Установки предназначены для экономии до 40% основного топлива легковых и грузовых автомобилей.
Важным обстоятельством является то, что КПД только самых современных турбированных дизелей составляет всего 50%. Бензиновых намного меньше. Поэтому большая часть потраченного топлива всех автомобилей, составляют потери для Автовладельцев и Экологии.
Глобальная энергосберегающая Исследовательская работа, на двигателях внутреннего сгорания, сосредоточена на том, что бы повысить эффективность сгорания в первые две фазы рабочего хода.
При этом задача максимально уменьшить горение и расход топлива в последующие фазы, предназначенные только для хода и выпуска газов.
Водородный генератор «TERMOSTAR» посредством Электролиза, из воды вырабатывает Атомарный водород (ННО газ), который дополнительно подается в рабочую топливно-воздушную Смесь из Основного топлива.
Атомарный водород на 40% эффективнее обычного Водорода, так как уже имеет в своей атомарной связи молекулу Кислород, для горения.
Именно свойство невероятно быстрого и мощного сгорания Атомарного водорода, способствует сгоранию рабочей смеси более быстрым и полным образом в первые две фазы рабочего хода. А следующие фазы полностью разгружаются.
За счет полного и быстрого сгорания топлива происходит повышение КПД двигателя и рост мощности до 20%, а экономия топлива составит до 40%, Появляется приемственность и тяговитость присущая дизельным автомобилям без повышения компрессии. Атомарный водород придает топливной смеси
высокие детонационные свойства без применения химии и металлических присадок. А имеющиеся присадки в оснавном топливе полностью сгорают повышая экологичность выхлопа.
Для бензиновых двигателей появляется возможность с гибридной установкой «TERMOSTAR» , уверенно перейти с бензина АИ-98 или АИ-95 на более дешевый АИ-92, а это ещё экономия ~ 7-15 % на литр топлива.
Поэтому Гибридная Водородная установка «TERMOSTAR» это верное и эффективное решение: Позволяющее самим вырабатывать Атомарный водород и использовать его как Дополнительное топливо, позволяющее экономить Основное.
Автор admin На чтение 6 мин. Просмотров 373
Водород давно считается едва ли не лучшей заменой бензину. Это неудивительно, ведь при его сгорании выделяется вода, а не вредные вещества. Вот только, несмотря на все очевидные преимущества, споры и дискуссии про водородный автомобиль идут до сих пор. И это притом что многие корпорации, Toyota, BMW, Ford, постоянно ведут работы по использованию такого газа как источника энергии для движения машины.
Согласно историческим сведениям, первый двигатель ДВС был водородный, хотя порой использовался и светильный газ. Но потребовалось еще много лет для совершенствования подобного мотора, и только в 1859 году был построен первый самоходный экипаж, топливом для которого служили упомянутые газы. Так что можно сказать, что современный транспорт начинался с автомобиля с водородным двигателем. Хотя в дальнейшем он уступил свое место бензиновому.
Известно несколько случаев, когда при отсутствии привычного горючего, водородный генератор обеспечивал автомобиль топливом. Но тем не менее, при всех достоинствах такого источника энергии он не нашел широко применения, хотя многие автомобильные корпорации, та же самая Toyota, работают над возможностью создания автомобиля на водородном топливе, и надо сказать не без успеха.
Известны несколько различных вариантов, каким может быть такой мотор и что может лежать в основе его работы.
Это обычный ДВС, работающий непосредственно на водороде или на его смеси с бензином. В результате такой добавки улучшается сгорание смеси, увеличивается КПД мотора, уменьшается при сгорании содержание окиси углерода. Однако в конструкцию автомобиля приходится вводить бак для хранения водорода, причем жидкого. А это не добавляет места в багажнике и не повышает безопасность при столкновениях.
Такой принцип использования водорода реализует BMW, причем основной задачей компания считает возможность применения любого из видов топлива (бензин, водород). Уже созданы, и длительное время успешно эксплуатируются несколько образцов, работающих на подобном принципе. Правда, при этом в основном остаются недостатки, свойственные обычному автомобилю.
Другим способом использования водорода является топливный элемент. Его конструкция представлена на рисунке
Этот вариант построения автомобиля, использующего водород в качестве топлива, реализует Toyota. Она намеревается перейти от выпуска прототипов к серийному производству электромобилей на основе топливных элементов. По имеющимся сообщениям, водородный автомобиль Toyota должен серийно выпускаться с 2015 года.
Считается, что самым основным достоинством автомобиля, использующего водород, является его экологичность. Общепринято, что при сгорании водорода вместо окиси углерода и других вредных веществ будет появляться вода, точнее водяной пар. Однако при этом используется не чистый кислород, а воздух, в состав которого входит азот. В результате в камере сгорания образуются окислы азота. А их воздействие на окружающую среду может быть гораздо хуже, чем обычных выхлопных газов.
Кроме того следует учесть, что попадание на горячие части ДВС водорода, может вызвать его воспламенение. Поэтому наиболее подходящим для использования подобного топлива является роторный двигатель, в котором газ поступает в холодную часть, а потом перегоняется в горячую.
Очень большая дискуссия вообще идет по вопросу о том, имеет ли право на существование водородный автомобиль. Здесь есть несколько проблем, без решения которых не имеет смысла говорить о будущем подобной техники. Необходимо отметить, что водород сначала надо получить, для чего требуется какая-то установка. Источником для его получения может служить вода или метан.
Вот тут и возникает одна из основных проблем.
Следующей проблемой, практически ставящей крест на использовании водорода в качестве топлива для автомобиля, является отсутствие соответствующей инфраструктуры. Под этим необходимо понимать в первую очередь сеть заправочных станций.
Так что из уже сказанного должно быть ясно, что водород не является альтернативным источником энергии, во всяком случае, пока не будет реализован способ его дешевого получения. И мифы о светлом будущем водородной энергетики – просто один из методов борьбы крупных корпораций между собой.
Несмотря на такой безрадостный вывод о водородной энергетике в промышленном масштабе, можно попробовать использовать вариант получения, так называемого газа Брауна непосредственно на автомобиле. По сути, это тот же самый водород, результат электролиза воды, только проведенного на машине. Под капотом монтируется специальная установка, генератор водорода, питание на которую подается от бортовой сети.
Понятно, что при прочих равных условиях мощность, расходуемая на движение, уменьшится, часть энергии будет дополнительно тратиться на производство газа. Но результаты, полученные в ходе многочисленных испытаний, показывают, что подобная установка позволяет экономить до тридцати процентов бензина.
Как устроен такой генератор, позволяет понять рисунок. Пример изготовления простейшего его варианта показан на видео
и
Как реально подобная установка располагается под капотом, видно на фото.
Вот такой небольшой генератор газа Брауна позволит любой автомобиль сделать немного ближе к творениям концерна Toyota или BMW, получая некоторую экономию бензина.
Правда споры по поводу того, получает ли владелец выгоду от такого устройства, не стихают. Одни утверждают что генератор того стоит, другие оперируя формулами и прочими доводами, доказывают что это миф, и на самом деле от водородного генератора нет никакого толку.
Водород считают горючим будущего, но так ли это? Для его повсеместного использования существует множество проблем, и хотя ведущими автопроизводителями, такими например, как Toyota, в этом направлении прилагаются значительные усилия, есть определенные сомнения, что в ближайшем времени водород сможет заменить бензин. Но есть мнение, что если использовать простейший генератор газа Брауна, то вполне возможно добиться экономии бензина на своем автомобиле, не дожидаясь прихода водородной энергетики.
Мне нравится1Не нравитсяАвтомобили с водородными двигателями называют главными конкурентами электрокаров. Но у технологии пока что немало минусов, и, например, основатель Tesla Илон Маск называет ее «тупой и бесполезной». Прав он или нет?
С 2018 года в ЕС действует запрет на дизельные автомобили новейшего поколения в населенных пунктах [1]. Это стало поворотным моментом в развитии рынка электрокаров, а также — гибридных и водородных двигателей.
Великобритания еще в 2017-м высказывалась за полный запрет бензиновых авто к 2040 году. Тогда же, если верить исследованию Bloomberg New Energy Finance [2], на электрокары будет приходиться 35% от всех продаж автомобилей. Уже к 2030 году Jaguar и Land Rover планируют довести число электрокаров в своих линейках до 100% [3]. Часть из них тоже работает на водороде.
Первый двигатель, работающий на водороде, придумал в 1806 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз [4]. Он получал водород при помощи электролиза воды.
Первый патент на водородный двигатель выдали в Великобритании в 1841 году [5]. В 1852 году в Германии построили двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который работал на воздушно-водородной смеси. Еще через 11 лет французский изобретатель Этьен Ленуар сконструировал гиппомобиль [6], первые версии которого работали на водороде.
В 1933 году норвежская нефтегазовая и металлургическая компания Norsk Hydro Power переоборудовала [7] один из своих небольших грузовиков для работы на водороде. Химический элемент выделялся за счет риформинга аммиака и поступал в ДВС.
В Ленинграде в период блокады на воздушно-водородной смеси работали около 600 аэростатов. Такое решение предложил военный техник Борис Шепелиц, чтобы решить проблему нехватки бензина. Он же переоборудовал 200 грузовиков ГАЗ-АА для работы на водороде.
Первый транспорт на водороде выпустила в 1959 году американская компания Allis-Chalmers Manufacturing Company — это был трактор [8].
Первым автомобилем на водородных топливных элементах стал Electrovan от General Motors 1966 года. Он был оборудован резервуарами для хранения водорода и мог проехать до 193 км на одном заряде. Однако это был единичный демонстрационный экземпляр, который передвигался только по территории завода.
В 1979-м появился первый автомобиль BMW с водородным двигателем. Толчком к его созданию послужили нефтяные кризисы 1970-х, и по их окончании об идее альтернативных двигателей забыли вплоть до 2000-х годов.
В 2007 году та же BMW выпустила ограниченную серию автомобилей Hydrogen 7, которые могли работать как на бензине, так и на водороде. Но машина была недешевой, при этом 8-килограммового баллона с газом хватало всего на 200-250 км.
Первой серийной моделью автомобиля с водородным двигателем стала Toyota Mirai, выпущенная в 2014 году. Сегодня такие модели есть в линейках многих крупных автопроизводителей: Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford и других.
Toyota Mirai 2016 года выпуска
На специальных заправках топливный бак заправляют сжатым водородом. Он поступает в топливный элемент, где есть мембрана, которая разделяет собой камеры с анодом и катодом. В первую поступает водород, а во вторую — кислород из воздухозаборника.
Каждый из электродов мембраны покрывают слоем катализатора (чаще всего — платиной), в результате чего водород начинает терять электроны — отрицательно заряженные частицы. В это время через мембрану к катоду проходят протоны — положительно заряженные частицы. Они соединяются с электронами и на выходе образуют водяной пар и электричество.
Схема работы водородного двигателя
По сути, это — тот же электромобиль, только с другим аккумулятором. Емкость водородного аккумулятора в десять раз больше емкости литий-ионного. Баллон с 5 кг водорода заправляется около 3 минут, его хватает до 500 км.
Как работает водородный двигатель внутри Toyota Mirai
Водород обладает высокой летучестью, проникает даже в небольшие щели и легко воспламеняется. Если он заполнит собой весь капот и салон автомобиля, малейшая искра вызовет пожар или взрыв. Так, в июне 2019 года утечка водорода привела к взрыву на заправке в Норвегии. Сила ударной волны была сопоставима с землетрясением в радиусе 28 км. После этого случая водородные АЗС в Норвегии запретили
Водород для топлива можно получать разными способами. В зависимости от того, насколько они безвредны, итоговый продукт называют [13] «желтым» или «зеленым». Желтый водород — тот, для которого нужна атомная энергия. Зеленый — тот, для которого используют возобновляемые ресурсы. Именно на этот водород делают ставку международные организации.
Самый безвредный способ — электролиз, то есть, извлечение водорода из воды при помощи электрического тока. Пока что он не такой выгодный, как остальные (например, паровая конверсия метана и природного газа). Но проблему можно решить, если сделать цепочку замкнутой — пускать электричество, которое выделяется в водородных топливных элементах для получения нового водорода.
В России в 2014 году появился свой производитель водородных топливных ячеек — AT Energy. Компания специализируется на аккумуляторных системах для дронов, в том числе военных. Именно ее топливные ячейки использовали для беспилотников, которые снимали Олимпиаду-2014 в Сочи.
В 2019 году Россия подписала Парижское соглашение по климату, которое подразумевает постепенный переход стран на экологичные виды топлива.
Чуть позже «Газпром» и «Росатом» подготовили совместную программу развития водородной технологии на десять лет.
Главный фактор, который может обеспечить России преимущество на рынке водорода — это богатые запасы пресной воды [14] за счет внутренних водоемов, тающих ледников Арктики и снегов Сибири. Вблизи последних уже есть добывающая инфраструктура от «Роснефти», «Газпрома» и «Новатэка».
В конце 2020 года власти Санкт-Петербурга анонсировали [15] запуск каршеринга на водородном топливе совместно с Hyundai. В случае успеха проект расширят и на другие крупные города России.
Вокруг водородных двигателей немало противоречивых заявлений. Одни безоговорочно верят в их будущее — например, Арнольд Шварценеггер еще в 2004 году, будучи губернатором Калифорнии, обещал [16], что к 2010 году весь его штат будет покрыт «водородными шоссе». Но этого так и не произошло. В этом отчасти виноват глобальный экономический кризис: автопроизводителям пришлось выживать в тяжелейших финансовых условиях, а подобные технологии требуют больших и долгосрочных вложений.
Другие, напротив, критикуют технологию за ее очевидные недостатки. Так, основатель Tesla Илон Маск назвал водородные двигатели «ошеломляюще тупой технологией» [17], которая по эффективности заметно уступает электрическим аккумуляторам. Отчасти он прав: сегодня водородным автомобилям приходится конкурировать с электрокарами, гибридами, транспортом на сжатом воздухе и жидком азоте. И пока что до лидерства им очень далеко.
С одной стороны, в Европе Toyota Mirai II стоит несколько дешевле, чем Tesla Model S (€64 тыс. против €77 тыс.) [18]. Полная зарядка водородного автомобиля занимает около 3 минут — против 30-75 минут для электрокара. Однако вся разница — в обслуживании: Toyota Mirai вмещает 5 кг водородного топлива [19] по цене $8-9 за кг. Таким образом, полный бак обойдется в $45, и его хватит на 500 км — получаем около $9 за 100 км пробега. Для Tesla Model S те же 100 км обойдутся всего в $3.
Но у водородного топлива есть существенное преимущество перед электрическими аккумуляторами — долговечность. Если аккумулятора в электрокаре хватает на три-пять лет, то водородной топливной ячейки — уже на восемь-десять лет. При этом водородные аккумуляторы лучше приспособлены для сурового климата: не теряют заряд на морозе, как это происходит с электрокарами.
Есть еще одна перспективная сфера применения водородного топлива — стационарное резервное питание: ячейки с водородом могут снабжать энергией сотовые вышки и другие небольшие сооружения. Их можно приспособить даже для энергоснабжения небольших автономных пунктов вроде полярных станций. В этом случае можно раз в год наполнять газгольдер, экономя на обслуживании и транспорте.
Основной упрек критиков — дороговизна водородного топлива и логистики. Однако Международное энергетическое агентство прогнозирует, что цена водорода к 2030 году упадет минимум на 30% [20]. Это сделает водородное топливо сопоставимым по цене с другими видами [21].
Если вспомнить, как развивался рынок электрокаров, то его росту способствовали три главных фактора:
Водородные двигатели ждет примерно тот же сценарий. В Toyota видят главные перспективы [26] для водородных двигателей в компактных автомобилях, а также в среднем и премиум-классе. Пока что производство не вышло на тот уровень, чтобы бюджетные модели работали на водороде и оставались рентабельными. Современные водородные машины стоят вдвое дороже обычных [27] и на 20% больше, чем гибридные.
Согласно прогнозу Markets&Markets [28], к 2022 году объем мирового производства водорода вырастет со $115 до $154 млрд. Остается главный вопрос: как быть с инфраструктурой? Чтобы водородные двигатели стали массовыми, нужны сети заправок, трубопроводы для топлива, отлаженные логистические цепочки. Все это пока только зарождается. Но и тут есть позитивные сдвиги: например, канадская Ballard Power по заказу китайского Министерства транспорта запустила пилотный проект, в рамках которого водородное топливо можно будет заливать в обычные АЗС.
Силовые установки на альтернативном топливе — одно из приоритетных направлений для концерна. BMW Group представляет водородную силовую установку BMW i Hydrogen NEXT с нулевым уровнем выбросов.
Особенности силовой установки BMW i Hydrogen NEXT
Силовая установка электрического BMW i Hydrogen NEXT состоит из модуля eDrive пятого поколения с буферным аккумулятором, топливного элемента и преобразователя напряжения. Пиковая мощность силовой установки — 275 кВт (374 л.с.), это гарантирует фирменную динамику BMW и удовольствие за рулем. На борту автомобиля два бака, в которых под давлением 700 бар хранится 6 кг водорода. Этого достаточно для большого запаса хода независимо от погодных условий. Полная заправка водородом занимает 3–4 минуты.
Электрохимический генератор в составе топливного элемента выдает мощность 125 кВт (170 л.с.). В качестве топлива используется смесь водорода и кислорода из окружающего воздуха, вместо вредных выбросов система вырабатывает водяной пар. Преобразователь напряжения регулирует потоки от топливного элемента, аккумуляторной батареи и кинетическую энергию, выделяемую при торможении.
В 2022 году концерн планирует выпустить небольшую тестовую партию BMW i Hydrogen NEXT, а серийная версия появится на рынке не раньше второй половины текущего десятилетия.
Перспективы транспорта на водороде
Концерн BMW Group уверен в потенциале топливных элементов в долгосрочной перспективе. В данный момент появлению серийного водородного автомобиля BMW препятствует ряд факторов. Водород должен производиться в достаточных количествах для снижения его стоимости. Существуют сложности с инфраструктурой. К моменту появления серийной версии BMW i Hydrogen NEXT концерн планирует снизить стоимость водородной силовой установки. Остаются в силе планы по выпуску к 2023 году 25 электрифицированных моделей, из которых не меньше 12 полностью на электротяге.
Клаус Фрёлих, член совета директоров BMW AG, ответственный за разработки: «Мы убеждены, что альтернативные силовые установки будут существовать параллельно с традиционными ДВС, гибридами и электромобилями. Это обусловлено отсутствием единого решения, которое удовлетворит все потребности клиентов. Технология водородных топливных элементов может стать четвертым направлением развития наших силовых установок в долгосрочной перспективе».
Сотрудничество с Toyota Motor Corporation
С 2013 года BMW Group работает над развитием водородных силовых установок совместно с Toyota Motor Corporation. Два производителя объединили усилия в работе над топливными элементами, масштабируемыми модульными компонентами и адаптацией технологии для массового производства. В 2017 году BMW Group стал одним из инициаторов создания Водородного совета, в который входит свыше 80 компаний-участников.
Также BMW Group участвует в исследовательском проекте BRYSON. Помимо концерна, в него вовлечены Мюнхенский университет прикладных наук, Технический университет Дрездена, компании Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH и WELA Handelsgesellschaft mbH. Цель проекта BRYSON — разработать новаторские резервуары для хранения водорода под высоким давлением, пригодные для интеграции в архитектуру транспортных средств.
Бум на зеленую энергетику уже давно сопровождается попытками найти замену привычным, но совершенно не экологичным углеводородам. Одним из кандидатов на эту роль стал водород. На него делают ставку Европейский союз, Китай, США, Япония и многие другие страны. Суммарная стоимость всех проектов, реализуемых сегодня в области водородной энергетики, достигла уже 90 миллиардов долларов. Объем планируемых инвестиций в последующие 30 лет только лишь от ЕС — до 470 миллиардов евро. В то же время на пути водородной революции пока немало препятствий — в частности, дороговизна производства, нехватка чистой воды и неразвитость систем доставки. Перспективы h3 как главного топлива будущего — в материале «Ленты.ру».
Главная проблема любого ископаемого источника энергии — ограниченность его объемов. Рано или поздно закончатся и нефть, и газ, и уголь. Существующие возобновляемые источники энергии — ветер, солнце и вода — пока не могут в достаточной степени заменить углеводороды. А вот водород в теории может. Водород практически не встречается на Земле в чистом виде, однако его можно извлечь из большого числа распространенных ресурсов: воды, метана, каменного угля, биомассы, водорослей и даже мусора.
Водород научились получать еще в начале XIX века, но до конца XX века повсеместно использовать водород в качестве устойчивого источника энергии было невозможно. Газогенераторные установки были массивными и требовали топлива для работы. Вторая проблема — такой водород нельзя назвать чистым, так как газогенераторы оставляют углеродный след.
Фото: Public Domain / Wikimedia
Важный шаг к превращению водорода в распространенный источник энергии произошел в 1959 году — американская компания Allis-Chalmers Manufacturing Company создала трактор с силовой установкой, работавшей на так называемых топливных элементах. Принцип работы такой установки прост: запасенный в баллонах водород вступает в химическую реакцию с кислородом, в результате чего выделяется электричество, которое питает электромотор. Помимо этого топливные элементы выделяют в атмосферу побочные продукты, безвредные для окружающей среды, — тепло и водяной пар.
Топливные элементы можно использовать для получения электроэнергии в промышленных масштабах, а выделяемое в процессе реакции тепло — для обогрева зданий. Кроме того, они гораздо компактнее газогенераторной установки, поэтому их можно установить на борту любых транспортных средств. Теоретически топливные элементы могут сделать водород основой топливно-энергетического комплекса (ТЭК), но для этого нужно решить две проблемы.
Фото: Kim Hong-Ji / Reuters
Первая — углеродный след при получении водорода. Топливные элементы обеспечивают нулевой выброс лишь в процессе получения электричества, но для их работы нужен водород. Эту проблему можно решить с помощью электролиза воды: под воздействием электрического тока дистиллированная вода распадается на кислород и водород. Процесс вообще может быть замкнутым: полученное в топливных элементах электричество используется в том числе для получения водорода.
При этом водород, полученный путем электролиза, еще и подразделяют на «желтый» и «зеленый»: для производства первого используется атомная энергия, второго — возобновляемые источники энергии. Таким образом, по-настоящему экологичным водородом многие страны признают лишь «зеленый» подвид.
Второе серьезное препятствие на пути повсеместного внедрения топливных элементов — их высокая цена. На рубеже XX и XXI веков свои автомобили на топливных элементах показали BMW, General Motors, Honda, Hyundai, Toyota и даже «АвтоВАЗ», но о серийном производстве речи еще не шло. В 2008 году Honda выпустила небольшую партию седанов FCX Clarity с водородными топливными элементами, которую сдавали в лизинг (одновременно и аренда, и аналог целевого кредита) в Калифорнии за 600 долларов в месяц. При этом производство каждого автомобиля обходилось Honda в миллион долларов.
00:02 — 30 сентября 2020
Конкурента Tesla обвинили в грандиозной лжи. Слава и миллиарды соперника Илона Маска тают на глазах
00:02 — 13 января
Запад решил отказаться от нефти и газа и уже нашел им замену. Готова ли к этому Россия?
В 2014 году Toyota начала продажи Mirai — первого в мире серийного автомобиля на водородных топливных элементах. Два года спустя в продажу поступило второе поколение Honda FCX Clarity, но объемы продаж оставались скромными. Toyota за все время производства реализовала около десяти тысяч Mirai.
Параллельно топливные элементы начали использовать и в других видах транспорта. В 2017 году в Германии на маршрут вышел пассажирский поезд на водородных топливных элементах Coradia iLint. Причем работает он на линиях, которые не электрифицированы, — поезд на топливных элементах заменил дизельные тепловозы. С 2008 года по Альстеру, притоку Эльбы, ходят суда на водородных топливных элементах. Существуют и прототипы самолетов с аналогичными силовыми установками.
Однако и Toyota, и другие производители уверены, что в ближайшем будущем себестоимость автомобилей на топливных элементах будет не выше, чем у машин с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). В 2020 году японский автогигант представил второе поколение модели и планирует увеличить продажи в десять раз.
Сразу несколько игроков включились в борьбу за рынок тяжелых грузовиков на топливных элементах. Hyundai в рамках программы Hydrogen Mobility к 2025 году планирует поставить клиентам в Европе 1600 грузовиков на топливных элементах. Toyota совместно с Kenworth начала испытания водородного грузовика еще в 2017 году, а два года спустя поставила несколько машин в порт Лос-Анджелеса. Наконец, одним из главных генераторов новостей стал американский стартап Nikola, который занимается разработкой грузовиков на топливных элементах. Компания обещала начать их производство к 2023 году.
Исследовательский центр Bloomberg New Energy Finance (BNEF) оценивает все реализуемые сегодня проекты в области водородной энергетики в сумму свыше 90 миллиардов долларов. Институт экономики энергетического сектора и финансового анализа (IEEFA), в свою очередь, насчитал десятки строящихся установок электролиза на базе ВИЭ суммарной мощностью 50 ГВт и стоимостью 75 миллиардов долларов.
Главным инициатором отказа от ископаемых источников энергии и перехода на водород выступают страны Большой семерки, которые в 2015 году, еще до подписания Парижского соглашения, договорились полностью избавиться от ископаемого топлива к концу века. Европейский союз еще более оптимистичен: в 2019 году был принят «Зеленый пакт для Европы» (The European Green Deal), согласно которому ЕС должен добиться нулевого выброса парниковых газов и отказа от ископаемых источников энергии уже к 2050 году. Особую роль в его реализации должен сыграть водород.
Фото: Bernd von Jutrczenka / Getty Images
В июле 2020 года Еврокомиссия представила «Водородную стратегию для климатически нейтральной Европы». Она предусматривает конкретные шаги по развитию водородной энергетики. Приоритетным направлением станет именно «зеленый» водород. Но на первом этапе, чтобы быстрее уменьшить выбросы парниковых газов, будет использоваться и низкоуглеродистый водород — произведенный на основе ископаемого топлива, например, каменного угля, но с улавливанием углерода.
К 2030 году, согласно стратегии, на территории Евросоюза будут работать электролизеры суммарной мощностью 40 ГВт для производства «зеленого» водорода, а еще 40 ГВт будут производить электролизеры в соседних странах для экспорта водорода в ЕС. Для сравнения: общая мощность всех электростанций России составляет около 250 ГВт. Производство же самого «зеленого» водорода достигнет 10 миллионов тонн. По оценкам ЕК, к 2050 году возобновляемый водород в Европе может потребовать от 180 до 470 миллиардов евро инвестиций. Пока же на энергию на базе водорода приходится менее 1 процента всего энергопотребления в Евросоюзе.
Не менее амбициозные планы у Китая: в стране надеются, что к 2040 году водород будет составлять 10 процентов всей китайской энергосистемы. На протяжении долгих лет КНР была мировым лидером по производству водорода и занимала около одной трети мирового рынка. Но речь идет о высокоуглеродистом водороде, который получают из угля и нефти без улавливания углерода. Это приводит к тому, что цена килограмма водорода в Китае одна из самых низких в мире — около 9 юаней (1,15 евро).
Для сравнения: ориентировочная стоимость ископаемого водорода в ЕС сегодня составляет около 1,5 евро за килограмм. Предполагаемые затраты на ископаемый водород с улавливанием и хранением углерода составляют около 2 евро за килограмм. А килограмм «зеленого» водорода, в свою очередь, обойдется в 2,5-5,5 евро.
Однако обязательство стать климатически нейтральным к середине века заставляет Китай переориентироваться на производство экологически чистого водорода. К тому же, по расчетам Института Роки-Маунтин (RMI), американской некоммерческой организации, консультирующей по вопросам энергетического перехода, Китай может стать углеродно-нейтральным к середине века без ущерба для экономического роста. Институт утверждал, что «Китай имеет хорошие возможности для получения технологического конкурентного преимущества от перехода к чистым нулевым выбросам», и призвал страну поддержать электролиз водорода.
Электролизер
Кадр: Realstrannik.com
Соседи — Южная Корея и Япония — также намерены развивать водородную индустрию. Первая планирует наладить производство топливных ячеек общей мощностью 40 ГВт, а также выпустить более 6 миллионов водородных автомобилей к 2040 году. Вторая уже построила «зеленую» водородную фабрику в Фукусиме, одну из крупнейших в мире. А Саудовская Аравия при технологической поддержке американской компании Air Products строит в своем «городе будущего» Неоме гигантскую зеленую электролизную установку стоимостью 5 миллиардов долларов и производительностью 650 тонн водорода в сутки.
Вероятно, крупнейший водородный проект современности реализуется в настоящее время в Австралии. В «Азиатском хабе возобновляемой энергии» в горнопромышленном центре Пилбара строятся солнечные и ветровые электростанции общей площадью 6,5 тысячи квадратных километров. Они будут производить более 50 тераватт-часов зеленой энергии, большая часть которой пойдет на производство водорода. Проект стоимостью 16 миллиардов долларов планируется запустить в 2027 году.
Что касается России, то возрастающая роль водорода в мировой энергетике на первый взгляд сулит ей потерю доли на рынке. В действительности же есть шанс не только сохранить, но и упрочить свои позиции. Министр энергетики Александр Новак заявил, что Россия уже договаривается с Германией о совместных исследованиях по производству зеленой энергии — в частности, водорода. Новак подчеркнул, что, на его взгляд, углеводороды продолжат играть ключевую роль в мировой энергетике, а вот энергетический баланс в Европе может измениться.
Действительно, «водородная стратегия» ЕС подразумевает импорт огромных объемов водорода, а у России уже есть каналы его поставки. Например, для импорта водорода в Германию можно использовать существующую сеть газопроводов — в частности, газопроводы OPAL и Eugal, сухопутные продолжения «Северного потока» и «Северного потока 2». Gascade, немецкая дочка «Газпрома», на словах подтвердила принципиальную готовность использовать свои газопроводы для транспортировки водорода.
Александр Новак
Фото: Александр Миридонов / «Коммерсантъ»
Таким образом, у России уже есть покупатель водорода и возможности по его транспортировке. Однако мощностей по производству водорода, тем более экологически чистого, в стране нет. Решить эту проблему должна дорожная карта «Развитие водородной энергетики в России» на 2020-2024 годы. Главную роль в ее реализации должны сыграть «Росатом» и «Газпром». Уже в 2024 году «Росатом» должен запустить пилотные водородные установки на атомных станциях и построить опытный полигон для испытаний водородных поездов. «Газпром», в свою очередь, должен в 2021 году разработать и испытать газовую турбину на метано-водородном топливе, а затем изучать возможности применения водорода в двигателях различных транспортных средств и в газовых установках — газотурбинных двигателях и газовых бойлерах.
Интерес к теме водорода проявляет и «НОВАТЭК». Компания объявила о подписании меморандума о взаимопонимании в целях изучения и оценки возможностей развития производственно-сбытовой цепочки поставок водорода с немецкой компанией Uniper. Компании рассматривают возможность поставки «голубого» водорода, произведенного из природного газа с дальнейшим улавливанием и хранением CO2, а также «зеленого» водорода.
По оценкам BofA Securities, к 2050 году стоимость мирового рынка «зеленого» водорода составит 2,5 триллиона долларов. Кроме того, будет создано не менее 30 миллионов рабочих мест. Однако не все разделяют столь оптимистичные прогнозы. Аналитики из Rystad Energy считают, что до водородного триумфа в энергетике еще далеко — лишь половина из запущенных в мире «зеленых» водородных проектов будет реализована до 2035 года. При этом подавляющему большинству проектов потребуется господдержка.
Помимо того, что чистая водородная энергетика требует огромных капиталовложений, существует проблема, связанная с недостатком ключевого сырья — чистой воды. По оценкам экспертов Oilprice, для производства одной тонны водорода методом электролиза нужно девять тонн воды. При этом она требует специальной подготовки и очистки. Например, чтобы подготовить одну тонну деминерализованной воды, пригодной для электролиза, нужно две тонны обычной воды. Таким образом, понадобится 18 тонн воды, чтобы произвести тонну водорода.
Фото: Spencer Platt / Getty Images
Также непонятно, как быть с транспортировкой водорода. Сейчас основные объемы этого топлива перевозятся морскими танкерами, но проблема заключается в выкипании продукта, даже несмотря на использование систем охлаждения. Существенно дешевле доставлять водород по трубам, однако запускать водород в действующие газотранспортные системы можно, только смешав его с природным газом, что означает дополнительные затраты на извлечение.
Еврокомиссия признает, что «чистый» и низкоуглеродный водород еще долго будет значительно дороже водорода, полученного из ископаемых источников энергии. Из хороших новостей: за последние пять лет стоимость технологии электролиза упала на 40 процентов и продолжает снижаться. BloombergNEF прогнозирует, что к 2050 году «зеленый» водород при цене доллар за килограмм станет выгоднее газа на мировых рынках и сможет конкурировать с самым дешевым углем. Но это через 30 лет, а пока путь превращения водорода в главный энергоноситель планеты только начинается.
Первый российский электромобиль с перспективной энергоустановкой на базе водородных топливных элементов создали специалисты компании «Электротранспортные технологии», которая является одним из резидентов технопарка «Калибр». К созданию водородного электромобиля также привлекались специалисты из Центра компетенций НТИ по вопросам технологий мобильных источников энергии и компании «ИнЭнерджи». Центр компетенций работает при ИПХФ РАН.
Стандартный электроуниверсал LADA Ellada укомплектовали электродвигателем без постоянных магнитов и гибридной электроустановкой. Последняя состоит из системы, работающей на топливных элементах, водородных баллонов высокого давления и аккумулятора с энергоемкостью 24 кВт*ч. Гибридная энергоустановка на выходе выдает энергоемкость в 20 кВт*ч. Такой силовой агрегат обеспечивает LADA Ellada пробег на одной зарядке приблизительно в 300 километров. Запас хода может быть увеличен до 650-800 километров в случае установки на LADA Ellada более вместительных водородных баллонов.
На форуме в Москве показали только демонстрационный образец водородного автомобиля. Как пояснили специалисты, пока это лишь презентация новой технологии использования водорода, как топлива для машины. Соответственно LADA Ellada – это только агрегатоноситель, на котором установлена прототипная топливная установка.
В перспективе авторы водородного автомобиля планируют работать над его совершенствованием. В ближайшие полгода-год они займутся конструкторской работой. По ее итогам будет построен опытный образец. Этот автомобиль тщательно протестируют и испытают в разных условиях для выявления и исправления всех недостатков. Только после этого можно будет говорить о производстве таких водородных авто.
Прямо сейчас вы можете сесть за руль автомобиля, который не сжигает ископаемое топливо, производит нулевое загрязнение или парниковые газы, работает по той же химической реакции, что и ракеты, и имеет в два раза больше пробега, чем Tesla.
Его называют автомобилем на водородных топливных элементах, но если вы не живете в Калифорнии, вы, возможно, никогда не видели его в дороге.
➡ Вы любите крутые машины. Мы любим крутые машины.Давайте вместе поработаем над ними.
В наши дни электромобили, приводимые в движение батареями, кажутся обреченными на то, чтобы править нашими дорогами, в то время как водородные автомобили, когда-то считавшиеся транспортным средством будущего, встречаются редко и относительно малоизвестны. Топливные элементы на самом деле имеют множество преимуществ перед конкурентами, включая меньшее количество миль на галлон и более быстрое время дозаправки.
Так что же случилось с обещанными нам водородными автомобилями?
Клеменс Билан, Getty Images
Первое, что нужно знать: водородные автомобили — это электромобиля. Мы склонны думать об электромобилях только с точки зрения транспортных средств с батарейным питанием, таких как Teslas, Nissan Leaf и Chevy Bolt, но, несмотря на то, что они работают на газообразном топливе, водородные топливные элементы фактически снабжают свои автомобили электричеством.
«Когда мы говорим об электромобилях, это включает в себя подключаемые гибриды, гибриды, электрика аккумуляторных батарей, топливные элементы и все остальное, что может появиться позже, в котором по-прежнему используется электродвигатель», — говорит Кейт Випке, руководитель лабораторной программы по топливу. клеточные и водородные технологии в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.
Этот контент импортирован из {embed-name}. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Но топливный элемент сильно отличается от батареи. Громадная литий-ионная батарея в брюхе Tesla Model S хранит электрическую энергию в виде напряжения между анодом и катодом. Топливный элемент вырабатывает электричество посредством электрохимических реакций между топливом (обычно водородом) и кислородом воздуха.Во время реакции водород и кислород объединяются, чтобы произвести электрическую энергию и безвредный водяной пар в качестве побочного продукта. Если эта начальная химическая реакция достаточно велика, она может переместить весь автомобиль.
Этот танец механики и химии похож на водородно-кислородную реакцию, которая приводит в действие ракетные двигатели (возможно, вы помните его из «Марсианина»). В этом случае энергия, произведенная в результате реакции, проходит через топливный элемент и производит электричество вместо взрыва. В обоих случаях выделяется огромное количество энергии без токсичных побочных продуктов, что делает водородные топливные элементы таким прекрасным источником энергии для электромобилей.
Сам водород можно получить, запустив этот процесс в обратном направлении, который называется электролизом. Пропускание электрического тока через воду разделяет h3O на водород и кислород. Однако чаще водород производят в промышленных масштабах из природного газа в процессе, называемом паро-метановым риформингом, в котором пар высокой температуры и высокого давления объединяется с природным газом для создания водорода.
Этот танец механики и химии похож на водородно-кислородную реакцию, которая приводит в действие ракетные двигатели.
Этот процесс действительно производит некоторое количество углекислого газа, поэтому само водородное топливо не является чистым на 100 процентов. Но он выгодно отличается от выбросов CO2, связанных с аккумуляторной электрикой и гибридными автомобилями, и, очевидно, лучше любого транспортного средства, работающего на ископаемом топливе, с точки зрения воздействия на окружающую среду.
Штат Калифорния требует, чтобы по крайней мере 33 процента водорода, который идет в автомобили, должно поступать из возобновляемых источников, с надеждой в конечном итоге перейти к 100-процентной возобновляемой энергии.Это приводит автомобили на топливных элементах в соответствие с электричеством аккумуляторных батарей, работающим от электросети.
Ёсиказу ЦуноGetty Images
По мере того, как аккумуляторные электромобили выходят на первый план, автомобильная промышленность борется с двумя их основными недостатками для водителей. Во-первых, полная зарядка автомобиля с аккумулятором может занять несколько часов (если у вас нет доступа к быстрому зарядному устройству), а во-вторых, даже с полностью заряженным аккумулятором большинство электромобилей с трудом преодолевают половину расстояния обычного автомобиля на автомобиле. полный бак бензина.
У автомобилей на топливных элементах таких проблем нет. Водород можно закачивать в топливный бак автомобиля так же, как и газ. Вы можете заправиться быстро, как бензин или дизельное топливо. А когда у него полный бак, автомобиль на топливных элементах может путешествовать так же далеко, как и бензиновый. У Toyota Mirai самый короткий запас хода среди всех коммерческих седанов на топливных элементах, представленных в настоящее время на рынке, и он проезжает 317 миль с полным баком. Это почти на 50 процентов больше, чем 220 миль, которые базовая модель Tesla Model 3 может проехать без подзарядки.
«Вы можете выбрать любой тип электродвигателя с электроприводом и применить его. Здесь нет никаких препятствий».
«Если вы посмотрите, сколько энергии на самом деле протекает через вашу руку, когда вы держите дозатор возле бензонасоса, то это порядка 1-2 мегаватт», — говорит Випке. Сравните это с 2 киловаттами — в тысячу раз меньшим энергопотреблением — которые доступны в стандартной розетке. Легко понять, почему у аккумуляторной батареи такое долгое время зарядки.
«С водородом вы все еще перемещаете молекулы, — объясняет он. — Если у вас достаточно давления и пути потока с низким сопротивлением, вы можете очень быстро протолкнуть молекулы от станции к машине».
Как только эти молекулы попадают в машину, разница между автомобилем на топливных элементах и автомобилем с батарейным питанием невелика. Автомобили с аккумуляторными батареями славятся своей невероятно высокой производительностью — Tesla установила рекорд от 0 до 60 с рекордом в 2017 году. Но, по словам Стивена Эллиса, менеджера по автомобилям на топливных элементах в американской Honda, автомобили на топливных элементах могут удержать свои собственные.
«Поместите достаточное количество двигателя в [Honda] Clarity, и он также сможет разгоняться от 0 до 60 раз», — говорит он. «Опять же, топливный элемент Clarity — это полностью электрический автомобиль. Вы можете выбрать любой тип электродвигателя и применить его. Там нет преград ».
Однако в настоящее время все эти преимущества имеют высокую цену. Автомобиль на топливных элементах Honda Clarity в настоящее время сдается в аренду почти вдвое дороже, чем его модель с аккумулятором. К счастью, сюда входит стоимость топлива, которая в настоящее время составляет около 14 долларов за килограмм водорода.Что касается энергии, это эквивалентно примерно 5,60 доллара за галлон бензина. Стоимость как автомобиля, так и топлива со временем должна снизиться, но на данный момент преимущества топливных элементов будут иметь высокую цену.
Томохиро ОсумиGetty Images
Теперь мы подошли к большому камню преткновения для автомобилей на топливных элементах: сегодня практически невозможно получить топливо за пределами Калифорнии.Калифорнийское партнерство по топливным элементам перечисляет 40 действующих водородных заправочных станций, почти все в Лос-Анджелесе или в районе залива. Если владелец автомобиля на топливных элементах хочет поехать в другую часть страны, ему не повезло.
«Потребители любят автомобили», — говорит Випке. «Задача действительно заключалась в том, чтобы построить заправочные станции достаточно быстро, чтобы удовлетворить спрос».
Хотя промышленность топливных элементов не удовлетворяет этот спрос, это происходит не из-за отсутствия попыток. Отрасль открывает примерно одну новую заправочную станцию в месяц и приближается к достижению своей цели — 200 станций в Калифорнии к 2025 году.Даже в этом случае водород останется далеко позади примерно 8 500 заправочных станций, находящихся в настоящее время в штате, а также 17 000 электрических зарядных станций для транспортных средств с аккумуляторными батареями.
В других странах водородная инфраструктура практически отсутствует в остальной части США, а автомобили на топливных элементах не продаются в большинстве штатов. Есть пара заправочных станций в Нью-Йорке и Коннектикуте, но Уипке говорит, что Северо-Восток отстает от Калифорнии на четыре-пять лет. С его плотностью населения и политическим климатом Северо-Восток действительно может стать местом следующего водородного бума.Но построить надежную сеть будет сложнее, чем в Калифорнии.
Автобус Управления транспорта округа Ориндж на водородных топливных элементах.OCTA
«Проблема заключалась в том, что это не один штат, поэтому вам нужно привлечь к работе множество людей, которые будут чувствовать себя комфортно с этой технологией», — говорит Випке. «Это более медленный процесс».
По его оценкам, потребуются годы, прежде чем автомобили на топливных элементах станут жизнеспособным средством передвижения в Нью-Йорке.Хотя это далеко позади гибридной и электрической инфраструктуры, Випке считает, что водородные автомобили могут сократить разрыв.
«Одна из причин, по которой [производители] автомобилей так взволнованы водородом, заключается в том, что он предоставляет им платформу для транспортных средств с нулевым уровнем выбросов, которая фактически может заменить каждое отдельное транспортное средство в их парке», — говорит он. «Если у вас очень большой грузовик или внедорожник, способный буксировать и увеличивать запас хода, заменить эти автомобили на электрический привод будет довольно сложно, если вы не используете водород.”
Некоторые из этих автомобилей уже существуют или находятся в разработке. General Motors исследует пикап на топливных элементах, Hyundai представила внедорожник на топливных элементах, а Toyota потратила последние три года на проектирование и испытания тягача с водородным двигателем. Жители округа Ориндж могут добраться до места назначения на автобусе на топливных элементах с 2016 года, и по стране курсирует 25 таких автобусов.
Хотя большинство американцев никогда не видели транспортных средств на топливных элементах, когда-нибудь рядом с вами будет построена водородная заправочная станция.Как только они станут обычным явлением на северо-востоке, заправочные станции начнут расширяться вглубь от побережья, и, по оценке Випке и Эллиса, через несколько десятилетий заправочные станции — а вместе с ними и водородные автомобили — будут практически повсюду.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io
[Источник: Hydrogen Hybrid Technologies Inc.]
ПРЕСС-РЕЛИЗ:
Водородные гибридные технологии готовятся к вторичному рынку автомобилей и легких грузовиков
Успешно завершены первые полевые испытания
PICKERING, ON, 28 августа / PRNewswire-FirstCall / — Hydrogen Hybrid Technologies Inc. (HYHY: otcbb) и Canadian Hydrogen Energy Company рады сообщить, что в ответ на беспрецедентный спрос и в соответствии со своим маркетинговым планом, Первые полевые испытания были успешно завершены системы впрыска водородного топлива (HFI) специально для вторичного рынка легковых и легких грузовиков.
В связи с растущим беспокойством по поводу роста цен на топливо потребители стремятся найти решения. Особенно это касается легких грузовиков, в том числе внедорожников. В настоящее время разрабатываются планы по расширению масштабов этих испытаний с особым упором на целевых клиентов.
Технология HFI устанавливается в качестве дополнения к дизельным и бензиновым двигателям, где она значительно снижает широкий спектр выбросов (CO, PM, HC, CO2 и NOx) при одновременном снижении расхода топлива.В настоящее время агрегаты HFI используются в грузовых автомобилях дальнего следования, машинах скорой помощи, муниципальных автобусах и другой тяжелой технике, благодаря чему HFI занимает доминирующее положение как наиболее широко используемые бортовые электролизеры в мире. Технология основана на электролизе, и устройства разделяют воду на борту машины скорой помощи, а затем выпускают водород и кислород непосредственно в воздухозаборник двигателя. Добавление водорода значительно повышает эффективность сгорания в двигателе со значительными финансовыми и экологическими преимуществами.
HFI распространяется через крупнейшую в мире розничную торговую сеть для любого водородного продукта с более чем 140 сертифицированными установочными центрами по всей Канаде, США и на ряде международных рынков. Этот продукт является первой технологией контроля выбросов, получившей «Проверку экологических технологий» (ETV) канадским правительством, и первой водородной технологией, получившей признание ETV в любой точке мира.
О компании Hydrogen Hybrid Technologies Inc: OEM-дистрибьютор самой передовой в мире бортовой системы генерации водорода — системы впрыска водородного топлива.Эта технология запатентована или находится на рассмотрении во всем мире. Система предлагает беспрецедентные преимущества практически для любого двигателя внутреннего сгорания, включая увеличенную мощность, снижение выбросов и улучшение топливной экономичности. Система HFI продается через сеть сертифицированных центров установки в Канаде, США и по всему миру.
В этот релиз включены «прогнозные заявления» в значении Раздела 27A Закона о ценных бумагах 1933 года с поправками и Раздела 21E Закона о фондовых биржах 1934 года с поправками.Хотя компания считает, что ожидания, отраженные в таких прогнозных заявлениях, являются разумными, она не может гарантировать, что такие ожидания, отраженные в таких прогнозных заявлениях, окажутся верными. Фактические результаты компании могут существенно отличаться от ожидаемых в прогнозных заявлениях. Компания не берет на себя никаких обязательств по обновлению прогнозных заявлений, чтобы отразить впоследствии происходящие события или обстоятельства.
Генератор водорода — это механизм, который позволяет двигателю вашего автомобиля работать на водороде вместо чистого бензина.Использование этого устройства — очень популярный способ сэкономить на бензине. Люди, которые часто путешествуют на своих автомобилях, могут извлечь большую выгоду из преимуществ, которые предлагает этот механизм. Однако использование генераторов водорода все еще находится в экспериментальной фазе. Хотя это может работать на некоторых автомобилях, это может не работать на некоторых других. Поэтому установка и использование водородного генератора — это то, что вы можете делать только на свой страх и риск.
Приведенное ниже руководство может помочь вам установить водородный генератор на ваш автомобиль и сэкономить деньги на бензине.
Налейте воду в контейнер из нержавеющей стали. Добавьте 1 столовую ложку соли и перемешивайте, пока соль полностью не растворится в воде. Емкости из нержавеющей стали лучше использовать для генератора водорода из-за их устойчивости к нагреванию и окислению.
Просверлите два отверстия в крышке контейнера из нержавеющей стали, чтобы в них вошли барашковые гайки. Просверлите еще одно отверстие для пластиковой трубки с фитингом из ПВХ.
Прикрепите барашковые гайки к крышке контейнера, вставив их в два отверстия, которые вы предварительно просверлили. Закрепите их на месте герметиком. Как только гайки будут надежно закреплены, вставьте пластиковую трубку с фитингами из ПВХ в третье отверстие на крышке. Нанесите герметик и на эту область.
Вставьте две пластины из нержавеющей стали в контейнер из нержавеющей стали, наполненный соленой водой.Убедитесь, что пластины расположены близко друг к другу.
Закройте контейнер крышкой и плотно закройте. Закрепите герметиком, чтобы убедиться, что он остается на месте и не возникает утечек.
Просверлите отверстие между воздухозаборником двигателя автомобиля и воздушным фильтром. Другой конец пластиковой трубы с концами из ПВХ подсоедините к отверстию. Это позволит образовавшемуся газообразному водороду попадать прямо в камеры сгорания автомобиля.
Подсоедините один конец кабелей питания к барашковым гайкам, встроенным в крышку водородного генератора, а другой конец подключите к блоку предохранителей, расположенному где-нибудь на приборной панели вашего автомобиля. Размещение переключателя для включения и выключения генератора необязательно для выключения водородного генератора, когда автомобиль не работает.
Закройте трубы и кабели на месте, чтобы гарантировать, что водородный генератор остается на месте и что газ или вода не протекают.
У водородного генератора есть как положительные, так и отрицательные отзывы, но использование одного полностью зависит от вас. Если вы сомневаетесь в эффективности и работе водородного генератора, обратитесь к автомеханику, который поможет вам использовать это устройство. Всегда соблюдайте осторожность при обращении с горючими материалами.
Хотя для многих термин «топливный элемент» может показаться сложной передовой технологией, секрет этого нового способа производства энергии заключается в простой химической реакции между кислородом и водородом.Так в чем же особенности водородного автомобиля? Как это работает? В чем его преимущества? И, более конкретно, каковы возможные варианты использования водородного автомобиля в повседневной жизни?
Начнем с контекста. Термин «водородный электромобиль» относится к транспортному средству, которое приводится в действие определенным источником энергии — водородом — с помощью специального устройства: топливного элемента. Автомобиль на водородном топливном элементе принадлежит к большому семейству электромобилей , , поскольку он получает тягу от электрической трансмиссии.Для электромобиля, питаемого от литий-ионного аккумулятора , электрическая энергия просто сохраняется в аккумуляторе после зарядки от электросети. В этом заключается разница с водородным транспортным средством. Электроэнергия, необходимая для работы трансмиссии, вырабатывается не только аккумулятором, но и топливным элементом, использующим водород, хранящийся на борту транспортного средства. Так работает большинство водородных автомобилей, производимых в настоящее время производителями автомобилей.
Автомобиль с водородным двигателем разделяет те же амбиции вождения без выбросов, что и «обычный» электромобиль.Тем не менее, остается еще несколько проблем, которые необходимо решить, чтобы максимально снизить воздействие производства водорода на окружающую среду. Текущий метод извлечения этого химического элемента основан на паровой конверсии углеводородов и называется «серым» водородом, потому что он извлекается из ископаемого топлива.
Но есть и другой способ получения водорода: электролиз воды. Если электричество, используемое в процессе электролиза, поступает из устойчивого источника энергии, такого как энергия солнца или ветра, можно производить «зеленый» водород.Этот метод экстракции — решение на будущее.
Как работает водородный автомобиль на топливном элементе на практике? Его электроэнергия вырабатывается топливным элементом. Водород под давлением хранится в специальных баках на борту транспортного средства. Газ (h3) вместе с кислородом (O2) из окружающего воздуха подается в топливный элемент. Затем эти два газа подвергаются электрохимической реакции внутри элемента, в свою очередь, с образованием электричества, тепла и водяного пара (h3O), который выделяется в виде газа через небольшую трубку, расположенную под автомобилем.
Получающаяся в результате энергия, а также энергия от аккумулятора приводит в действие электродвигатель автомобиля, который в этом случае может работать бесшумно и с нулевым выбросом загрязняющих веществ или CO2 *. Когда дело доходит до пополнения водородом, заправка осуществляется на специальных станциях с помощью насосов, которые очень быстро впрыскивают водород в бак транспортного средства в виде сжатого газа.
Сколько потребляет электромобиль на водородных топливных элементах? Имейте в виду, что атом водорода, два из которых необходимы для образования молекулы дигидрогена (h3), является одним из самых простых и легких природных элементов в периодической таблице (классификации, в которой перечислены все химические элементы, присутствующие на Земле.) Имеет очень низкую объемную плотность. Таким образом, чтобы получить количество водорода, необходимое для работы транспортного средства, необходимо хранить значительное количество водорода в больших баках под высоким давлением.
Электромобиль на водородных топливных элементах для Renault Group представляет собой электромобиль, который объединяет литий-ионную батарею и водородный топливный элемент под одним капотом. Решив использовать обе технологии вместе, бренд сочетает в себе лучшее из обоих миров.Вот почему за легендарным логотипом в виде ромба на внедорожнике Kangoo Z.E. Водород, Renault интегрировал топливный элемент.
Схема установки топливных элементов на Renault Kangoo Z.E. Водород.На этой схеме работы Kangoo Z.E. Водородный двигатель электромобиля с водородным двигателем питается от литий-ионного аккумулятора. Что касается топливного элемента, он обеспечивает дополнительный запас энергии, который увеличивает запас хода автомобиля (обеспечивая большую автономность и более короткое время зарядки.Транспортные средства, работающие на водороде, предоставляют водителю практические и финансовые преимущества электроэнергии, а также преимущества, предлагаемые водородом с точки зрения гибкости и дальности действия.
За рулем автомобиля с водородным двигателем водитель выигрывает, прежде всего, от почти вдвое большего запаса хода. Как часть взаимодополняемости между топливным элементом и литий-ионной батареей, электричество, произведенное топливным элементом с использованием накопленного водорода, добавляется к накопительной емкости его основной батареи.Например, компания Renault Kangoo Z.E. Водород оснащен батареей на 30 кВтч в сочетании с бортовым накопителем водорода, эквивалентным 29,7 кВтч. Таким образом, его дальность действия увеличивается с 230 км до 370 км (цикл WLTP *). Таким образом, водородную систему можно рассматривать как «расширитель диапазона».
Глазурь на торте — скорость заправки. Помимо подзарядки от сети, не более десяти минут достаточно, чтобы заправить водородный бак для подачи топлива в топливный элемент, что мгновенно увеличивает запас хода автомобиля.
И это не единственные преимущества: водородный автомобиль предлагает все преимущества вождения электромобиля, начиная с отсутствия шума двигателя, приятных ощущений от вождения и доступа к зонам с ограниченным движением в определенных центрах городов.
Как именно заряжается электромобиль на водородных топливных элементах? Ответ зависит от производителя. В Renault есть два способа восстановить запасы энергии автомобиля.Во-первых, подзарядка от стандартного электрического терминала для питания литий-ионного аккумулятора (вариант, облегчаемый количеством доступных зарядных станций). Во-вторых, заправка на водородной станции для заправки бензобака занимает всего несколько минут — в течение дня, например, когда водителю нужно продлить поездку.
Хотя термин «автомобиль на топливных элементах» еще не вошел в наш обиход, он не должен вызывать беспокойства, когда речь идет о безопасности.Конечно, водород, находящийся в резервуаре под высоким давлением, является летучим и легковоспламеняющимся элементом. В случае перегрева топливного элемента или его удаления водород рассеивается и высвобождается менее чем за минуту. Перед тем, как поступить в обращение, водородные автомобили должны соответствовать особенно строгим европейским нормам. Кангу З.Э. Водород подлежит европейской сертификации, выданной в соответствии с постановлением ЕС № 79/2009.
На протяжении более двадцати лет технологии, использующие дигидроген, многократно проверялись и одобрялись, часто в экстремальных условиях (космическая техника, подводные лодки, строительная техника).
Сегодня, благодаря опыту, накопленному новаторским Kangoo Z.E. Водород с 2014 года, Renault Group идет еще дальше, объявляя о партнерстве с известным мировым лидером в области топливных элементов Plug Power, который на сегодняшний день развернул более 40 000 систем топливных элементов. Созданный в результате инновационный центр не только поставит своих партнеров на передний край исследований и разработок, производства и коммерциализации водородных транспортных средств, но также и в сфере сопутствующих услуг (зарядная инфраструктура, поставка водорода и т. Д.).)
Хотя эти две технологии производят впечатление диаметрально противоположных, на самом деле они являются дополнительными режимами мобильности. На вопрос «водород или электромобиль?» зависит прежде всего от использования и типа транспортного средства. В легких грузовых автомобилях с высокой грузоподъемностью водород особенно интересен. Несмотря на то, что резервуар, используемый для хранения газа, большой, его вес остается приемлемым. Водород особенно подходит для интенсивного использования в замкнутом цикле, где дозаправка легко обнаруживается и доступна на маршруте транспортного средства или даже непосредственно на территории компании.
Электромобили, оснащенные только литий-ионными аккумуляторами, предназначены для всех типов водителей и использования, от коротких поездок по городу до длительных поездок. Но когда батарея разряжена, единственное решение — подзарядка от электросети. Заряжается только электромобиль дольше, чем его водородный аналог, но существует больше зарядных станций, как в частных, так и в общественных местах. Парковку легко совместить с зарядкой автомобиля. Таким образом, как электричество, так и водород являются взаимодополняющими технологиями, разработанными для обеспечения устойчивой мобильности, подходящей для всех типов использования.
В 2020 году новые регистрации автомобилей на водородных топливных элементах произошли в основном в Германии, за которой следуют Нидерланды и Франция **. Станции заправки водородом постепенно расширяются по всей Европе. Например, в 2020 году во Франции будет около 100 станций, а к 2030 году планируется достичь 1000 станций. В Европе 150 действующих станций, из которых 750 развернуты. На 2025 год в работе находится 3700 станций.Чтобы поддержать эту развивающуюся инфраструктуру, несколько европейских стран ввели стимулирующую политику для продвижения технологии: например, Германия, которая только что выделила этому сектору бюджет в размере 700 миллионов евро, и Франция, которая финансирует покупку водородного автомобиля до 16000 человек. евро.
Появление первых серийных водородных электромобилей, включая профессиональные автомобили, которые в настоящее время заправляются на территории компании, поможет ускорить развитие инфраструктуры, обещая светлое будущее водородным технологиям.
* WLTP: Всемирная согласованная процедура испытаний легковых автомобилей. Стандартный цикл WLTP соответствует 57% поездок по городу, 25% поездок в пригород и 18% поездок по автомагистралям.
** Отчет за третий квартал 2020 года, опубликованный ACEA, Европейской ассоциацией автопроизводителей
Авторские права: BERNIER Anthony, Renault Group
Электромобиль
10 июня 2021 г.
Посмотреть большеЭлектромобиль
10 июня 2021 г.
Посмотреть большеЭлектромобиль
09 июня 2021
Посмотреть больше Водородный роторный двигатель Mazda, основанный на нашей уникальной технологии роторного двигателя, но адаптированный для использования водорода в качестве топлива, не выделяет CO2 и обеспечивает превосходные экологические характеристики.
Поскольку для роторного двигателя потребовалось всего несколько изменений конструкции, чтобы он мог работать на водороде, Mazda смогла построить автомобили с роторным двигателем с низкими затратами. Кроме того, двухтопливная система позволяет автомобилю работать как на бензине, так и на водороде. Водителю не нужно беспокоиться о нехватке водорода, что делает автомобиль удобным, потому что он может путешествовать на большие расстояния в районы, где нет водородных станций.
В водородном роторном двигателе RENESIS используется прямой впрыск с инжектором газообразного водорода с электронным управлением.Эта система всасывает воздух из бокового порта и впрыскивает водород непосредственно во впускную камеру с помощью инжектора газообразного водорода с электронным управлением, установленного в верхней части корпуса ротора. Технология, проиллюстрированная ниже, в полной мере использует преимущества роторного двигателя в достижении сгорания водорода.
Схема водородного роторного двигателя RENESIS
Посмотреть видео, показывающее движение водородного роторного двигателя
1 RE Характеристики, подходящие для сжигания водорода — естественное подавление обратного воспламенения —
В практическом применении водородных двигателей внутреннего сгорания предотвращение так называемого обратного воспламенения (преждевременного зажигания) является серьезной проблемой.Возгорание — это возгорание, вызванное контактом топлива с горячими частями двигателя во время процесса впуска. В поршневых двигателях процессы впуска, сжатия, сгорания и выхлопа происходят в одном месте — внутри цилиндров. В результате свечи зажигания и выпускные клапаны достигают высокой температуры из-за высокой температуры сгорания, и процесс впуска становится склонным к обратному воспламенению.
Напротив, конструкция RE не имеет впускных и выпускных клапанов, а низкотемпературная впускная камера и высокотемпературная камера сгорания разделены.Это обеспечивает хорошее сгорание и помогает избежать возгорания.
Кроме того, RE поощряет тщательное смешивание водорода и воздуха, поскольку продолжительность процесса впуска больше, чем в поршневых двигателях.
2 Комбинированное использование прямого впрыска и предварительного смешивания
Для достижения высокой производительности в режиме водородного топлива применяется система прямого впрыска путем установки инжектора газообразного водорода с электронным управлением в верхней части корпуса ротора.Конструктивно RE имеет значительную свободу расположения форсунок, поэтому хорошо подходит для прямого впрыска.
Кроме того, на впускной трубе установлен газовый инжектор для предварительного смешивания, позволяющий использовать комбинированный прямой впрыск и предварительное смешивание в зависимости от условий движения. Это обеспечивает оптимальное сгорание водорода.
В режиме бензинового топлива топливо подается от той же бензиновой форсунки, что и в стандартном бензиновом двигателе.
3 Принятие сжигания обедненной смеси и EGR
Сжигание обедненной смеси и рециркуляция выхлопных газов (EGR) используются для снижения выбросов оксидов азота (NOx).NOx в основном снижается за счет сжигания обедненной смеси на низких оборотах двигателя, а также за счет рециркуляции отработавших газов и трехкомпонентного катализатора на высоких оборотах двигателя. Трехкомпонентный катализатор такой же, как и в базовой модели. Оптимальное и надлежащее использование сжигания обедненной смеси и системы рециркуляции отработавших газов обеспечивает достижение как высокой производительности, так и низкого уровня выбросов.
4 Двухтопливная система
Когда в системе заканчивается водородное топливо, она автоматически переключается на бензин. Для большего удобства водитель также может вручную переключать топливо с водорода на бензин нажатием кнопки.
Premacy Hydrogen RE Hybrid унаследовал двухтопливную систему от Mazda RX-8 Hydrogen RE и сочетает ее с недавно разработанной гибридной системой для значительного улучшения ходовых характеристик и практичности.Гибрид Premacy Hydrogen RE предоставляется в аренду государственным органам и компаниям в Японии с марта 2009 года.
Компоновка Premacy Hydrogen RE Hybrid
Усовершенствованный водородный силовой агрегат RE воплощает волнение и мощь Zoom-Zoom!
Premacy Hydrogen RE Hybrid производит примерно на 40 процентов больше мощности, чем Mazda RX-8 Hydrogen RE, что приводит к значительному ускорению.Это также улучшает экономию топлива. Сердце автомобиля — водородный роторный двигатель — переключается с продольной на поперечную компоновку. Уменьшенное сопротивление впуску / выпуску двигателя и улучшенная эффективность сгорания обеспечивают высокую выходную мощность в широком диапазоне оборотов двигателя.
Гибридная система эффективно преобразует энергию сгорания водорода в электричество, которое приводит в движение колеса с помощью электродвигателя. Эта установка чрезвычайно энергоэффективна и обеспечивает исключительную реакцию автомобиля.В результате водители наслаждаются низким расходом топлива, а также ощущением непосредственности и мощной ездой, а также запасом хода в 200 километров на водородном топливе. Для еще большего запаса хода модель оснащена двухтопливной системой Mazda, которая позволяет автомобилю работать как на бензине, так и на водороде. Будучи Premacy, он также более удобен в использовании, чем RX-8 Hydrogen RE, предлагая большее грузовое пространство и места для пяти взрослых.
Посмотрите видео, показывающее, как движется водородный роторный двигатель
«Mazda Premacy Hydrogen RE Range Extender EV» на основе «Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid».Он включает в себя подключаемую систему, большую высоковольтную батарею и двигатель с улучшенным тепловым КПД.
RX-8 Водород REMazda RX-8 Hydrogen RE, разработанная и введенная в продажу Mazda, является первой в мире практической реализацией транспортного средства с водородным роторным двигателем. Без ущерба для ощущения крутящего момента и ускорения, а также без ущерба для выхлопа, характерного для двигателей внутреннего сгорания, он не выделяет CO2 и почти не выделяет NOx, что делает его идеальным «зеленым» автомобилем.В Японии автомобиль был предложен в аренду местным органам власти и предприятиям с 2006 года, а в 2008 году Mazda начала участвовать в норвежском проекте водородной магистрали HyNor.
Упаковка
Вместимость базового автомобиля — четыре взрослых человека, с двумя водородными баками, установленными в багажнике. Резервуары находятся под давлением 35 МПа, что является действующим национальным стандартом для водородных заправочных станций. Клапан заливной горловины водорода обычно используется в транспортных средствах на топливных элементах и расположен на противоположной стороне клапана заливки бензина на базовом автомобиле.
Компоновка автомобиля
Водород или h3 — это невидимый, не имеющий запаха и нетоксичный газ, который легче воздуха и легко образует соединения, что означает, что он легко вступает в реакцию с другими молекулами. Наиболее широко известно соединение с кислородом: h3O, то есть вода. h3 — мощный энергоноситель, который можно использовать в топливных элементах для выработки электроэнергии для транспортных средств или систем отопления.Вождение на водороде чисто: из выхлопных газов автомобиля не выделяются вредные вещества, такие как загрязняющие вещества и парниковые газы.
Водородные автомобили — это электромобили. В отличие от обычных аккумуляторных электромобилей или электромобилей, водородные автомобили питаются от топливного элемента, который преобразует h3 в электричество. Экологические преимущества водорода в качестве топлива, такие как нулевые выбросы выхлопных газов, в сочетании со многими практическими преимуществами, такими как комфорт вождения, делают его одним из наиболее многообещающих альтернативных видов топлива для устойчивой мобильности завтрашнего дня, особенно в тяжелом транспорте.
Чтобы поддержать транспортный сектор и другие отрасли, в которых трудно декарбонизировать, крайне важно обеспечить низкоуглеродистую подачу чистого водорода. Согласно данным Всемирного энергетического совета, в его аналитическом обзоре по новому водороду за 2019 год, используемый источник энергии и метод производства определяют, считается ли водород серым, синим или зеленым; со следующими определениями:
В то время как стоимость поставок водорода снижается, а необходимость снижения выбросов парниковых газов усиливается, многие компании и местные органы власти начали принимать меры по обезуглероживанию своих транспортных средств.
Таким образом, в ближайшие годы ожидается рост потребления водорода для обеспечения мобильности, в частности зеленого водорода, производимого из возобновляемых источников энергии. Что касается транспортных средств, фокус рынка расширился с легковых автомобилей и легких коммерческих автомобилей до тяжелых коммерческих автомобилей, таких как грузовики и морские суда.
Mirai вырабатывает электроэнергию, соединяя водород с кислородом из внешнего воздуха.
В основе Mirai водород из топливного бака и воздух, поступающий из впускной решетки, встречаются в Стек топливных элементов.Там химическая реакция с участием кислорода воздуха и водорода создает электричество, питающее Мираи. В конце концов, единственный побочный продукт — это вода.
Ограничено показано с доступными 20-дюйм. Диски из алюминиевого сплава Super Chrome. Показан прототип автомобиля с опциями с использованием визуальных эффектов.
Заправить Mirai просто. Там же насос и форсунка, как на бензоколонке. Когда вы накачиваете водород попадает в топливные баки, армированные углеродным волокном, где и хранится.Примерно через пять минут [mirai_fueling] вы будете готовы отправиться в путь.
Ограничено показано в Hydro Blue [extra_cost_color] с доступными 20-дюйм. Диски из алюминиевого сплава Super Chrome. Показан прототип автомобиля с опциями с использованием визуальных эффектов.
УЧИТЬ БОЛЬШЕВодородные топливные баки Mirai прошли тщательные испытания и доказали соответствие Глобальным техническим правилам № 13. [mirai_safety] Его топливные баки с полимерным покрытием и углеродным волокном, покрытые углеродным волокном, поглощают в пять раз больше энергии удара, чем сталь.При высокоскоростном столкновении датчики предназначены для остановки потока водорода, и любой вытекший водород быстро улетучится обратно в атмосферу.
Резервуары с водородом показаны с использованием визуальных эффектов.
Мы делаем это еще проще. Mirai поставляется с бесплатным топливом на 15 000 долларов США или на 6 лет при покупке и 15 000 долларов США на бесплатное топливо на 3 года при аренде. После покупки мы предоставим вам топливную карту, поэтому все, что вам нужно сделать, это провести пальцем, чтобы начать заправку.[mirai_comp_fuel2]
Ограничено показано в Hydro Blue [extra_cost_color] с доступными 20-дюйм. Диски из алюминиевого сплава Super Chrome.