Водородные автомобили: просто шумиха или святой Грааль экологичного транспорта?
Автомобили с водородными топливными элементами не сжигают ископаемое топливо, не выделяют загрязняющих веществ или парниковых газов, работают на той же химической реакции, что и ракетные двигатели, и проезжают в два раза дальше, чем Tesla. Это означает, что они являются надежной и эффективной альтернативой электромобилям и могут стать частью будущего без ископаемого топлива.
Если вы еще не слышали об этом идеальном автомобиле, вы не одиноки. Только Toyota, Honda и Hyundai создали производственные линии автомобилей на топливных элементах (FCEV), и за пределами Калифорнии — эпицентра медленного, но верного прогресса этой технологии — их редко можно увидеть.
Но это может измениться: в 2017 году правительство Великобритании объявило о фонде в 23 миллиона фунтов стерлингов для поддержки разработки автомобилей и инфраструктуры на водородных топливных элементах, причем министр транспорта Джон Хейс заявил, что «водородные электромобили на топливных элементах могут сыграть жизненно важную роль в сокращении вредных выбросов». Этот фонд, безусловно, необходим, поскольку в настоящее время в Великобритании есть только около 17 заправочных станций для водородных автомобилей (большинство из них, как вы догадываетесь, в Лондоне), а в США нет ни одной за пределами Калифорнии.
Хотя очевидно, что существуют проблемы на начальном этапе, если FCEV пойдут по тому же пути, что и электромобили, важно спросить, что это за водородные автомобили, насколько они хороши на самом деле и какие из них лучшие на рынке.
Как работают водородные автомобили?
Несмотря на то, что они работают на газообразном топливе, водородные автомобили технически также являются электромобилями; они приводятся в движение электродвигателем, а не бензиновым или дизельным двигателем. Водород хранится в баках и подключен к топливному элементу. Водород поступает в топливный элемент и смешивается с кислородом из окружающего воздуха. Водород и кислород реагируют и соединяются, вырабатывая электричество и выделяя безвредный водяной пар в качестве побочного продукта.
В топливном элементе нет движущихся частей, только химическая реакция, которая производит электричество для питания двигателя. Аккумулятор, в котором накапливается электроэнергия, пиковая батарея, значительно меньше и, следовательно, легче, чем батарея стандартного электромобиля, потому что она постоянно заряжается топливным элементом, а в некоторых моделях — также рекуперативным торможением. Рекуперативное торможение — это процесс, при котором электродвигатель преобразует кинетическую энергию автомобиля в электрическую энергию и направляет ее во вспомогательную батарею.
Заправка водородных баков осуществляется почти так же, как бензином или дизельным топливом; газообразный водород закачивается в бак, как заливается бензин. Для транспортного средства, которое может изменить мир, вся система невероятно проста.
Преимущества водородных автомобилей
- Тихий двигатель: Как и большинство других электромобилей, водородные автомобили практически бесшумны и обеспечивают мощный старт, потому что электродвигатель обеспечивает максимальный крутящий момент даже на низких скоростях. На самом деле, они настолько тихие, что некоторые автомобили оснащены системой предупреждения пешеходов, которая издает звук, когда водородный автомобиль паркуется, движется задним ходом или маневрирует.
- Более быстрая заправка: Самая большая жалоба на электромобили заключается в том, что их зарядка занимает очень много времени. Даже на мощных станциях быстрой зарядки это может занять до 30 минут для обычного электромобиля и несколько часов при использовании обычной зарядной станции. Водородные автомобили можно полностью заправить всего за 3-5 минут. Кроме того, вы уже знакомы с методом заправки с помощью насоса, как в случае с бензиновыми или дизельными двигателями.
- Отсутствие вредных выбросов: Единственное, что выделяется из водородного автомобиля на топливных элементах, — это вода. Это означает, что из автомобиля не выделяется CO2.
- Запас хода, конкурирующий с дизельными и бензиновыми автомобилями: Другая проблема обычных электромобилей заключается в том, что даже при полностью заряженной батарее они могут проехать только половину расстояния традиционного автомобиля с полным баком бензина. Водородные автомобили с запасом хода около 300 миль на одном баке находятся на одном уровне со многими традиционными транспортными средствами. Аналогично, при полном баке автомобиль на топливных элементах может проехать так же далеко, как бензиновый автомобиль. Toyota Mirai, имеющая самый короткий запас хода среди коммерческих седанов на топливных элементах, представленных в настоящее время на рынке, проезжает 317 миль на полном баке. Это примерно на 50% больше, чем 220 миль, которые базовая модель Tesla Model 3 может проехать на одной зарядке. Что еще более важно, этот запас хода не ухудшается в холодную погоду, как это может случиться с другими электромобилями.
- Растущая отрасль: Как мы увидим чуть позже, инфраструктура и поддержка водородных автомобилей в настоящее время не полностью развиты. Тем не менее, одним из преимуществ водородных автомобилей является то, что в них инвестируют крупные игроки. В дополнение к немецким BMW и Mercedes-Benz, General Motors исследует фургоны на топливных элементах в США, а Toyota тестирует водородные грузовики-тягачи. Жители округа Ориндж в Калифорнии имеют доступ к автобусам на топливных элементах с 2016 года, и 25 из них курсируют по округу. Это хорошая новость для всех, кто ищет новый автомобиль, который прослужит долго и избежит необходимости в обновлении из-за государственных экологических норм. Автомобили на топливных элементах, в отличие от бензиновых или дизельных автомобилей, также, вероятно, станут хорошей инвестицией и сохранят свою перепродажную стоимость.
Недостатки водородных автомобилей
- Заправка: Это одна из основных проблем водородных автомобилей. В настоящее время в Великобритании есть только 17 заправочных станций для водородных автомобилей, и строительство каждой станции обходится в 1,3 миллиона фунтов стерлингов. На конец 2019 года в США было только 40 станций, а в Германии, возможно, самой заинтересованной европейской стране в водороде как автомобильном топливе, было около 80. Проблема также несколько дилемматична: поскольку водородных автомобилей очень мало, никто не хочет инвестировать в заправочные станции, а поскольку заправочных станций очень мало, никто не хочет покупать водородные автомобили. Эта проблема не будет решена в ближайшее время.
- Стоимость: Хотя стоимость заправки водородного автомобиля сопоставима с традиционным топливом (водородные автомобили стоят около 17,4 пенсов за милю, а традиционные автомобили — 16,3 пенсов за милю), хранение водорода недешево, и сама технология требует больших затрат на разработку. Топливные элементы дороги, что делает и сам автомобиль дорогим. Немногие модели, представленные в настоящее время на рынке, — это автомобили среднего или высшего среднего класса, стоимостью в среднем 80 000 долларов (чуть менее 62 000 фунтов стерлингов). Это почти вдвое больше, чем стоимость сопоставимого полностью электрического или гибридного автомобиля. Часть проблемы заключается в необходимости использования драгоценного металла — платины, который действует как катализатор при выработке энергии. Тем не менее, правительство Великобритании помогает с их покупкой с помощью гранта в размере около 3000 фунтов стерлингов.
- Размер автомобиля: Водородные баки занимают много места в автомобиле, и до сих пор большинство водородных автомобилей имеют несколько баков. Это означает, что они, как правило, довольно большие (внедорожники или большие седаны), что опять же делает их недешевыми и, возможно, не идеальными для вождения в городах Великобритании. Однако именно это пытается решить Riversimple, небольшой производитель автомобилей из Уэльса, со своим маленьким и стильным Rasa. Стоит посмотреть, сможете ли вы владеть водородным автомобилем в будущем.
- Возможные риски безопасности: Бензин горюч, но мы годами ездили на бензиновых автомобилях без жалоб. Водород также горюч, но многие считают его огромным риском. В июне 2019 года произошли два инцидента, которые, казалось, подтверждали эту критическую точку зрения: взрыв на химическом заводе, производящем водород в Санта-Кларе, оставил пользователей FCV в Калифорнии без топлива, а несколько дней спустя взорвалась заправочная станция в Сандвике, Норвегия. Для многих это явно показало, что водород — опасный взрывоопасный газ, и заставило задаться вопросом: безопасны ли водородные автомобили?
5 лучших водородных автомобилей
Toyota Mirai
У Toyota, очевидно, большие планы на Mirai, потому что это означает «будущее» на японском. Его изысканный и стильный внешний вид дополняет его превосходную управляемость, но он дорог и редок: от 65 000 фунтов стерлингов до вычета государственного гранта на автомобили с ультранизким уровнем выбросов в 3500 фунтов стерлингов, и только 15 будут выпущены в Великобритании в 2020 году.
Honda Clarity
Clarity, конечно, относится к отсутствию выбросов от первого автомобиля Honda на топливных элементах, но это не единственное, что он может предложить. Clarity предлагает привлекательную производительность, первоклассную инженерию, а также обеспечивает большой запас хода и высокий комфорт. К сожалению, в Великобритании его даже нельзя арендовать.
Hyundai Nexo
Nexo, преемник Hyundai ix35 FCEV, предлагает большой запас хода в 414 миль, гарантированный, с рекуперативным торможением, расширяющим возможности еще больше. Корейский производитель утверждает, что он даже может очищать окружающий воздух — и за огромную сумму в 68 000 фунтов стерлингов вы бы ожидали по крайней мере этого.
Mercedes-Benz GLC F-CELL
GLC F-Cell — первая попытка Mercedes выйти на рынок FCEV, и пока она выглядит многообещающе. Баки могут хранить 4,4 кг водорода,