Майбутнє автопрому: заправив водою і поїхав

Легкові автомобілі, що працюють на водні, найближчим часом можуть скласти серйозну конкуренцію не лише автівкам із традиційними двигунами внутрішнього згоряння, а й електромобілям, які тільки-тільки завойовують ринок.

Десять років тому на частку транспорту припадало близько 25% викидів у атмосферу вуглекислого газу. За оцінками Міжнародного енергетичного агентства (утворене в Парижі після нафтової кризи 1973–1974 років), якщо ситуація докорінно не зміниться, до 2050 року кількість викидів через використання транспортом вуглецевого палива становитиме вже 50%.

1. Що заважає електромобілям?

Уряди розвинених країн, звичайно, борються з проблемою викидів. Посилюються вимоги до двигунів внутрішнього згоряння щодо токсичності відпрацьованих газів: стандарт Euro-1 у державах ЄС був ухвалений ще в 1993 році, зараз чинний стандарт Euro-6. Запроваджуються суворіші норми для пального, обмежується доступ особистого транспорту у центральні райони великих міст.

Однак проблему забруднення навколишнього середовища цими методами не вирішити: легкових автомобілів стає усе більше навіть у країнах третього світу, якість машин нівелюється зростанням їх кількості.

Вихід, в принципі, відомий – перехід на більш екологічно чистий вид транспорту, електромобілі. Вони, власне, з’явилися ще сто років тому, вважалися цілком перспективними, але не витримали конкуренції з машинами на двигунах внутрішнього згоряння. Основна причина – недостатня ємність акумуляторів. Хтось звинувачує у цьому нафтове лобі – мовляв, задушили перспективний напрямок, не давали розвиватися новим технологіям, та це із серії цікавої конспірології.

Поки маємо, що маємо. У тому, що електромобілі – справа перспективна, ніхто не сперечається. У 2019 році, наприклад, у всьому світі їх було продано близько 2,5 млн. Але це крапля в морі. Візьмемо Україну: зараз електрокарів у нашій країні до 20 тисяч, за загальної кількості автомобілів близько 10 мільйонів.

По-справжньому масову популярність електрокарів стримують усе ті ж акумулятори. Усі виробники нарощують обсяг їх заряду. Почалося все зі 100 км на одну зарядку, зараз на автосалонах сучасні електромобілі показують 600–700 км. Тривають змагання – хто дотягне до 1000 км. Ось тоді почнеться справжній бум.

2. Що заважає двигунам на водні?

Альтернативою екологічно чистим електромобілям можуть стати не менш екологічні авто, що працюють на водні. Зараз у всьому світі Н₂ розглядають як цілком реальну заміну звичного вуглецевого палива. На початку лютого, наприклад, у ФРН була ухвалена ціла воднева концепція, яка передбачає до 2050 року повний перехід на зелений водень, отриманий завдяки відновлювальним джерелам енергії.

Варіантів застосування водневого палива на транспорті два. Перший – це використання Н₂ у звичайному двигуні внутрішнього згоряння. До речі, перший такий двигун, що працює на водні, був створений ще в 1806 році, а пальне вироблялося методом електролізу води (поділ Н₂О на складові елементи під дією електричного струму) – це те, що пропонується для виробництва зеленого водню зараз.

Однак у цього варіанту є певні недоліки. Традиційні поршневі двигуни погано пристосовані до роботи на водні, газі надзвичайно леткому: він при нагоді намагатиметься проникнути у випускний колектор, де може спалахнути. Потужність такого двигуна становить 65–80% порівняно з бензиновим варіантом. А оскільки водень за своєю природою прагне вступити в реакцію з будь-яким елементом, двигун швидко зношуватиметься.

3. Що таке FCEV?

Другий, набагато більш перспективний варіант використання водню – паливні елементи на його основі. Простіше кажучи, це своєрідні паливні баки, в яких міститься Н₂ у стиснутому або скрапленому вигляді. У машині відбувається процес, зворотний електролізу, – водень змішується з киснем із повітря, на виході – вода й електроенергія, від якої живиться електродвигун.

Такий транспортний засіб є електромобілем на паливних елементах (FCEV, Fuel cell electric vehicle), у невеликих кількостях їх уже виробляють General Motors, Honda, Hyundai, Mercedes-Benz і Toyota.

Переваги FCEV: у паливних елементів нульовий рівень викидів. Автомобіль заправляється в середньому 4 хвилини. Та головне – за витратами і ціною паливні елементи на 80% вигідніші за звичайний бензин. Зараз водневий автомобіль Toyota Mirai на повному баку водню ємністю 4,7 кг у середньому проїжджає 600 кілометрів.

Недоліки у FCEV, звичайно, є, але вони пов’язані винятково з нерозвиненістю водневої заправної інфраструктури.

Андрій Кузьмін, «Главком»