Автопроизводители делают все возможное для того, чтобы предложить нам экологически чистые транспортные средства. В это время мировые запасы нефти сокращаются, и опасения по поводу последствий глобального потепления остаются актуальными. В результате этого начали появляться интересные технологии производства двигателей. Сначала это были гибридные автомобили с бензиновыми и электрическими моторами. Потом появились полностью электрические автомобили, такие как Nissan Leaf и Tesla Model S. А последней новинкой в этом направлении стали водородные автомобили.
Водород – это доступный и возобновляемый источник энергии. На сегодняшний день существует лишь два таких серийных автомобиля от известных компаний – Toyota Mirai и Hyundai ix35 Fuel Cell. Мы решили рассказать вам о 10 вещах, которые вы должны знать о машинах, работающих на водороде.
У Hyundai ix35 Fuel Cell нет традиционного двигателя под капотом. Его место занимает топливный элемент, как следует из названия кроссовера. Он получает кислород из воздуха снаружи автомобиля и водород из бака в автомобиле, в результате чего происходит химическая реакция, необходимая для получения электродов, питающих автомобиль. Единственный производственный отход – h3O, то есть, вода.
Интересует мощность? Проверьте! Нулевые выбросы? Да, это реальность!
Сядьте в автомобиль на водороде, включите зажигание (простым нажатием кнопки в случае с Hyundai), и вы не услышите ничего. Как и в электрокарах, в таких машинах отсутствует звук работы двигателя. Ну, почти отсутствует.
Если выйти из автомобиля, находясь на сравнительно тихой улице, вы услышите минимальный гул топливного элемента, который выполняет свою работу. В условиях городского трафика этот звук вообще невозможно заметить. Во время движения вы будете слышать только привычный шум колес. Нажимая педаль акселератора, вы ничего не услышите, но зато почувствуете реальную мощность.
Все это может казаться слишком хорошим, чтобы быть правдой. Может возникать вопрос о том, чем придётся пожертвовать владельцам водородных авто. Некоторые люди думают, что мощность – слабое место таких машин. Но стоит лишь нажать педаль газа и результат вас явно не разочарует.
Hyundai ix35 Fuel Cell – это переднеприводный кроссовер, поэтому разрабатывался он явно не для установки скоростных рекордов. Но нажатие на педаль акселератора оставляет исключительно положительные впечатления – тело начинает приятно прижиматься к сиденью.
Сам автомобиль работает на газе, но и аккумуляторная батарея в нем установлена. Она необходима для запуска и начального ускорения, так как есть небольшая (меньше 1 секунды) задержка между нажатием на педаль и получением необходимой отдачи топливного элемента.
Подзарядка аккумулятора происходит с помощью кинетической энергии, вырабатываемой при торможении.
В водородных машинах нет двигателя внутреннего сгорания и традиционной коробки передач. Здесь используется нечто похожее на автоматическую трансмиссию. Поэтому вместо привычного для всех нас тахометра на панели приборов установлена шкала мощности.
Да, мощность! Чем сильнее вы нажимаете на педаль акселератора, тем выше будет подниматься стрелка на шкале мощности. Выглядит немного глупо, но забавно! Просто смотрите на эту часть приборного щитка, нажимая на педаль, и наслаждайтесь.
Одна из самых существенных проблем, с которой сталкиваются владельцы электрокаров, заключается в ограниченном пробеге на одном заряде аккумуляторов. В этом плане автомобили с традиционными ДВС более конкурентоспособны.
Но в случае с водородными автомобилями все не так плохо. Вам не придётся делать много остановок для дозаправки во время длительных поездок. Так, Toyota Mirai сможет проехать без дозаправки около 500 километров, а вот Hyundai утверждает, что ix35 Fuel Cell преодолеет на одном баке водорода до 594 км. А это очень и очень хороший показатель для экологически чистого автомобиля!
Процесс дозаправки происходит как и в обычных автомобилях – надо открыть лючок топливного бака и вставить специальный «пистолет» для заправки бака водородом. Примечательно, что заполнить бак можно лишь за 3-5 минут (в зависимости от объема), а это гораздо быстрее, чем даже самая быстрая зарядка электрического автомобиля (примерно полчаса).
Это более удобно, но есть одна очень и очень большая проблема: найти заправку, где продается водород сегодня практически нереально. Например, даже в Великобритании работает лишь 4 общественные станции, предназначенные для заправки водородных транспортных средств.
По прогнозам, в Великобритании количество таких заправок до 2020 года увеличится до 65, но даже в столь развитой стране это будет очень маленькая сеть. На сегодняшний день в Великобритании работает свыше 8000 обычных АЗС. Ни о каком сравнении не может быть и речи. Чего уж говорить о России…
Может казаться, что машина на водороде не может быть очень мощной, но не волнуйтесь – мощности вполне достаточно и для быстрого разгона, и для проигрывания ваших любимых аудио- и видеоматериалов.
Как и в обычном автомобиле, в салоне водородных «железных коней» есть полноценный набор современной электроники. Климат-контроль, синхронизация со смартфоном по Bluetooth, навигация, парковочные датчики, круиз-контроль, камера заднего вида – всё это можно установить в такую машину.
Четыре колеса – стандартная характеристика каждого автомобиля. Но о нише для запаски придётся забыть, ведь всё пространство «съел» топливный бак. Емкость для хранения водорода занимает много места, поэтому придётся или учиться пользоваться ремонтным комплектом или возить в багажном отделении запаску в чехле. Скорее всего, оптимальным решением станет покупка подходящей «докатки».
Как уже упоминалось ранее, сегодня на рынке есть только два серийных автомобиля на водороде – Toyota Mirai и Hyundai ix35 Fuel Cell. В Европе цена «корейца» составляет примерно 76 000 долларов, а вот за модель Toyota придётся выложить примерно 57 500 долларов.
Это совсем недешево, особенно учитывая столь ограниченное количество мест, где можно заправить такой автомобиль. Hyundai отмечает, что планирует выпустить более компактную модель с такой силовой установкой. Скорее всего, она будет отличаться более доступной ценой. Да и другие автомобильные производители серьезно взялись за изучение новой технологии.
А что вы думаете о водородных машинах? Есть ли у них будущее в мире и на российских дорогах в частности?
avtopub.com
На чем будут ездить автомобили через несколько десятков лет. Одним из альтернативных источников топлива считается водород. Поговорим о преимуществах использования водорода как топлива для автомобилей.
Скоро появится возможность использования водорода в качестве топлива для ДВС в составе гибридных двигателей, а к концу десятилетия, возможно, сможете купить автомобиль на так называемых топливных элементах, в котором вообще нет ДВС. В качестве источника энергии в нем будет использоваться водород, который безопасен и экологичен: единственным выбросом в атмосферу будет водяной пар, а выхлопная труба автомобиля превратится в водосточную.
Водород — самый распространенный химический элемент: он содержится в воде, в нефти, в природном газе. Мы знаем также, что водород в газообразном состоянии крайне летуч, и годами это было большим барьером на пути водородной экономики.
Заправка автомобиля водородом будет быстрой и простой и отнимет столько же времени, как и заправка бензином. Эксперименты показали, что можно разбить емкость с водородом, уронить ее, проткнуть, бросить в огонь и даже взять в руки гибридный компаунд, находящийся внутри, — и все это без вреда для человека и окружающей среды.
Самый первый серийный автомобиль на топливных элементах - это Toyota Mirai. Рассмотрим его принцип работы. Toyota Mirai - по сути, электромобиль. Электричество вырабатывается в блоке топливных элементов при взаимодействии кислорода и водорода. Электрический ток проходит через инвертор, где преобразуется из постоянного в переменный, а напряжение увеличивается до 650 В. Реакция происходит без процесса горения, а “выхлоп” - безвредный водяной пар.
Тяговый синхронный электродвигатель приводит в движение передние колеса. Питание - не только от топливных элементов, но и от никель-металл-гибридной батареей мощностью 21 кВт: она подпитывается при рекуперативном торможении и отдает энергию при резких ускорений.
Во-первых, психология потребителей. Мало кто согласится приобрести электромобиль, даже несмотря на то, что электродвигатель гораздо эффективнее, КПД выше (до 95% против 40-50% у ДВС). Что тут говорить, если даже к гибридным автомобилям у некоторых “специалистов” отношение снисходительное. Недостаточный спрос не позволяет развиваться этой отрасли автомобилестроения адекватными темпами.
Во-вторых, внедрение автомобилей на водороде требует создания соответствующей инфраструктуры (заправки, автосервисы). Это требует колоссальных инвестиций. Хотя можно предположить что в долгосрочной перспективе все затраты окупятся. Например, в Германии сейчас 19 водородных заправок, а к 2023 году обещают свыше 400. Они будут построены также за счет авто производителей, которые инвестируют внушительную часть средств.
В-третьих, цена водородного топлива. В Германии один килограмм водорода стоит примерно 9,5 евро. И его хватает на 70-100 км пробега. Это ужасно дорого, почти в 2 раза дороже чем дизельное топливо или бензин. И еще надо учитывать стоимость автомобиля на водороде, его цена выше в 2 раза, чем на аналогичные бензиновые машины.
amastercar.ru
Причин интереса к водородному транспорту можно назвать много. Взять хотя бы статистику выброса парниковых газов в результате использования бензина и низкосортного дешёвого горючего: на сегодняшний день эта цифра практически достигает 25%, и по мере того, как в развивающихся странах увеличивается число личных автомобилей, эти показатели прогрессируют. Кроме углекислого газа в атмосферу выбрасываются оксиды азота, серы и т. д. Да и с финансовой точки зрения, прогнозируемый дефицит топлива, рост цен на энергоносители и стремление различных стран достичь независимости в сфере энергетики подталкивает серьёзных производителей к введению инноваций в машиностроительной отрасли.
Обычный двигатель внутреннего сгорания для работы на водороде не подходит - водород легко воспламеняется от высокой температуры выпускного коллектора, - поэтому для работы на водороде используется роторный двигатель, так как в нём выпускной коллектор значительно удалён от впускного. Характерным в использовании этого вида топлива является снижение мощности двигателя до 82 %-65 % в сравнении с бензином. Конечно, можно внести некоторые изменения в систему зажигания, - и тогда мощность двигателя увеличивается до 117 % в сравнении с бензиновым аналогом, но из-за более высокой температуры в камере сгорания значительно увеличится выход окислов азота. Кроме того, водород при тех температурах и давлениях, которые создаются в двигателе, может вступать в реакцию с материалами двигателя и смазкой, приводя к более быстрому износу. Промежуточным решением стали смеси традиционных топлив с водородом. Например, HCNG - смесь с природным газом. На борту транспортного средства размещаются установка, производящая из дистиллированной воды водород, который затем добавляется к дизельному топливу. Такой ход позволяет сократить расход топлива, увеличить мощность двигателя и сократить выхлоп. Чаще всего такие установки внедряются на крупные грузовики и горную технику.
Ошибочно полагать, что для создания автомобиля с нулевым выхлопом достаточно перевести роторный мотор на водородное топливо. Здесь есть одна тонкость: водород горит в воздухе, а не в чистом кислороде, - поэтому в атмосферу все же выбрасываются окислы азота. Хорошая новость в том, что всемирно объявленный экологическим врагом номер один, - углекислый газ - в выхлопе отсутствует полностью.
Для городского транспорта применяется, в основном, топливо по принципу разделения, - тоесть, в запасе есть и водород, и бензин, которые не смешиваются, предпочитая мощности экологичность. Пока такие транспортные биотопливные средства выпускаются ограниченными партиями: это городские автобусы MAN Lion City Bus и Ford E-450, а так же легковые автомобили нового типа BMW Hydrogen 7 и Mazda RX-8 hydrogen, об особенностях которых далее пойдёт речь.
BMW Hydrogen 7 ( 12-цилиндровый двигатель объёмом 6 литров )
Двигатель внутреннего сгорания может работать на бензине или водороде по очереди. На авто установлен бензобак 74 литра, и баллон для хранения 8 кг водорода. Таким образом, проехав 200-300 км на водороде, может дальше использовать бензин хотя бы для того, чтобы добраться до ближайшей водородной заправки. К слову, для пробега на бензине у BMW Hydrogen 7 останется ещё 480 км.
Основные параметры:
· При работе на водороде мощность двигателя составляет 170 кВт. (228 л.с.), вращающий момент 337 Нм. При работе на бензине двигатель развивает мощность 194 кВт. (260 лс.).
· Максимальная скорость 229 км/ч.
· Разгон до 100 км/ч за 9,5 сек.
Переключение с одного вида топлива на другое происходит автоматически, однако предпочтение всё же отдаётся водороду.
BMW Group разрабатывает водородные технологии уже более 20 лет. В ходе испытатаний для системы хранения водорода водородный бак разрушали под высоким давлением, нагревали на открытом огне до температуры 1000° Цельсия в течение 70 минут, деформировали твёрдыми и тяжёлыми предметами, - однако, несмотря на весь пессимизм критиков, водород, находящийся в баке, не взрывался. Поэтому производитель запустил программу «Clean Energy» для распространения в разных странах новых водородных BMW-7. Автомобили были проданы лишь для аренды, причём большая их часть успешно перекочевала в Европу ещё в 2007 году. В качестве средства популяризации компания запустила в Штатах пиар-программу «BMW Hydrogen 7 Pioneer Program», по задуму которой этими авто пользовались такие звёзды мировой величины, как Бредд Питт, Анджелина Джоли, Ричард Гир, Шарон Стоун, Пласидо Доминго и другие известные шоу-мены. А весной 2008 года BMW представила монотопливную версию «BMW Hydrogen 7», работающую только на водороде.
Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid
Фирменный маздовский роторный двигатель, как оказалось, прекрасно работает и на водородном топливе. После ряда опытов на основе Mazda5, так же известного как минивэн Premacy, был создан пятиместный гибрид, - намного более практичный, чем купе RX-8: двухсекционный роторный двигатель развивает 109 лошадиных сил как на бензине, так и на водороде, и работает в паре со 110-киловаттным электромотором, который может питаться и от ротора, и от батареи. Генератор так же выполняет функцию стартера, и может передавать энергию от двигателя сразу к электромотору, минуя батарею, что дает водителю ощущение прямой связи акселератора с двигателем. Если бак с водородом опустеет, Mazda Premacy продолжит движение на бензине.
С мая 2009 года несколько электроводородных Mazda Premacy переданы в коммерческий лизинг, что служит еще одним тестом в реальных условиях для экспериментальных машин.
Существует так же другой способ использования водорода в транспортной сфере, - топливные элементы. Суть таких конструкций в получении электрического тока в ходе химической реакции синтеза воды из водорода и кислорода с выделением тепла. Первое транспортное средство на топливных элементах, используя щёлочь в качестве основы, создала в 1957 году компания Allis-Chalmers Manufacturing Company. Испробовав новинку на тракторе и машине для гольфа, производители решились оснастить ею технику посерьёзней.
У топливных элементов есть масса плюсов. Во-первых, это отсутствие жёсткого ограничения на КПД, как у тепловых машин. Высокий КПД ( 60-80% в сравнении с 35-38% дизельных генераторов ) достигается благодаря прямому превращению энергии топлива в электроэнергию. Во-вторых, топливные элементы легче и менее габаритные. К тому же, производят меньше шума, меньше нагреваются, и более эффективны с точки зрения потребления топлива.
В настоящий момент производят и испытывают такие автомобили на водородных топливных элементах как Focus FCV, Honda FCX, Tucson ( Hyundai ), FCEV X-TRAIL FCV (Nissan ), Toyota Highlander FCHV, Volkswagen space up, Mercedes-Benz A-Class и другие.
Чтобы помочь внедрению водородного топлива на транспорте, Норвегия, Япония и многие другие страны не только строят «водородные трассы», оснащённые заправками, но и искусственно удерживают цену на водород ниже себестоимости. Кроме того, разрабатываются стандарты транспортировки и применения водорода. И не беда, что для безопасности хранения баллонов нужно пожертвовать местом в багажнике, ведь совершенствование топливных элементов продолжается - компактнее, легче, дешевле. Да и морозы до -30 С такому авто больше нипочём!
Источники: www.avtomir.com, http://www.ecochauffeur.co.uk
www.facepla.net
