Чи може водень бути дешевою альтернативою електромобілям? Про це у публікації
Схема “воднемобіля”
Переваги водневих машин перед автомобілями з ДВЗ
1. Вони не димлять і у них немає шкідливих газів у вихлопі. Так як при з’єднанні кисню з воднем виходить вода, то і вихлоп можна вважати абсолютно чистим.
2. У водневих автомобілях використовуються водневі паливні елементи (ПЕ), які виробляють електрику для електромоторів. ККД у паливних елементів в 2,4 рази вище ніж у ДВС – деталі тут. Теоретично, можна використовувати і водневий ДВЗ, де водень буде спалюватися як бензин (з певними вдосконаленнями, звичайно). Але в цьому випадку, ККД такої системи буде близький до звичайного ДВЗ + вихлоп буде мати багато токсичних окислів азоту, що само по собі руйнує всю ідею чистого вихлопу.
Нагадаємо: Водневий Dongfeng Hydrogen Boat H2 задав новий напрямок для бренду
3. Вони тихіше. Електромотори і ТЕ не шумлять. Шум зазвичай відбувається від шин і починається на швидкостях понад 30 км / год.
4. Водень більш енергоємний. Тому водневий бак менше за розмірами і займає менше місця.
Водневий балон в “воднемобілі”
Переваги водневих машин перед електромобілями
1. Найбільша перевага, це те що весь процес зарядки йде як і у автомобілів з ДВЗ – ми заправляємо машину і їдемо. Не треба чекати 30-45 хвилин на зарядної станції.
2. Вам не треба тягати з собою 500-700 кг батарею постійно. Водневі автомобілі легше електромобілів, причому використовують електромотори.
3. Через втрату тепла в ТЕ при виробництві електрики виділяється багато побічного тепла. У загальному це погано (процес неефективний), але це тепло можна використовувати для обігріву салону. Тому втрати дальності ходу взимку у водневих автомобілів значно нижче, ніж у «електричок».
Вам буде цікаво: Ineos Grenadier зможе використовувати паливні водневі елементи від Hyundai
4. Батарея електромобілів деградує з часом. Якщо слідувати правилам і якщо батарея обладнана системою охолодження, батарея проживе 12-15 років в північних країнах (в південних значно менше). Після цього батарею потрібно переробляти з допомогою технологій, які ще повністю не відпрацьовані. У водневих машин немає цих обмежень.
На жаль, у водневих автомобілів дуже багато серйозних недоліків:
1. Водневі автомобілі не можна вважати чистими в даний час – процес виробництва водню навіть брудніше, ніж згоряння бензину або дизпалива. Водень в даний час проводиться з метану, з використанням електрики і виділення великої кількості вуглекислого та чадного газів. При виробництві 1 кг водню, виробляється 7,05 кг CO2, в той час як при згорянні еквівалентного кількості викопного палива виробляється менше вуглекислого газу: 5,96 кг для бензину, 6,08 для дизеля і 4,76 для газу (дані тут)
Порівняння виробництва H2 і порівняння з ДВЗ
Рятує трохи ситуацію, що комбінація ТЕ + електромотор має вдвічі вищий ККД, і тому використання водню в автомобілях в цілому виробляє менше CO2, ніж ДВЗ:
Скільки CO2 проводиться на 1 кВтг виробленої електрики в автомобілі
Тобто, при використанні водню, ви виробляєте 375 г вуглекислого газу на 1 кВт · год, тоді як для дизеля це 583 г. Процес електролізу виходить значно «дорожче», див. Таблицю. Виходом може вважатися «чистий» електроліз, наприклад в місцях, де є надлишкова чиста енергія (наприклад нічна електрика на гідроелектростанціях).
2. Відсутня інфраструктура. Мало де є водневі заправки і їх треба буде побудувати. Німці підрахували, що треба вкласти 40 млрд євро для будівництва інфраструктури для 20 млн «воднемобілей».
На захист водню можна сказати, що будівництво інфраструктури для електромобілів вийде ще дорожче.
3. Зберігання водню. Один з ключових матеріалів, які використовуються для зберігання і каталізу водню, це паладій (дорогоцінний метал). Він надзвичайно дорогий, тому його використання сильно здорожує системи зберігання: водню. Зараз багато країн працюють над вирішенням «проблеми паладію».
4. ККД водневого ланцюга (від виробництва водню до коліс автомобіля) дуже низьке. Він набагато нижче ніж у «електричок». Ось підрахунки зроблені Transport & Environment:
Перший стовпчик – електромобілі, другий – водень
На попередньому зображенні порівнюється повний ККД для електрики, водню і синтетичного палива, виробленого на «бензоколонці». ККД у водневому ланцюгу дуже низьке, і близьке до ДВЗ. Як бачите, «електрички» виграють у водню 77 проти 30%.
А ви знаєте, що з’явилася концепція водневого суперкару, який повинен проїхати від Нью-Йорка до Лос-Анджелеса на одній заправці
В іншому дослідженні електричні машини також порівнюються з водневими і виходить, що ККД у водню навіть нижче:
Зліва – водень, праворуч – електрику.
За цими розрахунками, ККД у повного циклу доставки електрики – 69%, і тільки лише 23% – у водню.
5. Вибухонебезпечність. Водень дуже вибухонебезпечний газ. І щоб не бути голослівним, недавно недалеко від Осло у Норвегії вибухнула одна з небагатьох водневих заправних станцій. Причиною став витік з неправильно встановленого клапана.
Вибухнула станція заправки водню в Норвегії
Водень – паливо майбутнього?
Водень може мати інтерес в деяких типах транспорту, як наприклад в автобусах, особливо міжміських або вантажних перевезеннях. В даний час вже створено кілька прототипів водневих вантажних автомобілів.
Але через складнощі з інфраструктурою і через «брудне» виробництво в даний час його важко розглядати як серйозну альтернативу машинам з ДВЗ і в майбутньому на електромобілях.
Автобус на водні
В свою чергу Hyundai буде випускати паливні елементи для своїх водневих автомобілей