Автомобили на водороде — экологичный транспорт будущего?

Полный отказ от бензиновых двигателей внутреннего сгорания однажды произойдет — этого требует экология, к этому подталкивает прогресс. Поэтому у многих автомобилистов возникает логичный вопрос — а что будет дальше? Далеко не все хотят переходить на электромобили, ведь несмотря на их экологичность —  пишет «Mail.ru Hi-Tech». они имеют множество очевидных недостатков и оговорок. Как вариант — можно присмотреться к электромобилям с силовой установкой на водородных топливных элементах. Расскажем о ее преимуществах на примере нового кроссовера Hyundai NEXO.

Партнер материала

Достижения на виду

Уже сегодня будущее можно увидеть в Москве, на Новом Арбате. В Hyundai MotorStudio открылась выставка «Будущее передвижений». Эта студия является пространством, где компания делится своими достижениями и последними разработками. Выставка работает с 10 до 22 часов, вход свободный. Для навигации по ней можно использовать аудиогид в смартфоне.

На выставке представлены инновации Hyundai в области водородной энергетики и экологически чистых технологий. Например, в Hyundai MotorStudio стоит уменьшенная копия макета интеллектуальной транспортной системы, который компания демонстрировала на CES 2020. Эта модель дает представление об интеграции городского воздушного транспорта (UAM), специализированных автомобилей (PBV) и транспортных пересадочных узлов (Hub) в городское пространство будущего, ориентированное на человека.

Другой интересный экспонат – силуэт автомобиля IONIQ Electric, помещенный на реальную электрическую силовую установку электромобиля. IONIQ – это новый суббренд компании, под брендом которого Hyundai выпустит три новые модели в ближайшие четыре года.

Однако едва ли не самым важным элементом выставки является новый серийный автомобиль Hyundai NEXO с силовой установкой на топливных элементах. Посетители получат уникальную возможность рассмотреть машину снаружи и внутри.

Ходовые качества

Одним из главных доказательств эффективности водородных технологий является кроссовер Hyundai NEXO, оборудованный силовой установкой на водородных топливных элементах. Корейский автоконцерн и раньше выпускал транспортные средства с использованием подобных двигателей (например, Tucson FCEV), однако этот внедорожник стал лучше по всем параметрам, включая ходовые характеристики.

Испытания показали, что машины спокойно выдерживают ночную стоянку при температуре -29 градусов Цельсия. Повышенная температура водороду тоже не страшна: производители говорят, что авто показывают максимальную производительность даже при жаре в 50 градусов Цельсия и выше.

Отдельного внимания заслуживает огромный запас хода. На полных баках Hyundai NEXO способен проехать до 666 километров (по циклу WLTP). И погода, как в случае с обычными электромобилями, серьезно не повлияет на километраж – энергия вырабатывается в реальном времени, а не хранится на аккумуляторах. Поэтому запас хода будет примерно одинаковый и в холоде, и на жаре.

К слову о батареях – главной проблеме электромобилей. Помимо того, что они подвержены погодным условиям, аккумуляторы еще и занимают много места в машине, да и вообще сильно утяжеляют ее. С топливными баками такой проблемы нет, ведь сами они почти невесомые, а расположены на днище. К тому же полная зарядка батарей занимает несколько часов, а на заправку водородных баков уходит около пяти минут – здесь преимущества очевидны. Вообще показатели плотности хранения запаса водорода в системе NEXO являются лучшими в мире, говорят представители Hyundai.

Как работают двигатели на водородных топливных элементах?

Если в обычных электромобилях энергия хранится в аккумуляторах, то в автомобилях с водородными топливными элементами электричество вырабатывается в реальном времени благодаря химической реакции взаимодействия водорода и кислорода.

Водород хранится в специальных топливных баках (у Hyundai NEXO их три общей емкостью 156 литров и весом 6,3 кг). Сжатый водород поступает в топливную ячейку с протонопроводящей мембраной с анодом и катодом. Там он делится на протоны и электроны: первые из-за маленького размера проходят через мембрану и встречаются с молекулами кислорода. В результате образуется обычная вода, а выработанная за счет реакции энергия (то есть электрический ток) уходит на бортовую аккумуляторную батарею. Уже оттуда она подается на электромотор, который приводит в движение колеса.

Получается, что автомобили с силовой установкой на водородных топливных элементах экологически практически идеальны: никакого сжигания в установке не происходит, а единственным ее выбросом в атмосферу является водяной пар. Это абсолютно безопасное транспортное средство в плане сохранения окружающей среды.

Водород – самый перспективный источник энергии

Еще в 2017 году Совет по водородным технологиям опубликовал исследование, результаты которого показывают, что водород окажет влияние на переход на новые источники энергии и трансформацию мировой энергетики. По данным экспертов,  к 2050 году на водород может прийтись почти одна пятая потребляемой в мире энергии, что позволит сократить ежегодные выбросы CO2 примерно на 6 гигатонн.

«Исследование подтверждает, что водород занимает ключевое место в переходе на новые источники энергии… В некоторых секторах экономики и некоторых географических локациях водород будет незаменимым инструментом для осуществления подобного перехода. Чем раньше мы сможем добиться этого, тем быстрее сможем пожинать плоды в виде преимуществ использования водорода на службе экономики и общества», – заявил председатель правления и генеральный директор Air Liquide Бенуа Потье.

Представители Hyundai Motor согласились с выводами экспертов и взяли курс на разработку экологичных и безопасных водородных двигателей. В числе первых компаний в мире Hyundai открыла специализированный завод, который серийно производит силовые установки на водородных топливных элементах. К 2025 году компания планирует продавать 670 000 электромобилей ежегодно, включая 110 000 электромобилей на водородных топливных элементах. А уже к 2030 году компания в рамках стратегии FCEV Vision 2030 пообещала выпустить 700 000 силовых установок на топливных элементах в год. Причем автомобилям достанется только часть из них – остальные будут задействованы в судах, железнодорожных локомотивах, беспилотных летательных аппаратах и электрогенераторах.

Благодаря активному вниманию мирового сообщества водород может стать одним из самых эффективных средств хранения энергии. Этот химический элемент добывается из возобновляемых источников энергии, экономно хранится и затем преобразуется вновь в энергию для самых разнообразных вариантов генерации и применения в промышленности и быту, а также для личных и коммерческих автомобилей, использующих силовые установки на водородных топливных элементах.

Чистое будущее

Помимо личных автомобилей, Hyundai запустила серийное производство тяжелых грузовиков XCIENT Fuel Cell для сферы коммерческих перевозок и логистики. Новинку оснастили силовой установкой мощностью 190 кВт, которая состоит из двух батарей топливных элементов (по 95 кВт каждая). Запаса хода хватает примерно на 400 километров, а на заправку требуется от 8 до 20 минут – отличные цифры для такого большого транспорта.

Летом первая партия грузовиков отправилась в Швейцарию. Эта страна выбрана не случайно: она славится своей любовью к «зеленым» технологиям. Поэтому здесь дорожный налог не распространяется на грузовики с нулевым выбросом вредных веществ. Кроме того, грузовики работают исключительно на чистом водороде, а в Швейцарии очень высокая доля гидроэнергетики – идеальное место для производства водорода.

Если Hyundai удастся успешно реализовать проект в Швейцарии, компания начнет поставлять свои грузовики и в другие страны Европы.

Автор: Алексей Глинкин