы будете потреблять дополнительный природный газ или пропан при его использовании.

Самый простой способ убедиться, что вы выбрали генератор нужного размера, — обратиться к дилеру. Но если вы хотите получить представление о том, сколько генератора вам понадобится, у Cummins есть отличная запись в блоге о расчете необходимой мощности генератора, или вы можете использовать калькулятор размера генератора на Cummins.com.

Мы живем в мире, полном умных устройств. Убедитесь, что вы можете поддерживать работу своего генератора во время перебоев в подаче электроэнергии с помощью домашнего резервного генератора Cummins QuietConnect. Чтобы найти ближайшего к вам дилера, воспользуйтесь системой поиска дилеров Cummins. Или, если вы живете в Орегоне, просто свяжитесь со мной по телефону (503) 678-3417 или [электронная почта защищена] 

Теги

Дилеры для дома и малого бизнеса

Дома и малый бизнес

Производство электроэнергии

Отдел новостей Cummins:
Наши инновации, технологии и услуги

25 октября 2022 г. от Cummins Inc., мирового лидера в области энергетических технологий

Cummins Inc. (NYSE: CMI) рада сообщить, что 1-800-CUMMINS будет предлагать продажу программного обеспечения в качестве дополнительной функции. Набор программного обеспечения, поддерживаемого этой новой функцией, включает INSITE, QSOL, PowerSpec, INCAL и Guidanz IA. Предоставление этого через 1-800-CUMMINS упростит передачу клиентов, сократит время простоя и обеспечит нашим клиентам оперативную и упреждающую поддержку при продаже программного обеспечения каждый раз.

Что изменилось?

•    Новый вариант продажи программного обеспечения на 1-800-CUMMINS™  
•    Все звонки на старые номера будут перенаправлены на 1-800-CUMMINS™

Что останется прежним?

•    Клиенты по-прежнему могут звонить по номеру 1-800-CUMMINS™, чтобы получить поддержку по запчастям, задать общие вопросы о продуктах и ​​услугах, а также получить техническую поддержку поставщиков услуг для двигателей, генераторов и цифровых продуктов Cummins.

Когда произошло изменение?

•    Понедельник, 10 октября 2022 г.

 «Я в восторге от этого нового предложения, которое мы предлагаем нашим клиентам. Это не только поможет им быстрее получить необходимую им поддержку, но и упростит работу с клиентами», — добавил Грег Элингер, исполнительный директор Centralized Solutions. «Наши клиенты полагаются на нас, чтобы развивать их бизнес, и надежные решения, которые легко и доступно поставляются экспертами, которым не все равно, — это один из способов, которым мы это делаем».

Бирки

Запчасти и обслуживание

Отдел новостей Cummins:
Наши инновации, технологии и услуги

19 октября 2022 г. от Cummins Inc., мирового лидера в области энергетических технологий

Охватывает семь производственных предприятий с общей установленной мощностью 16,5 МВт, что значительно снижает выбросы углерода на объектах и ​​в процессе эксплуатации.

Cummins China и EDF Renewables подписали в Пекине соглашение о закупке фотоэлектрической энергии, направленное на сокращение потребления электроэнергии из традиционных сетей и сокращение выбросов углерода на объектах и ​​предприятиях Cummins. Cummins предоставит крышу и пространство на земле и будет потреблять вырабатываемую солнечную энергию, EDF Renewables будет отвечать за инвестиции, установку и эксплуатацию оборудования для производства солнечной фотоэлектрической энергии. ВАН Нинг, вице-президент Cummins, и Эрванн Дебос, генеральный директор EDF Renewables China, завершили подписание контракта от имени обеих сторон.

EDF — мировой лидер в области возобновляемых источников энергии, включая ветровую и солнечную. EDF Renewables обладает обширными техническими возможностями и опытом обслуживания в области производства фотоэлектрической энергии. Партнерство установит систему распределенной фотоэлектрической генерации на 7 производственных предприятиях в Пекине, Уси, Ухане, Чунцине и Лючжоу. При общей установленной мощности 16,5 МВт проект может обеспечить выработку около 280 млн кВт·ч электроэнергии за 20 лет, сократив выбросы углерода примерно на 158 000 тонн.

«Мы рады, что Cummins и EDF работают вместе в области распределенной фотоэлектрической энергии, чтобы предоставить Cummins новые возможности для расширения потребления зеленой энергии и сокращения выбросов при работе завода. Это поможет Cummins добиться использования возобновляемой электроэнергии более чем на 10 % от общего потребления электроэнергии в регионе Китая к 2023 г. Этот проект еще больше расширит наши возможности в области экологичного производства и эксплуатации, а также обеспечит нам хорошие позиции для устойчивого развития», — сказал ВАН Нинг. 

В настоящее время использование крыши здания для установки фотоэлектрической системы является очень эффективным способом для корпоративных клиентов сократить выбросы углекислого газа. Cummins и EDF подписали контракт на покупку электроэнергии сроком на 20 лет, что позволяет одновременно достичь целей по сокращению выбросов углерода и экономии затрат на электроэнергию.

Эрванн Дебос сказал на церемонии подписания: «Для нас большая честь предоставить Cummins распределенные фотоэлектрические решения для возобновляемых источников энергии, чтобы помочь Cummins достичь своих стратегических целей PLANET 2050. EDF Renewables стремится работать рука об руку с клиентами, чтобы обеспечить самое передовое интегрированное управление энергопотреблением. решения для низкоуглеродной трансформации предприятий и для расширения возможностей глобального энергетического перехода».

Теги

Китай

Устойчивое развитие

Отдел новостей Cummins:
Наши инновации, технологии и услуги

13 сентября 2022 г. от Cummins Inc., мирового лидера в области энергетических технологий

Девяносто процентов американского бизнеса составляют малые и средние предприятия. Они являются настоящими двигателями нашей экономики, в которых работают миллионы рабочих. Поскольку многие из них ищут новые способы расширения своих услуг, получения дохода и развития своего бизнеса, домашние резервные и портативные генераторы Cummins могут стать новым источником дохода.

Серебряная подкладка в темных облаках

По данным Associated Press, количество отключений электроэнергии из-за неблагоприятных погодных условий удвоилось за последние два десятилетия, что создает нагрузку на стареющую энергосистему нашей страны. Это привело к увеличению частоты и продолжительности отключений электроэнергии. Эти частые отключения создают потребность в надежном резервном питании для домашних хозяйств и других предприятий. А для предприимчивых предприятий малого и среднего бизнеса удовлетворение этой потребности с помощью генераторов Cummins представляет собой огромную возможность.

Какие предприятия могли бы получить наибольшую выгоду от того, чтобы стать авторизованными дилерами Cummins? Вот наша пятерка лучших:

1. Генеральные подрядчики — Когда случаются стихийные бедствия, такие как ледяные бури, ураганы, сильные ветры, лесные пожары или землетрясения, потеря электроэнергии — не единственная проблема, с которой сталкиваются клиенты. Часто бывает физическое повреждение имущества, которое необходимо отремонтировать. Когда они помогают клиентам в восстановлении, генеральные подрядчики имеют возможность оценить потребности дома или предприятия в энергии и предложить добавить домашний резервный генератор Cummins QuietConnect™. Если заказчик соглашается, генподрядчик получает не только прибыль от продажи генератора, но и работы по его установке.

2. Электрики — Хороший электрик — надежный источник информации. Мало того, что они являются экспертами в области потока электронов, они часто знают конкретные электрические схемы своих клиентов. После длительного отключения электроэнергии многих часто спрашивают: «Что вы можете сделать, чтобы у меня не отключилось электричество в следующий раз, когда электричество отключится?» Электрики, продающие и устанавливающие домашние резервные генераторы Cummins QuietConnect, могут сказать: «Да, есть». Установка домашних резервных генераторов может быть еще одной ценной услугой, которую предоставляют электрики.

3. Подрядчики по отоплению и охлаждению — Во время отключения электроэнергии одной из наиболее важных систем, отключенных для владельцев домов и предприятий, является их система центрального отопления и охлаждения. Нахождение без тепла или прохладного воздуха в течение длительного периода времени не только неудобно, но и может быть опасным, если температура на улице экстремально высока. Таким образом, естественно, что после восстановления энергоснабжения поиск способа сохранить систему HVAC включенной во время следующего отключения электроэнергии становится первостепенной задачей. Поскольку подрядчики по отоплению и охлаждению являются экспертами в установке больших систем в домах и на предприятиях, добавление резервных генераторов Cummins QuietConnect в дома и на предприятия является естественным способом добавить еще один центр прибыли в их бизнес.

4. Интернет-магазины — До сих пор мы обсуждали резервные генераторы. Для предприятий, которые не специализируются на постоянной установке генераторов, портативные генераторы Cummins могут приносить прибыль. Хотя портативные генераторы можно использовать во время отключения электроэнергии, они лучше подходят для небольших задач благодаря своей портативности. Это делает их идеальными для кемпинга, парковки, строительства и многого другого. Благодаря прочной и надежной репутации Cummins наши портативные генераторы идеально подходят для розничных продавцов, ориентированных на эти сегменты рынка.