Водень: енергетика майбутнього

Альтернативні джерела енергії сьогодні стають ключовими у боротьбі за збереження нашої планети. Вони допомагають зменшити шкідливі викиди, що виникають під час використання традиційних видів палива, таких як бензин, дизель та навіть метан чи пропан. Серед різноманіття можливих рішень водородна енергетика виділяється своєю безпекою та екологічною чистотою, проте впровадження її в масове виробництво транспортних засобів поки що йде досить повільно.

FCEV (fuel cell electric vehicles) – це інноваційний тип електромобілів, де для живлення електродвигуна використовується водородний паливний елемент. Водень вступає в реакцію з кислородом, внаслідок якої утворюється електрична енергія. Проте на заваді масової популяризації водородних авто стоятиме високі витрати на їх виробництво, слабко розвинена інфраструктура заправок, а також певні екологічні виклики, пов'язані з виробництвом самого водороду.

В один автомобіль переходити в серію

Моделі виробляються серійно. Процес заправки таких авто водородом досить складний. Водород може заправлятися у стисненому або зрідженому стані, що вимагає спеціалізованих технологічних пристроїв .

Наприклад: Водень у газоподібному стані зменшується в об'ємі майже в 850 разів. Температура рідкого водороду сягає — 259C.

Більшість заправок пропонують водород у газоподібному вигляді, тоді як рідкий водород доступний лише на 10% станцій. Серед відомих моделей, які використовують водородне паливо, можна відзначити BMW HydroGen 7 та HydroGen3 від GM.

Заправка водородного автомобіля займає всього близько 5 хвилин, що порівнюється з годиною заправки бензинового бака. Завдяки сучасним технологіям ця година може бути скорочена до 3 хвилин, що є значно швидшим, ніж, наприклад, заправка балону з природним газом.

Робота установок з генерації водороду

Водневі заправки можуть бути різних типів:

1. Мобільні заправки: Використовуються біля місць без постійної інфраструктури, дозволяючи швидко заправити автомобілі.
2. Стаційарні заправки: Належати великим компаніям та забезпечують водородне паливо для автомобілістів у великих містах.
3. Домашні заправки: призначені для приватного використання, дозволяють виробляти до 1000 кг водороду на рік за допомогою електролізеру води.

Промисловий електролізер та його роль в енергетиці

Важливою частиною водородної заправки є електролізер , що виробляє водород шляхом розщеплення води на кисень та водород. До складу такої станції входять також системи очищення, компрессор та диспенсер для роздачі водороду для споживачів. Вартість водороду на європейському ринку становить близько 9 євро за кілограм, що дорівнює приблизно 45 євро за повний бак автомобіля Toyota Mirai.

На малих та середніх станціях водород може вироблятися як за допомогою електролізу води, так і за рахунок каталізу вуглеводнів – процесу, що проводиться при температурі близько 500 градусів та тиску до 4 МПа.

Компанія Анод виробляє електролізери для водопровідних заправних станцій.

Вартість водородового палива

Ринкова вартість водороду в Європі зараз становить близько 9 євро за кілограм, що відповідає приблизно 45 євро за повний бак автомобіля Toyota Mirai. Якщо враховувати, що ціна бензину на європейських заправках становить близько 1,3-1,35 євро, споживання водородного авто приблизно відповідає середній витраті седана з бензиновим двигуном 1,5-2 літри в комбінованому режимі.

Чи є майбутнє у водородних авто?

Автомобілі на водородних паливних елементах мають безліч переваг, серед яких:

1. Екологічність: Відсутність викидів вуглекислого газу.
2. Безшумність: Тихий режим роботи двигуна.
3. Швидкість заправки: Лише кілька хвилин для повної заправки.
4. Високий крутний момент: Збільшує ефективність початку руху.

Однак водородні автомобілі також мають і недоліки:

Нерозвинена інфраструктура: Мала кількість заправних станцій.

Рейтинг водородових та гібридних автомобілів

1. Toyota Mirai

Особливості:

Toyota Mirai – одна з перших серійних моделей на водні , що стала доступною для широкого кола покупців. Запас ходу на одній заправці складає близько 500 км, а заправка водородом займає лише 5 хвилин. Завдяки передовим технологіям, Mirai відома своєю надійністю та екологічністю. Авто оснащене системою допомоги водію, яка включає радар для виявлення перешкод та автоматичне гальмування.

2. Honda Clarity Fuel Cell

Особливості:

Honda Clarity має один із найкращих запасів ходу серед водородних автомобілів – до 650-700 км на одній заправці. Модель також відрізняється високою потужністю (177 л.с.) та п'ятимісним салоном. Завдяки використанню водороду під високим тиском, заправка займає лише 5 хвилин.

3. Hyundai Nexo

Особливості:

Hyundai Nexo – це водородний кросовер із запасом ходу близько 600 км. Автомобіль має потужність 161 л.с. і вражаючий крутний момент у 395 Нм. Година розгону до 100 км/рік складає 9,5 секунд. Nexo також відзначається своєю технологічністю та сучасним дизайном.

4. Mercedes-Benz GLC F-CELL

Особливості :

Mercedes-Benz GLC F-CELL – це перший серійний автомобіль , який поєднує в собі водопровідні паливні елементи та можливість зарядки від електророзетки . Автомобіль може проїхати до 500 км на водні та додатково 51 км на електроенергії. Бак для водороду заповнюється всього за 3 хвилини, а 211-сильний двигун забезпечує високу продуктивність.

5. Ford Airstream

Особливості:

Ford Airstream – це концептуальний автомобіль, що поєднує електромотор та водні паливні елементи. Запас ходу на водні становить близько 485 км, а на електроенергії – 40 км. Ця модель є гібридом, що забезпечує максимальну ефективність та зменшення впливу на довкілля.

6. Pininfarina H2 Speed

Особливості:

Pininfarina H2 Speed ​​– це високошвидкісний спорткар, що працює на водні . Автомобіль розганяється до 100 км/год за 3,4 секунди, а його максимальна швидкість складає 299 км/год. Завдяки рекуперативному гальмуванню та системі контролю тяги, H2 Speed ​​пропонує вражаючу динаміку.

7. BMW Hydrogen 7

Особливості:

BMW Hydrogen 7 – це автомобіль, що працює як на водні , так і на бензині. Максимальний пробіг на водні становить 480 км., а на бензині – 300 км. Автомобіль автоматично перемикається між видами палива, забезпечуючи надійність і зручність під час подорожей.

Висновок

Водневі автомобілі продовжують розвиватися, пропонуючи екологічно чисті альтернативи традиційним автомобілям. Toyota Mirai займає перше місце завдяки своїй надійності, практичності та широкій доступності. Honda Clarity Fuel Cell та Hyundai Nexo також виділяються великим запасом ходу та сучасними технологіями, що робить їх сильними конкурентами на ринку. Автомобілі, такі як Mercedes-Benz GLC F-CELL, пропонують інноваційні рішення, поєднуючи водородні паливні елементи з електроприводом, тоді як Pininfarina H2 Speed ​​демонструє можливості водороду у сегменті спорткарів. Проте обмежена інфраструктура водородних заправок залишають ці автомобілі нішевими продуктами. У майбутньому, з розвитком технологій та розширенням інфраструктури, авто на водні можуть стати популярнішими та доступнішими для широкого кола споживачів. Також вже реальність серед нових водородних автомобілів – автомобілі з пробігом за 1000 км на одній заправці та з меншою витратою водороду. Це вже водородні автомобілі іншого покоління.