Водородные авто – транспорт будущего, но пока их мало. В чем их недостатки и что в Украине
Водород как топливо первоначально использовался только для движения космических ракет. Сегодня этот тип технологии интенсивно усовершенствуется – его можно использовать в автобусах, автомобилях, мотоциклах и кораблях. Но автомобильные концерны пока не спешат переходить на массовый выпуск электромобилей с водородными топливными элементами (fuel cell electric vehicles, FCEV).
Тому немало причин – цены, неразвитая инфраструктура, опасность производства топлива для окружающей среды.
Liga.Tech рассказывает, как устроен водородный автомобиль, в чем проблема с инфраструктурой и какова ситуация с водородными авто в Украине.
FCEV – это электромобиль на топливных элементах. В таком автомобиле используется топливный элемент вместо батареи или в сочетании с батареей или суперконденсатором для питания бортового электродвигателя. По принципу обратного электролиза производятся вода и энергия, которые могут скапливаться и использоваться для движения колес автомобиля.
Какие авто уже есть в серии
Водородные авто уже существуют, но большинство моделей есть только в виде концепта, и лишь некоторые выпускаются серийно.
Автомобили на водороде разрабатывают Honda, Toyota, Mercedes-Benz и Hyundai – у этих компаний уже есть готовые транспортные средства. Остальные показывают пока только концепты. Среди них — BMW, которая в 2007 году выпустила партию из 100 экспериментальных «водородных» моделей, так и оставшихся экспериментом, и Lexus.
В серию запущены пока только Toyota Mirai, Hyundai Nexo и Honda Clarity. Их можно приобрести в США и Европе.
Преимущества и недостатки водородных машин
Автомобили, работающие на водородном топливе, не выбрасывают в воздух углекислый газ, а значит, не вредят окружающей среде и не способствуют глобальному потеплению. Кроме того, у таких авто двигатель работает бесшумно, заправка более быстрая, чем у электромобилей, а запас хода составляет до 500-600 км, что также больше, чем у электрических авто.
Среди серьезных минусов – водородное топливо пока слишком дорого по сравнению с электричеством.
Даже если сравнивать водород с бензином (цена одного километра пути почти одинакова), стоит обратить внимание на высокую стоимость водородных автомобилей. Переплачивая за электрокар можно рассчитывать на экономию в будущем. Переплата же за машину с водородным двигателем не окупится.
Еще один немаловажный момент, влияющий на распространенность FCEV, – неразвитая инфраструктура заправок. Проблему с ними уже решают правительства разных стран – Китая, Японии, Германии.
В Китае к 2030 году планируется установить более 1000 водородных станций. Сегодня КНР является мировым лидером по производству водорода, и на ее долю приходится треть мирового производства.
В ЕС к 2030 году на дороги уже выедут 100 000 грузовиков на водороде и для них будет построено 1500 водородных заправок, такой план озвучил президент Hydrogen Europe Валери Буйон-Дельпорте. И это не просто планы стартапа, а реальная программа, которую поддерживают 62 компании по производству автомобилей, комплектующих и водородных топливных элементов.
Прогнозируется, что на водород и полученное из водорода синтетическое топливо будет приходиться 2% общего спроса энергии в транспортной сфере в 2030 году, 13% – в 2040 году и 25% – в 2050 году. К сожалению, темпы наращивания производства зеленого водорода ограничены. Это топливо будет в дефиците еще долго, поэтому зеленая промышленная политика должна это учитывать.
Сверххолодное топливо. Особенности заправки водородом
Водородные авто заправлять сложнее, чем обычный транспорт. Заправка производится газом в сжатом или сжиженном состоянии. При этом водород уменьшается в объеме почти в 850 раз, температура в жидком виде достигает –259°C, а давление газа – 350 или 700 атмосфер.
На большинстве заправок топливо продается в газообразном состоянии. Жидкость встречается только на 10% станций. Время заправки водородным топливом составляет около пяти минут. Приблизительно столько же тратится на наполнение полного бака бензинового транспорта.
В мире существует несколько типов водородных заправочных станций – это мобильные, стационарные и домашние. Большинство стационарных находятся в Канаде и США, Китае, Японии и Германии, они принадлежат крупным компаниям. Домашняя заправка может производить до 1000 кг чистого водорода в год – достаточно для ежедневной заправки от одного до пяти автомобилей. Газ в ней производится методом гидролиза воды в ночное время, чтобы не создавать резких скачков напряжения в электросети.
Сколько будет стоить заправка
Рыночная стоимость водорода в Европе сейчас составляет около 9-10 евро за килограмм, это примерно 45 евро для полного бака автомобиля Toyota Mirai.
При запасе хода 500 км сумма выходит на уровне 9 евро на 100 км. Учитывая, что стоимость бензина на европейских заправках около 1,3-1,35 евро, потребление водородного авто примерно соответствует среднему расходу седана с бензиновым мотором 1,5-2 литра в комбинированном режиме.
Это немного – но только если не сравнивать с электромобилями. При использовании электродвигателей владелец автомобиля Tesla Model S или гибридной Toyota Prius потратит около 2,5 евро на то же стокилометровое расстояние. Поэтому пока цена на водород для автомобилей не снизилась хотя бы до 25-30 евро за полный бак, преимущество останется за электрокарами.
Водород в коммерческих перевозках
Одна из причин, почему автомобили на топливных элементах являются хорошим вариантом для рынка коммерческих грузовиков, – время их дозаправки составляет всего около 10–15 минут. Запас хода такого транспорта составляет около 800 километров, что на 50-100% больше, чем у электромобилей с литиевыми батареями.
Совместную разработку водородных топливных элементов для грузовиков ведут Daimler и Volvo. Водородные грузовики на электротяге также представила Scania.
По прогнозам экспертов Berylls Strategy Advisors, на которые ссылается Reuters, к 2030 году каждый десятый грузовик, продаваемый в Европе, будет ездить на водороде. При этом авторы прогноза предупреждают, что доля грузовиков на водородном топливе может увеличиться, если ускорить развитие инфраструктуры.
Украинские реалии. Миллиарды инвестиций
В начале сентября 2021 года Украинский водородный совет сертифицировал первый в стране водородный автомобиль, сейчас в Украине уже две такие машины (но владельцы машин пока заправляют их в Польше). В ассоциации ожидали, что первая водородная заправка должна появиться в Украине в 2022 году. Но так пока и не появилась.
В конце мая 2021 года в Брюсселе вице-президент Еврокомиссии Франс Тиммерманс презентовал план развития водородной отрасли до 2030 года под названием Green Hydrogen Investment and Support Report.
Согласно Green Hydrogen Initiative 2×40 gigawatt для Украины должно было быть выделено создание 10 ГВт новых мощностей по производству «зеленого» водорода. Планировалось дополнительных 11 ГВт ветростанций и 11 ГВт солнечных станций с фактором загрузки не менее 4000 часов в год. Они позволили бы питать электролизеры мощностью 10 ГВт.
Суммарно это около 20 млрд евро инвестиций в экономику Украины
Первые шаги по развитию системы транспортировки и хранения водорода в Украине уже предпринимаются. Компании Нафтогаз и Укртрансгаз, в свою очередь, уже присоединились к инициативе H2EU+Store. Она предусматривает производство зеленого водорода по восстановительной энергетике на западе Украины с возможностью его хранения в украинских газохранилищах. В будущем планируется экспорт этого топлива по газопроводам в ЕС, закачка его в подземные хранилища Австрии и реализация потребителям Центральной Европы.
В июне 2022 года Нафтогаз Украины заключил соглашение с канадским энергетическим разработчиком Symbio Infrastructure (Symbio) на закупку сжиженного природного газа (LNG) и зеленого жидкого водорода (LH2) из Квебека, Канада. Учитывая время получения разрешений от регулирующих органов, начало работы проектов Symbio запланировано на 2027 год.
Но на эти планы повлияла война. Есть обсуждения и меморандумы, но пока это направление движется очень медленно.
Источник https://tech.liga.net/technology/article/vodorodnye-avto-transport-buduschego-no-poka-ih-malo-v-chem-ih-nedostatki-i-chto-v-ukraine