Водородный двигатель для автомобиля своими руками: Водородный двигатель для автомобиля своими руками — Дом своими руками — Запчасти Владивосток | Автозапчасти Владивосток

Содержание

Водородный автомобиль своими руками — BBC News Русская служба

17 июня 2009

Подпись к фото,

Автомобиль можно будет постоянно дорабатывать в интернете

В Лондоне состоялась презентация автомобиля на водородном топливе, конструкцию которого можно будет дорабатывать в интернете: таким образом ее изготовители смогут совершенствовать машину практически «на ходу».

Средство передвижения, спроектированное компанией Riversimple, способно развивать скорость до 80 км/ч, а ее дальность пробега на одном баке составляет 322 километра.

К 2013 году компания намерена наладить промышленное производство своего детища, которое будет предоставляться желающим в аренду за 200 фунтов стерлингов (около 315 долларов) в месяц, причем в эту сумму будут входить топливо и обслуживание.

А десятка прототипов машины появится на улицах одного из британских городов уже в следующем году; правда, какой именно город имеется в виду, пока держится в секрете. Объявлено, однако, что в нем будет создана сеть водородных заправочных станций, которые Riversimple построит в партнерстве с газовой компанией BOC.

«Открытый проект»

Riversimple утверждает, что выйдет на рынок водородных автомобилей быстрее своих конкурентов, и сделает это благодаря уникальной бизнес-формуле.

Автомобиль планируется выпускать на независимых малых предприятиях небольшими партиями. Для этого компания намерена распространять чертежи машины с помощью некоммерческой организации 40 Fires Foundation, которая превратит это в открытый проект, работающий на тех же принципах, что и программное обеспечение с «открытым кодом».

Конструкция автомобиля может меняться в зависимости от условий рынка, с использованием доступных деталей и материалов.

По условиям контракта, если местный производитель внесет в устройство машины свои усовершенствования, они будут внедряться и на других предприятиях, что позволит постоянно развивать производственную линию.

В компании считают, что идея машины, предназначенной для аренды, а не продажи, обеспечит заинтересованность производителей в создании экономичного, надежного и качественного продукта.

А партнерство с ВОС обещает решить извечную проблему: что должно появиться раньше — сеть заправок или сам автомобиль.

Передовые технологии

Новая машина стала результатом изысканий в области высоких технологий.

Четыре ее мотора питаются от топливного элемента мощностью всего 6 кВт, в то время как все другие машины требуют как минимум 85 кВт — такая мощность необходима для разгона с места.

Riversimple решила эту проблему за счет так называемых «ультраконденсаторов», способных почти мгновенно высвобождать нужный объем энергии. Эти «ультраконденсаторы» перезаряжаются в момент торможения машины.

Поскольку у этого автомобиля нет двигателя внутреннего сгорания, коробки передач и трансмиссии, а корпус сделан из углепластика, он весит всего 350 кг.

Водородный двигатель автомобиля — как работает и основные недостатки

Авто компании разрабатывают новые виды двигателей для автомобилей будущего. Кто-то ставит ставку на электромоторы, а кто-то разрабатывает водородные двигатели. Рассмотрим водородный двигатель и его преимущества.

Как работает

Автомобиль на водородном топливе имеет так называемый топливный элемент или по-научному — электрохимический генератор. Это своего рода «вечная» батарейка, внутри которой идет реакция окисления водорода и на выходе получается чистый водяной пар, азот и электричество. Т.е. выхлоп такого водородного автомобиля экологический чистый, в нем содержание углекислого газа CO2 равняется нулю.

Автомобиль с топливными элементами, по сути электромобиль. Только с более компактной батареей: ёмкость литий-ионного аккумулятора в 10 раз меньше, чем обычного электромобиля. Батарея нужна только в качестве буфера для хранения энергии, получаемой при рекуперативном торможении и для быстрого холодного старта.

Потому что главный источник энергии — блок топливных элементов — выходит на рабочий режим не сразу. На первых прототипах водородных машин для этого требовалось около полутора часов. На современных — не более 2 минут, чтобы начать превращение водорода и воздуха в водяной пар, азот и электроэнергию. Но на прогрев до рабочей температуры, когда КПД установки достигает 90%, уходит от 15 минут до часа в зависимости от окружающей температуры.

В баллонах хранится 5 кг водорода, обеспечивающие запас хода до 500 км. Полная заправка баллонов займет три минуты.

Главные недостатки

Главный недостаток — высокая себестоимость. Помимо электрохимического генератора, который при массовом производстве может стоить дешевле батарей для электромобилей, нужны еще прочные и легкие баки. Для этого используют дорогой углепластик.

Серьезный недостаток — энергетическая эффективность. Если использовать водород только как промежуточное звено в цепочке доставки энергии от электростанции к колесам автомобиля, то КПД составит не более 30% с учетом потерь на перекачку и охлаждение водорода перед заправкой. В отличие от 70-80% у электромобилей.

Если получать водород из попутного нефтяного газа, то КПД становится несравнимо выше — до 70%. Правда, ценой выбросов углекислого газа.

Если производить автомобили с водородными двигатели, то где взять заправки? В Европе количество водородных заправок можно пересчитать по пальцам, у нас их вовсе нет. Инженеры для таких случаев изобрели бивалентный двигатель, который может одновременно работать на водородном топливе и бензине. Владелец данного автомобиля не будет зависеть от наличия на заправке водородного топлива.

Лет через десять, когда количество водородных заправок в Европе возрастет, тогда водородомобили получат жизнь. Пока реалии не радуют. Взять хотя бы стоимость машины на чисто водородных элементах — она превышает стоимость обычного автомобиля почти в два раза. И на 20 процентов дороге гибридных версий.

Когда в России появятся водородные автомобили — Российская газета

На стыке 2020-2021 годов в мире начался водородный бум. Сейчас чуть ли не дурным тоном считаются возражения прогнозам, что через десяток-другой лет элемент N 1 заменит все виды углеводородного топлива в энергетике и на транспорте.

Наша страна не остается в стороне от водородного тренда. В ноябре прошлого года премьер Михаил Мишустин утвердил программу развития водородной энергетики в России до 2024 года. Далее последовали высказывания высшего истеблишмента о потенциале развития водородной энергетики в стране. Подытожил ряд программных выступлений Владимир Путин, поставив правительству задачу разработать к 2023 году автобус на водороде, а позже и локомотив. Так что повернуть назад не получится.

«Японская Toyota запустила массовые продажи своего водородного автомобиля Toyota Mirai еще в 2015 году. В Германии на регулярной основе курсирует пригородный поезд на водороде производства Alstom, ожидаются поставки еще 27 подвижных составов. В мире существует множество подобных проектов, — рассказал «РГ» гендиректор компании Drive Electro, доктор технических наук, профессор Института механики и энергетики имени В. П. Горячкина Сергей Иванов, — в то же время водородный транспорт пока не вышел на массовое производство. Даже в Японии, стране, где «дорожную карту» по переходу на водородную энергетику подписали еще в 2014 году, на всю страну всего 2,5 тысячи таких машин».

Почему же не происходит скачка в развитии водородного транспорта и когда стоит ждать массового использования водородных автомобилей в России? Разбираемся в этом вместе с экспертом.

Водородный транспорт — это тоже электромобиль, только более продвинутый, объясняет Сергей Иванов. Вместо аккумуляторных батарей электродвигатель питают топливные элементы. Такая техника надежна, неприхотлива, бесшумна, работает без вредных выбросов. Использование водорода особенно актуально для ТС, которые передвигаются на большие расстояния. Без дополнительной заправки можно проехать от 500 до 1000 километров. Плюсы использования водородного двигателя очевидны и в целом общеизвестны — его КПД намного выше, чем у двигателя внутреннего сгорания, а благодаря использованию электрической трансмиссии таком транспорту присуще накопление энергии при торможении.

2 миллиона тонн может составить экспорт водорода из России к 2035 году

Тем не менее причины, по которым правительство России задумалось о возможном переходе на водородный транспорт и водородную энергетику, лежат за пределами чисто технологических вопросов, уверен Сергей Иванов. В июле 2020 года была опубликована водородная стратегия ЕС, согласно которой страны-участники планируют полностью отказаться от автомобилей на ДВС к 2040 году. Помимо этого ЕС планирует значительно снизить долю использования традиционных энергоносителей. «А Россия очень зависима от цен на энергоносители ввиду специфики структуры своей экономики, — подчеркивает профессор. — Более того, углеводороды — наш главный экспортный продукт, а Европа — основной торговый партнер и потребитель энергоресурсов. Чтобы сохранить за собой статус экспортера и избежать трансграничных налогов при поставках продукции в Евросоюз, нашей стране придется следовать стандарту чистого производства».

Однако, несмотря на радужные перспективы новых технологий, здесь есть ряд серьезных проблем. Традиционные способы получения водорода из метанола энергозатратны и связаны с выбросами углекислого газа. Производство же «зеленого» водорода путем электролиза резко увеличивает его стоимость. Ограничением массового использования водорода являются также вопросы его хранения и транспортировки. И решение этих вопросов требует огромных финансовых и временных ресурсов.

Тем не менее экономические стимулы к переходу на водород есть уже сейчас и будут расти стремительно по мере дальнейшего развития технологий. «Водород нужен не только как моторное топливо и для генерации энергии, — рассказывает Сергей Иванов. — сейчас на 95 процентов он используется в нефтехиме. При этом Россия уже занимает хорошие позиции на рынке. Согласно Энергетической стратегии России до 2035 года экспорт водорода из нашей страны должен достигнуть 2 миллионов тонн. По прогнозу минэнерго, за 30 лет рынок водорода вырастет с сегодняшних 110 до 150-160 миллионов тонн. По разным прогнозам, объем рынка водорода в денежном эквиваленте может достигнуть 200 миллиардов долларов уже к 2023 году».

Все предпосылки для развития водородной энергетики в России есть. Это отдельно отметил зампред правительства Александр Новак: «В России есть развитые газовый и атомно-энергетический комплексы, которые могут помочь в производстве водорода. Например, водород можно производить методом электролиза или путем переработки газа (запасы которого в стране огромны). Поэтому Россия обладает серьезным потенциалом не только для развития, но даже мирового лидерства в водородной энергетике».

Растет и рынок электрического транспорта. По прогнозам Bloomberg New Energy Finance, к 2040 году ежегодные продажи электрокаров, в том числе тех, что используют водород, достигнут 35 процентов от общего числа продаваемых машин. А Россия имеет примеры эффективного запуска транспорта на электротяге. «Уже сейчас Москва является лидером по количеству электробусов в Европе. Технологии производства водородного транспорта в целом схожи. Следовательно, внедрить водородный транспорт и наладить его массовый выпуск будет возможно. Все это будет способствовать снижению стоимости самого водорода и одновременно повысит скорость окупаемости связанных с его производством и дистрибуцией инфраструктурных проектов. Именно поэтому кажущиеся малоэффективными с точки зрения экономической целесообразности решения имеют для России огромные перспективы», — резюмирует Сергей Иванов.

Так что похоже, что скачок развития водородного транспорта происходит прямо сейчас. К нему готовы как технологии, так и правительство. А это значит, что ждать водородный транспорт в России осталось недолго. К 2023 году первые автобусы на водородном топливе уже поедут по дорогам городов. Радует и то, что, по прогнозам Bloomberg New Energy Finance, уже к 2025 году стоимость автомобилей на водороде сравняется со средней ценой обычных автомобилей.

как российский автопром может завоевать мир

Просто один пример, как это будет работать. В сегодняшнем технологическом укладе автомобили BMW, Mercedes, Audi считаются продуктами самой высокой технологии, вершиной современной конструкторской мысли. В каждом из них примерно 1500 трущихся деталей, требующих длинной и фондоёмкой цепочки оборудования для особо точной обработки различных металлов, много подшипников, масел и тд. Это самые сложные и ответственные элементы автомобиля: двигатели, коробки передач, мосты, карданы, тормозные и рулевые системы и т.д. Для производства автомобилей по традиционной технологии добываются миллионы тонн разных видов руды, уголь, производится метал очень сложных составов со строгими физико-химическими характеристиками, требуется оборудование для дорогостоящих процессов литья, прокатки, штамповки, сварки, окраски…Крутится гигантская производственно-технологическая цепочка с миллионами рабочих мест. Так изготавливается любой автомобиль. Именно поэтому господдержка направляется прежде всего производителям с глубокой локализацией. Но… наступает новый технологический уклад. Появляется один из первых образцов-автомобиль Tesla (Model 3). В этом автомобиле ещё только первого поколения нового технологического уклада — кузов композитный, двигатель электрический.

Всего 140-150 трущихся деталей. Это означает, что дорогостоящее оборудование заготовительных производств автозаводов (металлургия, кузница, прессовое, арматурное,) и особо точного механообрабатывающего (двигатели, КПП, мосты, карданы) можно сдать в металлолом. Туда же скоро можно отправить сварку и окраску, поскольку композиты и пластики можно окрашивать при приготовлении массы для формования. Mercedes недавно обнародовал, что инвестиции в строительство его завода в России (пока без мощностей по производству двигателей, КПП и других сложных механических узлов и литейного производства) мощностью 25 000 авто в год составили около €300 миллионов. На мощность 100 000 автомобилей (даже бюджетного сегмента) с полным набором локализации производства традиционных узлов и агрегатов потребуются существенно более высокие инвестиции. Это цена пути углубления традиционной технологии для автопрома. Есть над чем задуматься. Но гораздо более существенные и дорогостоящие изменения автопром потребует от других отраслей.

С точки зрения нового технологического уклада производства автомобиля, это означает, что автопрому больше в таких масштабах не нужна прежняя металлургия и традиционная металлообработка, радикально меняются требования к продукции таких отраслей, как химия и нефтегазохимия.

Водородный двигатель – характеристика, особенности, принцип действия

К сожалению, природные ресурсы нашей планеты не являются безграничными. И хотя запасов нефти, являющейся сырьём для производства автомобильного топлива, хватит не на одну сотню лет, неуклонно растущая цена чёрного золота принуждает производителей уже сегодня подыскивать альтернативные источники питания.

Кроме того, к этому приводит необходимость заботы о чистоте окружающей среды. Хотя в большинстве современных транспортных средствах изготовителями предусмотрена тщательная очистка выхлопных газов, полностью уберечь экологию от их негативного воздействия пока не удаётся

Одним из наиболее перспективных вариантов альтернативных источников энергии для автомобилей считается инновационная разработка конструкторского бюро концерна Тойота.

Существует ли возможность самостоятельно изготовить водородный двигатель? Попробуем разобраться, предварительно ознакомившись с устройством и принципом действия силового агрегата, предназначенного для машин грядущего поколения.

Водородный двигатель — достойный преемник моторов на традиционном топливе. Рекомендации по самостоятельному изготовлению

Мастерство отечественных умельцев всегда поражало и вызывало неприкрытую зависть автолюбителей всего мира. Стремление избежать лишних расходов принуждает доморощенных механиков совершенствовать личные средства передвижения своими руками. Водородный двигатель не является исключением. Российские автолюбители научились изготавливать его самостоятельно.

Чтобы лучше разобраться во всех тонкостях этого процесса, предварительно следует ознакомиться с устройством силового агрегата, которому, несомненно, принадлежит будущее моторостроения. Также необходимо досконально изучить принцип работы подобного устройства.

Разновидности водородных двигателей

Современная наука не стоит на месте, постоянно находясь в поисках новых решений. Однако реального воплощения в жизнь удостаиваются только самые перспективные из них. Разработки, не обладающие достаточно высокой рентабельностью вкупе с приемлемыми показателями производительности, отметаются сразу. На сегодняшний день известно два вида силовых агрегатов, работающих на водороде:

моторы, в качестве источника питания которых используются топливные элементы. Рядовому обывателю, к сожалению, установить подобный водородный двигатель на свой автомобиль не представляется возможным. Объяснением такой весьма печальной для водителей среднего достатка действительности является довольно ощутимая стоимость комплектующих деталей, составляющих его конструкцию. Некоторые из них изготавливаются из драгоценных материалов, в частности из платины;

второй разновидностью считается водородный двигатель внутреннего сгорания. Его принцип действия аналогичен силовым установкам, работающим на пропане. Поэтому часто газовые агрегаты подвергают определённой перенастройке, приспосабливая к использованию водорода. Несмотря на то, что КПД таких моторов значительно ниже устройств, функционирующих на топливных элементах, многих автолюбителей привлекает их доступная стоимость и возможность самостоятельного изготовления.

Следует отметить, что учёные не остановились на изобретении этих двух типов водородных двигателей. В настоящее время проводятся изыскания по их усовершенствованию. Поэтому невозможно с уверенностью утверждать, какому из них принадлежит будущее.

Принцип действия водородных силовых установок

Чтобы любой мотор мог нормально работать, необходимо его обеспечить надёжным источником питания. Водородный двигатель функционирует за счёт электролиза. С присутствием особого катализатора в воде под воздействием электрического тока образуется не обладающий взрывоопасными свойствами газ с названием гидроген. Его можно представить химической формулой ННО.

В конструкции силового агрегата предусмотрены специальные ёмкости, Они предназначены для соединения гидрогена с топливно-воздушной смесью.

Устройство генератора представлено электролизёром и резервуаром. Процесс образования гидрогена осуществляется при помощи модулятора тока. Водородные двигатели инжекторного типа дополнительно комплектуются особым оптимизатором. Основным предназначением данного приспособления является обеспечение требуемого соотношения гидрогена и топливно-воздушной смеси. С его помощью происходит регулирование процесса для создания идеальных пропорций.

Разновидности катализаторов

В обычных условиях выделить гидроген из воды практически невозможно. Для успешного протекания процесса необходимо использование специальных катализаторов. На сегодняшний день применяются такие их разновидности:

достаточно простая конструкция, управляемая весьма примитивным механизмом, выполняется в виде цилиндрических банок. К сожалению, элементарное устройство данного катализатора негативно отразилось на производительности водородного двигателя. Её максимальная величина характеризуется показателем 0,7 л газа, выделяемого за одну минуту. Такой вид катализатора подходит для ДВС на водороде с небольшой ёмкостью, а именно до 1,5 литров. Увеличение количества банок способствует возможности эксплуатации силового агрегата большего объёма;
наилучшей эффективностью обладает катализатор, представленный обособленными ячейками. Такая система характеризуется максимальным коэффициентом полезного действия;
на долгосрочную эксплуатацию рассчитаны открытые пластины или сухой катализатор. Благодаря свободному доступу воздуха из окружающей среды создаётся возможность наиболее эффективного охлаждения. Из перечисленных разновидностей система имеет средний показатель производительности, выражающийся величиной, колеблющейся в пределах 1-2 л газа, выделяемого из воды на протяжении одной минуты.

Конструкторские бюро и исследовательские институты не прекращают изыскания по разработке водородных двигателей, обладающих приемлемой производительностью при максимальном КПД. Уже сегодня практикуется применение гибридных устройств, в которых успешно сочетаются различные источники питания. Оптимальной считается комбинация водорода с бензином. Также учёные продолжают поиски идеального катализатора, способного обеспечить наибольшую производительность.

Заключение

Вполне вероятно, в ближайшем будущем подавляющее большинство транспортных средств будет комплектоваться водородными двигателями. Поскольку кругооборот воды в природе сделал этот материал практически неистощимым, и процесс её добычи не вызывает никаких трудностей, экономия становится очевидной.

Помимо того, главными преимуществами таких агрегатов считаются сокращение потребления бензина и сохранность окружающей среды благодаря абсолютной экологической безопасности.

Несмотря на то, что характеристики самодельного мотора, использующего водородное топливо в качестве источника питания, несколько уступают заводским моделям, отечественные умельцы могут по праву гордиться собственноручным творением.

Заработать на водороде – Коммерсантъ Санкт-Петербург

Внедрение водородного топлива — перспективное направление и для России, и для всего мира: оно является более технологичным и экологичным. Популяризация подобных технологий связана с рядом существенных ограничений — высокой ценой топлива, необходимостью новых технологических решений для его хранения и транспортировки, а также с развитием инфраструктуры для обслуживания автомобилей. Эксперты отмечают, что экономическая выгода водородного топлива по сравнению с остальными пока неочевидна.

В начале ноября Смольный сообщил, что в Петербурге может появиться каршеринг на водородном топливе. Соответствующий проект рассматривается городом, Минпромторгом РФ и компанией Hyundai. По словам вице-губернатора Петербурга Евгения Елина, городское правительство намерено «забежать вперед и посмотреть, как это будет работать», организовав эксплуатацию таких автомобилей. Впрочем, конкретных сроков названо не было, равно как и подробностей запуска данного проекта, касающихся потенциального оператора каршеринга и количества таких машин.

Как пояснили BG в Минпромторге РФ, речь идет о развитии нового для нашей страны направления — использования, а в будущем и создания транспорта, работающего на водородном топливе. При этом «Каршеринг на водородном топливе» может стать одним из пилотных проектов, реализуемых в мегаполисах. В ведомстве также отметили, что поставщиками водородного топлива могут стать «Газпром» и «Росатом».

Найти отличия

Для начала стоит разделить два направления использования водорода в качестве топлива. «Первый — это применение его в качестве именно топлива для двигателей внутреннего сгорания. Этот вариант старше, чем использование бензина или дизельного топлива, причем почти на век. Прообраз такого двигателя появился еще в 1806 году»,— говорят эксперты «Авито Авто». С двигателями подобного типа создавали легковые модели Mazda (причем в этом случае двигатель роторный и двухтопливный), BMW (тоже двухтопливная схема), Audi, Ford, Hyundai, Toyota, Honda — и это далеко не полный список. В настоящее время в этом направлении (но не единственном и не наиболее приоритетном) работает и производитель грузовиков и автобусов MAN. Кроме того, имели место и российские, и даже еще советские разработки, отмечают эксперты. «Одним словом, это просто одна из ветвей развития современных двигателей. Как для легковой, так и для грузовой техники, для железнодорожных локомотивов и даже для авиации»,— заключают они.

Второе направление — относительно новое и считающееся одним из наиболее перспективных — это водородные топливные элементы, то есть системы, позволяющие использовать водород во взаимодействии с кислородом (без процесса горения) для генерации электроэнергии непосредственно на борту автомобиля. «В автомобиле с водородным двигателем, как правило, есть два бака — с водородом и воздухом, при смешивании которых выделяется электричество. Его можно использовать непосредственно для питания электродвигателя»,— рассказывает Роман Абрамов, исполнительный директор «СберАвто», добавляя, что это прекрасная на первый взгляд технология, не требующая масла, поршней, двигательных элементов, не наносящая вред окружающей среде. «Водородные топливные элементы действительно достаточно перспективны. Подобные разработки — как экспериментальные, так и серийные — также имеют многие производители, среди них Toyota, Hyundai, Mercedes, Opel, Honda, Volkswagen»,— добавляют эксперты «Авито Авто». Пионером в этой области можно назвать компанию Toyota, которая несколько лет назад представила автомобиль Toyota Mirai. «Это не концепт, а работающий продукт, который можно увидеть на улицах Японии и, думаю, в других развитых азиатских стран»,— говорит господин Абрамов. Кроме того, BMW совместно с Toyota ведет разработки для своих авто, развивают это направление Honda и Hyundai. «Какие-то попытки совершают многие производители, у Lada была «Нива» на водородном топливе. Тем не менее пока у всех, кроме Toyota, это остается на уровне экзотики и прототипов»,— указывает он.

Некоторые эксперты автоиндустрии считают, что водородный двигатель применим в первую очередь в транспортных средствах, предназначенных для коммерческого использования (например, машины такси, грузовые автомобили). В частности, такой позиции придерживается глава концерна Volkswagen Герберт Дис. «VW сделал выбор в пользу производства электромобилей, и, как отмечал Герберт Дис, одна из причин — в том, что водородный двигатель обладает большим потенциалом для использования в грузовом транспорте, чем для оснащения персональных легковых автомобилей. Одна из возможных причин такой позиции — то, что машина на водородном топливе в производстве дороже, чем авто с электрическим двигателем»,— объясняют в «Авито Авто».

Преимущества и недостатки

Необходимость перехода на водородное топливо обусловлено и климатическими, и экологическими требованиями. «В 2019 году наша страна подписала Парижскую конвенцию по климату, которая предусматривает разработку технических решений по переходу на экологические виды топлива, так называемое «зеленое» топливо. Россия имеет высокий потенциал для производства экологически чистого водорода. К 2030 году стоимость водорода станет сопоставима со стоимостью традиционных источников энергии, но в настоящее время использование «зеленого» топлива до конечного потребителя затруднительно, в том числе с финансовой точки зрения»,— замечает ректор БГТУ «Военмех» им. Устинова Константин Иванов. При этом, по его словам, переход транспортной системы Петербурга на «зеленое» топливо потребует колоссальных инвестиций и глобальных инфраструктурных решений.

Водородное топливо — гораздо более технологичный и экологичный вид топлива, оно обеспечивает бесшумную работу, малый расход, а также полную экологичность по причине выбросов водяного пара. Такие автомобили можно очень быстро заправлять — едва ли не быстрее, чем бензиновые или дизельные, что является существенным плюсом на фоне длительной зарядки аккумуляторов. Кроме того, автомобили на топливных элементах имеют лучший запас хода.

Среди недостатков эксперты отмечают сложность и дороговизну получения водорода как топлива: в случае получения его из природных газов не снижаются углеродные эмиссии, а в случае электролиза — необходимо большое количество редкоземельных и драгоценных металлов для установки. «Однако как показало время, если развивать любую технологию, можно достичь снижения стоимости, как это было с литий-ионными батареями, стоившими сначала целое состояние»,— говорит Александр Багрецов, руководитель проектов направления «Оценка и финансовый консалтинг» группы компаний SRG.

По словам директора по административно-хозяйственной деятельности ООО «Байкал-Сервис ТК» Александра Разина, для использования водорода в качестве топлива потребуются не только энергоресурсы для его производства, но и развитая инфраструктура хранения и транспортировки — трубопроводы, железнодорожные цистерны, морские танкеры, автозаправки. «Как известно из химии, водород очень летуч и взрывоопасен. Хранение, транспортировка или использование водорода потребуют наличия высокочувствительных газоанализаторов, сверхпрочных материалов. К примеру, существующая технология водородно-воздушных топливных элементов, которая уже используется на автомобилях Honda, Toyota, Hyundai, пока не показала свою безоговорочную эффективность, так как оборудование довольно тяжелое и габаритное, а вероятность утечки чрезвычайно летучего газа снижает безопасность и требует высочайшего уровня технологий, что, безусловно, влияет на экономику проекта»,— рассуждает господин Разин.

К другим недостаткам можно отнести высокую стоимость машин, которые по своему устройству существенно сложнее бензиновых или электрических, добавляет Дмитрий Мешков, исполнительный директор ООО «Соллерс Инжиниринг». По его словам, в обозримом будущем можно говорить лишь о реализации локальных проектов, таких как создание пассажирского транспорта на водородном топливе для крупных и богатых городов. «Однако и тут не все просто, поскольку у таких автомобилей нет очевидных преимуществ перед электрическими»,— добавляет он.

По словам вице-президента Независимого топливного союза Дмитрия Гусева, практика показывает, что рост транспорта с альтернативными двигателями возможен только при создании достаточной инфраструктуры. А на стартовом этапе развитие инфраструктуры — это долгосрочные инвестиции. «Поэтому первым шагом для развития водородных двигателей будет создание сетей водородных заправок, о чем пока даже упоминания нет в «Энергостратегии-2035″»,— поясняет господин Гусев, предполагая, что в ближайшие пятнадцать лет, если не будет существенных изменений, автомобилей и заправок на водороде не планируется.

Мария Кузнецова

Водородные автомобили: энтузиазм в Азии, сомнения в Германии | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

В Германии быстро растет интерес к водороду (h3). Но является ли этот экологичный энергоноситель перспективным топливом для автомобилей? Мнения на этот счет разошлись, причем на удивление резко. С одной стороны — министр транспорта ФРГ Андреас Шойер (Andreas Scheuer). В 2021-2022 годах по дорогам страны должны ездить 60 тысяч водородных автомобилей, неожиданно для многих объявил он на конференции «Водород и энергетический поворот» в Берлине 5 ноября. Автомобильная промышленность, продолжил министр, «должна вывести на рынок доступные автомобили и показать людям, что эта техника надежно работает». На 1 января 2019 года в Германии было зарегистрировано менее 400 водородных автомобилей.

Volkswagen не собирается выполнять требование министра

С другой стороны — глава концерна Volkswagen Херберт Дис (Herbert Diess). Ровно за сутки до почти ультимативного требования министра он выступил на церемонии начала серийного производства первого «народного электромобиля» VW ID.3. В своей речи он остановился и на водородной технологии. Ее время, полагает топ-менеджер, наступит не в предстоящем, а лишь в следующем десятилетии (в 2030-х годах), однако применять ее будут главным образом другие виды транспорта — грузовые автомобили, поезда, суда.

Иными словами, крупнейший автостроитель Германии (и мира) даже не думает выполнять требование министра: Volkswagen целиком сделал ставку на электромобили. Полностью электрических легковых машин в ФРГ было на 1 января 2019 года в общей сложности свыше 83 тысяч. К ним можно прибавить более 340 тысяч гибридов, из которых 67 тысяч были заряжаемыми от розетки плагин-гибридами.

На Франкфуртском автосалоне 2019 рядом с BMW i Hydrogen Next демонстрировался топливный элемент

Вечером того же 4 ноября в Берлине прошла встреча канцлера Ангелы Меркель (Angela Merkel) c руководителями немецкого автопрома, на которой обсуждалось развитие электромобильности в Германии. Одно из решений: в ближайшие два года установить по всей стране 50 тысяч новых общедоступных зарядных станций. Сейчас их около 21 тысячи, и считается, что это крайне мало для широкого внедрения автомобилей на электрической тяге. Правительство ФРГ ставит задачу к 2030 году довести число станций до 1 миллиона.

BEV против FCEV: неравные силы

А на следующий день участвовавший в этой встрече Андреас Шойер («вчера водородная тема была, конечно, не приоритетной») на конференции по водороду не без гордости сообщил, что «весной 2020 года у нас в Германии будет уже 100 водородных заправочных станций». К 2021 году к ним должны прибавиться еще 15. Соответствующее заявление о намерениях министр подписал с совместным предприятием h3Mobility, в которое наряду с такими энергетическими компаниями, как Shell и Total, входит и немецкий автостроитель Daimler.

Министр экономики и энергетики Петер Альтмайер и министр транспорта Андреас Шойер

Он с прошлого года малыми партиями выпускает Mercedes GLC F-Cell, который в семи немецких городах можно взять в лизинг. А в сентябре на Франкфуртском автосалоне 2019 была представлена модель BMW i Hydrogen Next, производство которой, опять-таки малыми партиями, баварский автоконцерн начнет в 2022 году.

Все эти цифры показывают, каков в настоящий момент на немецком рынке расклад сил между двумя экологичными альтернативами автотранспорту с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) — между электромобилями, работающими от аккумуляторных батарей (BEV), и водородными автомобилями (FCEV), в которых энергия для электромотора вырабатывается в ходе реакции h3 с кислородом в топливных элементах.

В такой ситуации автомобильная промышленность Германии однозначно сделала выбор в пользу электромобилей, подчеркнул президент Объединения немецкой автомобильной промышленности (VDA) Бернхард Маттес (Bernhard Mattes) на состоявшейся в конце октября в Штутгарте конференции Handelsblatt Auto-Gipfel 2019. На других континентах, добавил он, могут сделать ставку и на иные технологии (он имел в виду «водородные» планы Японии и Южной Кореи), но Европе, по его мнению, создание разветвленной инфраструктуры одновременно для нескольких видов альтернативных двигателей финансово просто не потянуть.

Toyota Mirai: объемы производства вырастут в десять раз

На этой отраслевой конференции автостроители и их поставщики обсуждали перспективы немецкого и мирового автопрома, и речь, действительно, шла главным образом о гибридах и электромобилях. Однако два доклада были посвящены водородным автомобилям. Весьма показательно, что с ними выступили представители двух азиатских фирм.

Выпуск водородного автомобиля Mirai на одной из японских фабрик компании Toyota

Вице-президент по научным исследованиям и разработкам европейского отделения Toyota Геральд Кильман (Gerald Killmann) сообщил, что эта японская компания в десять раз увеличит выпуск водородного автомобиля Toyota Mirai. Привел он и абсолютные цифры: до сих пор ежегодно выпускались 3 тысячи единиц, объемы производства нового поколения этой модели решено увеличить до 30 тысяч в год (для сравнения: в 2018 году компания продала по всему миру в общей сложности свыше 10,5 миллиона автомобилей).

При этом менеджер напомнил историю успеха первого в мире серийного гибридного автомобиля Toyota Prius. Первое поколение, стартовавшее в 1997 году, было убыточным, второе, по его словам, пошло уже лучше, «третье обеспечило хорошую прибыль, сегодня свыше половины продаваемых нами в Европе автомобилей — это гибриды». Нечто подобное может произойти и с водородной технологией, убежден Геральд Кильман.

Основными потенциальными покупателями модели Toyota Mirai он считает таксомоторные компании, сервисы перевозки VIP-пассажиров, парки служебных машин фирм и ведомств. И дело тут не только в высокой цене (в Германии этот водородный автомобиль стоит порядка 80 тысяч евро).

Прототип беспилотного водородного грузового автомобиля южнокорейской компании Hyundai

Компания Toyota исходит из того, рассказал Геральд Кильман, что рядовому покупателю больше подходят электромобили: у него машина ночью и значительную часть дня обычно простаивает, так что есть время ее подзарядить. «У водородной технологии перспективы скорее в профессиональной сфере, там, где автомобиль должен работать круглосуточно или перевозить грузы», — отметил докладчик и указал на решающие преимущества машин на топливных элементах: заправка длится 3-5 минут, а дальность пробега составляет более 500 километров.

Hyundai Nexo и водородные грузовики для Швейцарии

Таким образом, два лидера мировой автомобильной промышленности, Volkswagen и Toyota, практически сходятся в том, что h3 получит широкое распространение на грузовом автотранспорте. Расходятся они в оценке сроков. И это явно связано с тем, что в Японии уже действует согласованный между правительством, автостроителями и инфраструктурными компаниями план до 2030 года довести число водородных автомобилей на дорогах страны до 800 тысяч. А в Германии есть правительственный план к тому же времени довести число электромобилей до 7-10,5 миллионов.

Тем временем в Южной Корее стартовал пилотный проект по переводу на h3 сразу трех городов. Речь не только об автомобильном транспорте, но и об электроэнергетике и теплоснабжении, и Hyundai будет поставлять туда свои топливные элементы, рассказал в Штутгарте представитель немецкого отделения этой южнокорейской компании Оливер Гутт (Oliver Gutt). Одновременно она наращивает начавшийся в 2018 году выпуск как водородного внедорожника Hyundai Nexo (цена в Германии: около 70 тысяч евро), так и h3-грузовиков.

Южнокорейский водородный автомобиль Hyundai Nexo на Франкфуртском автосалоне 2019

Сейчас Hyundai, продолжил Оливер Гутт, приступает к выполнению заказа, полученного из Швейцарии: в течение пяти лет туда будут поставлены 1600 работающих на топливных элементах грузовиков, в которых из экологических (и, соответственно, имиджевых) соображений заинтересованы, в частности, крупные сети супермаркетов. Правда, альпийской республике предстоит еще построить соответствующие заправочные станции.

Без «зеленого» водорода прорыва не будет

Оливер Гутт порекомендовал следить за развитием сети водородных заправок в Европе на немецком сайте h3.live. Там сразу же бросается в глаза: Германия со своими скоро 100 станциями является бесспорным европейским лидером. Или, иначе говоря: в других странах континента инфраструктура для h3 развита еще меньше.

Принципиально важен также вопрос, откуда берется водород. Производить его из углеводородов, например, из природного газа, с экономической точки зрения представляется не очень оправданным, ведь в таком случае автомобили можно было бы напрямую заправлять компримированным (CNG) или сжиженным природным газом (LNG).

С точки зрения экологии и защиты климата смысл имеет только «зеленый» водород, получаемый из обычной воды методом электролиза с использованием избыточной электроэнергии ветряных и солнечных электростанций. Но широкое промышленное внедрение экспериментально уже апробированной технологии Power to Gas только начинается. Правда, правительство ФРГ твердо намерено форсировать этот процесс.

Выступая вместе с Андреасом Шойером на конференции в Берлине, министр экономики и энергетики ФРГ Петер Альтмайер (Peter Altmaier) заявил: «Мы хотим, чтобы Германия стала в области водородных технологий номером 1 в мире». Насколько реалистичен этот лозунг в автомобильной сфере, покажет время. Но самые первые в мире водородные поезда начали перевозить пассажиров именно в ФРГ.

Смотрите также:

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Электростанция из аккумуляторов
Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Большие батареи на маленьком острове
Крупнейшие аккумуляторные электростанции действуют в США и странах Азии. А на карибском острове Синт-Эстатиус (Нидерландские Антилы) с помощью этой технологии резко снизили завоз топлива для дизельных электрогенераторов. Днем местных жителей, их около 4 тысяч, электричеством с 2016 года снабжает солнечная электростанция, а вечером и ночью — ее аккумуляторы, установленные фирмой из ФРГ.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Главное — хорошие насосы
Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) — старейшая и хорошо отработанная технология хранения электроэнергии. Когда она в избытке, электронасосы перекачивают воду из нижнего водоема в верхний. Когда она нужна, вода сбрасывается вниз и приводит в действие гидрогенератор. Однако далеко не везде можно найти подходящий водоем и нужный перепад высот. В Хердеке в Рурской области условия подходящие.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Место хранения — норвежские фьорды
Оптимальные природные условия для ГАЭС — в норвежских фьордах. Поэтому по такому кабелю с 2020 года подводная высоковольтная линия электропередачи NordLink длиной в 623 километра и мощностью в 1400 МВт будет перебрасывать излишки электроэнергии из ветропарков Северной Германии, где совершенно плоский рельеф, на скалистое побережье Норвегии. И там они будут храниться до востребования.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Электроэнергия превращается в газ
Избытки электроэнергии можно хранить в виде газа. Методом электролиза из обычной воды выделяется водород, который с помощью СО2 превращается в метан. Его закачивают в газохранилища или на месте используют для заправки автомобилей. Идея технологии Power-to-Gas родилась в 2008 году в ФРГ, сейчас здесь около 30 опытно-промышленных установок. На снимке — пилотный проект в Рапперсвиле (Швейцария).
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Водород в сжиженном виде
Идея Power-to-Gas дала толчок разработкам в разных направлениях. Зачем, к примеру, превращать в метан полученный благодаря электролизу водород? Он и сам по себе отличное топливо! Но как транспортировать этот быстро воспламеняющийся газ? Ученые университета Эрлангена-Нюрнберга и фирма Hydrogenious Technologies разработали технологию его безопасной перевозки в цистернах с органической жидкостью.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
В чем тут соль?
Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Каверна в роли подземной батарейки
На северо-западе Германии много каверн — пещер в соляных пластах. Одну из них энергетическая компания EWE и ученые университета Йены превратили в полигон для испытания технологии хранения электроэнергии в соляном растворе, обогащенном особыми полимерами, которые значительно повышают эффективность химических процессов. По сути дела, речь идет о попытке создать гигантскую подземную батарейку.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Крупнейший «кипятильник» Европы
Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего «кипятильника» Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Накопители энергии на четырех колесах
Когда по дорогам мира будут бегать миллионы электромобилей с мощными аккумуляторными батареями, они превратятся в еще один крупный накопитель энергии из возобновляемых источников. Этому поспособствуют умные сети энергоснабжения (Smart grid): они будут стимулировать подзарядку по низким ценам в моменты избытка электричества. (На фото — заправка для электромобилей в Китае).
Автор: Андрей Гурков

Водородный двигатель — Pure Energy Center

Наше предложение по водородным двигателям

Переводим бензиновые двигатели для работы на водороде.
Типы: Доступны два типа: водородный двигатель , преобразованный в для стационарного и транспортного применения.
Использование: Подобно любому стандартному двигателю, с той лишь разницей, что в качестве топлива используется водород.
Выбросы: Нет CO2 и очень низкие выбросы NOx (а в некоторых случаях и нулевые NOx).
Подтвержденный послужной список: Мы эксплуатируем водородные двигатели пять лет.
Установка: Легко и просто, но вам понадобится подача водорода.
Подача водорода: Мы можем предоставить комплексное решение для производства водорода, включая производство водорода из воды, систему хранения водорода и водородный двигатель (полностью переоборудованный).
Свяжитесь с нами по +44 (0) 1957 711 410 для получения дополнительной информации.

Почему водородный двигатель?

Двигатель — одно из самых замечательных устройств, которые вы будете использовать в своей жизни. Он предоставляет вам средства для выработки электричества и тепла и позволяет вам перемещаться с места на место, когда двигатель используется для транспортировки водорода. Проблема с существующими двигателями в том, что они загрязняют окружающую среду. Это приводит к проблемам изменения климата, с которыми мы все сталкиваемся. Вы можете сказать, но у меня нет машины, я пользуюсь автобусом и поездом (или другим общественным транспортом).Что ж, даже когда вы пользуетесь общественным транспортом, вы косвенно поддерживаете производство выбросов. Вы можете думать, что у вас нет другого выбора, и можете быть правы, но сегодня решение есть. Это решение простое, водородные двигатели.

Есть два типа водородных двигателей. Двигатель на водородных топливных элементах и водородный двигатель внутреннего сгорания. Основное различие между ними состоит в том, что топливные элементы дороже, чем двигатель внутреннего сгорания на водороде (h3ICE). Поэтому гораздо более дешевый h3ICE рассматривается многими экспертами как средство перехода между излучающими и неизлучающими транспортными и стационарными системами.

По сути, водородный двигатель — это идеальный двигатель. По сравнению с другими двигателями он выделяет нулевой CO2 и минимальный выброс NOx. Кроме того, водородный двигатель (h3ICE) основан на технологии двигателей внутреннего сгорания. Таким образом, существующая инфраструктура технического обслуживания автомобилей не требует значительных инвестиций для адаптации к этому новому двигателю. Кроме того, поскольку мы переводим современные двигатели ICE для работы на водороде, ваше текущее транспортное средство или стационарное приложение может работать на двух видах топлива. Допустим, у вас есть бензиновый автомобиль и вы переоборудовали его для работы на водороде, но ваш автомобиль по-прежнему сможет работать на бензине.Это означает, что вы сможете заправлять свой автомобиль водородом, а когда в нем заканчивается водород, вы просто переключаетесь на бензин.

В дополнение к вышесказанному, поскольку ваш автомобиль работает на водороде, это означает, что у вас есть газ. Так что, если у вас есть газ, вы можете взять водородную трубу и водородный гриль в течение дня. Когда вы останавливаете машину, ваш водородный резервуар можно использовать для приготовления пищи.

Центр чистой энергии переводит автомобили и стационарные двигатели для работы на водороде.В основном мы переделываем автомобили с бензиновым двигателем. Поэтому, если вы хотите переоборудовать свой автопарк, без колебаний обращайтесь к нам.

Щелкните здесь, чтобы найти продукты, которые можно использовать с нашим предложением для водородных двигателей.

Почему бы нам просто не запустить двигатели внутреннего сгорания на водороде?

Мы знаем, что нам нужно найти замену ископаемому топливу. Автопроизводители прилагают все усилия, чтобы найти решение этой дилеммы. Похоже, что большинство из этих решений связано с избавлением от наших любимых двигателей внутреннего сгорания.Но не могли бы мы просто перепроектировать типичный поршневой двигатель, чтобы он работал на чем-то более чистом, например, на водороде?

Если бы это было так просто. Как объясняет Джейсон Фенске из Engineering Explained, вы можете сконструировать поршневой двигатель, работающий на водороде. Это было бы не очень хорошо.

Водород — заманчивое альтернативное топливо. При правильном сжигании выделяется только водяной пар. Уже в этом месяце компания Fenske изучает возможности водорода в нескольких видеороликах, как в качестве топлива для поршневых двигателей, так и для роторных двигателей.

Есть две основные проблемы с водородным двигателем внутреннего сгорания. Во-первых, водород не такой энергоемкий, как другие виды топлива, а это означает, что вам нужно много его, чтобы выполнить небольшую работу. Добавьте к этому присущую поршневому двигателю неэффективность (в лучшем случае вы превращаете только около 30 процентов энергии топлива в поступательное движение), и вы получите рецепт разочарования.

Вторая проблема? Когда вы сжигаете водород, вы получаете другие выбросы, помимо водяного пара.В основном, вы получаете NOx, токсичные выбросы, лежащие в основе скандала с мошенничеством с дизельными двигателями Volkswagen. Если вы ищете чистую альтернативу бензину, выбросы водорода NOx исключают его из эксплуатации.

Ответ? Используйте водород в топливном элементе для выработки электроэнергии. Топливные элементы намного эффективнее двигателей внутреннего сгорания, а водородный топливный элемент имеет более чистые выбросы, чем водородный двигатель внутреннего сгорания. Чтобы узнать больше, посмотрите полное видео Фенске ниже.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

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 сайте piano.io.

Почему водород все еще (в конце концов) имеет смысл

ИСПРАВЛЕНИЕ 10.05.2021: Водород, производимый в процессе Ways2H, является возобновляемым водородом, а не голубым водородом.

Мартин Тенглер, ведущий аналитик BloombergNEF из Токио по водороду, любит говорить о том, что мы находимся на пороге по крайней мере четвертого почти безумия в пользу водорода с 1974 года. Это год Road & Трек рекламировал «Водород: новое и чистое топливо для будущего» на мартовской обложке. Вероятно, они не имели в виду более 45 лет в будущем.

Второе безумие произошло в 2005 году, когда генеральный директор Ballard Power Systems, производителя топливных элементов, сказал, что к 2010 году они будут продавать производителям автомобилей от 200 000 до 500 000 в год.Они не попали в эту точку.

А затем был 2009 год, когда несколько производителей автомобилей подписали совместное письмо о намерениях, согласно которому к 2014 году они будут продавать сотни тысяч автомобилей с водородным двигателем. Этого тоже не произошло.

Но это следующее почти безумие может быть другим, считает Тенглер. Только за последний год прогнозируемый рост или, по крайней мере, интерес к водородной энергетике превзошел даже недавние прогнозы. В то время как большинство автопроизводителей объявили об амбициозных планах электрификации, привязанных к автомобилям с подключаемым модулем, Honda недавно включила автомобили на водородных топливных элементах в свою цель по поэтапному отказу от бензиновых двигателей в Северной Америке к 2040 году.Daimler Trucks и Volvo стали партнерами в Европе, чтобы попытаться сократить расходы и сделать водород финансово выгодным для дальних перевозок.

Почему сейчас Тенглер настроен оптимистично? Тем более, что Калифорния, единственное место в США с водородной инфраструктурой, продолжает бороться с предложением даже при скромном спросе. Потому что затраты на производство водорода начнут значительно снижаться, причем не только грязного «серого» водорода, производимого, скажем, из ископаемого топлива или электроэнергии, вырабатываемой углем, но и экологически чистого зеленого водорода.

Тенглер считает, что к 2050 году эти расходы могут сократиться на 85 процентов. Между тем, никто не прогнозирует, что бензин упадет на 85 процентов, ну, в общем, когда-либо.

К тому времени затраты могут упасть ниже 1 доллара за килограмм по сравнению со средней стоимостью 16,51 доллара за килограмм в 2019 году. По данным EPA, водородная Toyota Mirai проезжает в среднем около 73 миль за килограмм.

Интересно, однако, что это последнее безумие, связанное с водородом, не имеет ничего общего с автомобилями. Фактически, Тенглер сказал: «Водород, возможно, не лучшее топливо для автомобилей.- То есть по сравнению с электричеством.

То, что Тенглер и его команда прогнозистов взволновала в отношении водорода, так это его промышленное будущее, производство стали, пластика и цемента, что он делает сейчас, и питание самолетов, кораблей и поездов, чего он не делает. По словам Тенглера, во главе прогнозов по снижению затрат стоит солнечная фотоэлектрическая энергия. Solar photovoltaic, или PV, объединяет слова, обозначающие свет (фото) и электричество (гальваника). Солнечные фотоэлектрические системы — это то, как солнечная энергия преобразует солнечный свет в электричество, и этот процесс также можно использовать для создания водородного топлива.«Падение стоимости солнечных фотоэлектрических систем является ключевым фактором», — сказал Тенглер, обосновывая свой энтузиазм по поводу водорода, который отражает его энтузиазм по поводу солнечной энергии.

Также его увлечение Китаем. Большинство электролизеров, которые производят водород, производятся в Китае, и подавляющее большинство солнечного оборудования производится в Китае, и ожидается, что подавляющая часть этого количества будет расти.

«Такие низкие затраты на возобновляемый водород могут полностью переписать энергетическую карту», - сказал Тенглер. «Это показывает, что в будущем, по крайней мере, 33 процента мировой экономики могут быть обеспечены чистой энергией не на цент дороже, чем она платит за ископаемое топливо.Но для достижения этой технологии потребуется постоянная государственная поддержка — сейчас мы находимся на верхней части кривой затрат, и необходимы инвестиции, поддерживаемые политикой, чтобы добраться до нижней части ».

Таким образом, солнечная энергия — одно из потенциальных решений для улучшения поставки водорода. Два других могут добраться до Калифорнии к концу года.

WAYS2H: мусор + термохимический процесс = водород
Жан-Луи Киндлер, соучредитель и генеральный директор Ways2H, еще не практикует он проповедует.«Я вожу пожирателя бензина», — сказал он. «Я люблю мой газовый пожиратель». Конечно, он хотел бы отвезти что-то, работающее на водороде, к ближайшему торговцу Джо, но имеющийся перечень автомобилей с водородным двигателем не особо привлекает любителей больших или спортивных автомобилей, но Киндлер думает, что это скоро.
И к тому времени он сможет перекачивать переработанный мусор в свой резервуар.
Компания Киндлера планирует построить относительно небольшие заводы по переработке водорода возле мусорных свалок, отделить металл от стекла и использовать остальное — от пакетов из-под молока до наполнителя для кошачьего туалета и того, что живописно описывается как «осадок», — для производства возобновляемого водорода.
Почти завершенный объект в Токио, который будет преобразовывать отстой сточных вод в возобновляемый водородный газ для автомобилей на топливных элементах. Ways2H планирует представить эту технологию в Калифорнии в этом году.
КОРПОРАЦИЯ ТОДА / Япония Блю Энерджи Ко. Лтд.
Около 90 процентов сегодняшнего водорода — это «серый», производимый из электричества или ископаемого топлива. Затем водород загружается в трубчатые прицепы, буксируемые тракторными прицепами, и доставляется на заправочные станции, большинство из которых находится в Калифорнии; эта доставка — самая дорогая часть цены за килограмм.С точки зрения чистой энергии лучше использовать синий водород. («Зеленый» водород, тип, который может быть произведен с помощью солнечной энергии, является Святым Граалем.)
Нефтеперерабатывающие заводы Киндлера используют химический процесс для выработки необходимого тепла — не электричества или нефти — до 1200-1300 градусов по Фаренгейту — в кислороде. -свободная атмосфера. «Совершенно правдоподобно» — производить водород из мусора, — сказал Тенглер из BloombergNEF. «Это делается здесь, в Японии».
Первый нефтеперерабатывающий завод Kindler Ways2H поступает из Японии, три контейнера отправятся на борт в июне и могут производить водород из мусора в Калифорнии к концу года.Где в Калифорнии? Он не готов сказать. Более крупные системы будут построены на месте, но Киндлер хотел начать с меньшей, чтобы проиллюстрировать ее переносимость. Сначала это будет скромная операция: вывоз мусора из общины, где он расположен, а затем возвращение водорода в город для подачи энергии.
Система Ways2H стандартного размера «перерабатывает 24 тонны отходов в день с получением от 1 до 1,5 тонн водорода», — сказал Киндлер, — этого достаточно для заполнения баков от 200 до 300 легковых автомобилей.
«Знаете ли вы, что в Америке 30 000 водородных вилочных погрузчиков?» он сказал.Мы не. Но в этом есть смысл — никакого загрязнения внутри склада и никакого простоя на три-четыре часа, пока они перезаряжают свои батареи.
Киндлер сказал, что нефтеперерабатывающие заводы масштабируемы и могут быть значительно увеличены для производства коммерческого водорода, который может быть продан. Крупный заказчик? Индустрия дальних грузоперевозок, которая активно работает над водородными автомобилями.
И, для Киндлера, может быть, большой, удобный пожиратель водорода, как только кто-нибудь его сделает.
POWERTAP: Производство водорода на заправочных станциях.
Если вы смотрели начало сезона IndyCar в Barber Motorsports Park в Алабаме 18 апреля, возможно, вы видели некоторых членов экипажа Andretti Autosport с надписью PowerTap на спине их формы. Это был тихий выход для компании, которая заявляет, что планирует открыть 500 водородных заправочных станций в ближайшие несколько лет, начиная с 29 в Калифорнии, на существующих станциях, принадлежащих гонщикам-бизнесменам Марио и Майклу Андретти.
В отличие от существующих станций, PowerTap планирует построить небольшие здания на существующих станциях, в которых будет размещаться оборудование для производства водорода.Он будет использовать природный газ и городскую воду для производства голубого водорода, улавливания и хранения оставшегося углерода.
Рендеринг завода по производству водородного топлива, запланированного PowerTap.
PowerTap
Это традиционный метод. «Эта технология возникла сто лет назад», — сказал Тенглер, и Китай производит недорогие электролизеры с впечатляющими темпами, так что закупка не такая уж высокая.
Но, как и Киндлер из Ways2H, генеральный директор PowerTap Рагху Киламби видит гораздо более быстрый путь к прибыли через рынок 18-колесных и средних грузовиков, а не через автомобили.Да, он знает о полуфабрикатах с батарейным питанием, таких как предлагаемая версия Tesla, «но я не верю, что сейчас это коммерчески жизнеспособно». Размер и вес необходимых батарей, время их зарядки, инфраструктура, необходимая для подзарядки грузовиков — водород готов, как только у водителей грузовиков есть место для его покупки. Toyota, скорее всего, первой выберет тяжелый грузовик с водородным двигателем, если Никола не наведет порядок в своем доме.
Кроме того, все, что вам нужно сделать, чтобы продать грузовик нового типа, — это убедиться, что он имеет смысл для бизнеса.«Автомобили часто становятся эмоциональной покупкой», — сказал Киламби. «Люди покупают Ferrari не потому, что они приносят доход. Грузовые компании будут покупать то, что им нужно для получения прибыли». Возможность размещать станции по производству и заправке водорода по всей стране является большим преимуществом для инициативы по водородным грузовым автомобилям — нет необходимости доставлять водород в отдаленные места по трубопроводам, железной дороге или автомобильным транспортом.
Киламби также сказал, что его станции могут производить килограмм водорода за несколько долларов.Если он сможет продать его, скажем, по 8 долларов за килограмм, это почти вдвое снизит цену на нынешние точки выхода водорода.
То, что делает возможным PowerTap, — это именно то, что, по словам Тенглера, было бы необходимым — «инвестиции, поддерживаемые политикой», или, другими словами, государственные деньги. И щедрая система углеродных кредитов Калифорнии. В какой-то момент, сказал Киламби, вы получали углеродные кредиты за то, что вы продали. Но теперь вы можете получать углеродные кредиты для инфраструктуры, как только у вас есть что продать, и это играет большую роль в финансовой стратегии PowerTap.Углеродные кредиты — это торгуемый актив, и их стоимость при администрации Байдена, вероятно, будет расти и может распространиться на другие штаты, надеется Киламби.
В сценарии «курица или яйцо» кажется, что яйцо финансируется государством, прежде чем они продадут цыплят. PowerTap будет строить станции в основном за счет частного капитала, и как только они будут построены, они соберут достаточно углеродных кредитов, чтобы их поддерживать, пока рынок водорода не догонит новые поставки.
На бумаге все работает.До конца года мы могли увидеть, насколько хорошо это работает в реальном мире.
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 сайте piano.io.
Водородное топливо
набирает обороты, но вот почему оно не стало массовым • Журнал Trojan Family
Водородное топливо, которое запускает ракеты НАСА в космос и обеспечивает электроэнергией через топливные элементы, производит только один продукт отходов: воду, настолько чистую, что экипаж астронавтов может ее пить.
Здесь, на Земле, первые автомобили, работающие на водородных топливных элементах, появятся на рынке в 2015 году, обещая более чистый воздух и более здоровую планету. Но если вы еще не видели его на дороге, вы не одиноки. В США их менее 7000. Так почему же водород не стал популярным в качестве альтернативы бензиновым двигателям?
Пол Ронни, профессор аэрокосмической и механической инженерии Университета Калифорнии в Витерби, изучающий процессы горения и движения, говорит, что водород имеет некоторые препятствия, в том числе эффективность и стоимость.Он изучает, что нужно, чтобы преодолеть некоторые из них. Здесь он рассказывает о роли водорода в области альтернативных видов топлива.
Какие преимущества предлагают автомобили на водородных топливных элементах?
Они не выделяют парниковые газы из выхлопной трубы, поэтому могут уменьшить загрязнение в городских районах с плохой циркуляцией воздуха, таких как Южная Калифорния в США и многие крупные города в Индии и Китае.
Автомобили, работающие на водороде, безупречно чисты. Почему мы все не ведем их?
На Земле практически нет чистого водорода из-за его высокой реакционной способности.Большая часть водорода производится из метана [природного газа] в процессе производства двуокиси углерода и других парниковых газов. Водород также можно получить из воды с помощью электролиза, но для этого требуется электроэнергия. Чтобы добиться этого, мы вернемся к сжиганию ископаемого топлива.
Можно ли производить водород, не создавая парниковых газов?
Солнечное электричество можно использовать для разделения воды на водород и кислород с помощью электролиза. Поскольку солнечная энергия обеспечивает лишь часть всей электроэнергии, вырабатываемой в США.S., использование солнечной электроэнергии для производства водорода не снижает выбросов парниковых газов. Ситуация может измениться, если в будущем будет увеличиваться производство электроэнергии на основе солнечной энергии.
Чистота водорода зависит от энергии, используемой для его производства. Есть ли другие ограничения?
Водород в транспортных средствах должен сжиматься в дорогих резервуарах высокого давления, для чего, как вы уже догадались, требуется энергия. Современные водородные автомобили используют топливные элементы для преобразования химической энергии в энергию. Топливные элементы очень дороги, потому что они сложны и требуют дорогих материалов, таких как платина.
Мы можем это обойти?
Топливные элементы привлекательны, потому что теоретически они преодолевают ограничения эффективности, связанные с традиционными двигателями внутреннего сгорания. Думайте о потраченной впустую энергии как о тепле и шуме в традиционном автомобиле. В то время как многие ученые изучают способы сделать более дешевые топливные элементы, в моих исследованиях используется другой подход: повышение эффективности двигателей внутреннего сгорания, использующих водород.
Каковы преимущества сжигания водорода?
Прежде всего, двигатели внутреннего сгорания дешевы в изготовлении и могут быть легко модифицированы для работы на водороде.Как и в случае с топливными элементами, основными отходами являются вода, а не углекислый газ. Кроме того, в отличие от бензина, водород хорошо горит в «условиях обеднения топлива», когда кислорода намного больше, чем топлива. Это хорошо для топливной экономичности, а также значительно снижает выбросы оксидов азота.
Как насчет использования водорода в стационарных установках?
Транспортному сектору было поручено нести основную ответственность за сокращение выбросов парниковых газов, несмотря на то, что он вносит только одну треть.Если мы серьезно настроены противодействовать изменению климата, нам необходимо также отказаться от ископаемого топлива в неавтомобильных приложениях. Идея прокачки водорода в дома или на предприятия кажется надуманной, но это возможно. Существующая инфраструктура сжиженного природного газа может быть модифицирована для использования водорода. Воспламеняемость водорода представляет собой проблему с точки зрения безопасности, но при правильных мерах предосторожности эти опасения могут быть смягчены — электричество опасно, но мы все его используем.
Наука и технологии Социальное влияниеАэрокосмическая промышленность и машиностроениеЭнергетикаОкружающая средаУстойчивое развитие Транспорт
Автомобили на водородных топливных элементах: что вам нужно знать
Помимо тонкой сети заправочных станций, есть еще одна причина низкого спроса на автомобили на водородных топливных элементах: они относительно дороги в покупке.Несколько моделей автомобилей на топливных элементах, которые уже доступны на рынке, стоят около 80 000 долларов США за автомобиль среднего или высшего класса. Это почти вдвое больше, чем у сопоставимых полностью электрических или гибридных автомобилей.
Есть ряд причин, по которым автомобили на водородных топливных элементах все еще дороги. В дополнение к небольшим объемам, что означает, что производство еще предстоит индустриализировать, существует также вопрос о потребности в драгоценном металле, платине, которая действует как катализатор при производстве электроэнергии.Количество платины, необходимой для топливных элементов транспортных средств, уже значительно уменьшено. «Общая цель — снизить цены на автомобили с водородным двигателем до уровня, аналогичного цене других электромобилей», — объясняет Рюкер.
Другая причина высокой закупочной цены заключается в том, что автомобили с водородными топливными элементами, как правило, довольно большие, потому что водородный бак (и) занимает много места. С другой стороны, привод для электромобиля с чисто аккумуляторным приводом также подходит для небольших автомобилей.Вот почему классические электромобили в настоящее время можно встретить во всех классах автомобилей.
В дополнение к затратам на покупку, эксплуатация затраты также играют важную роль в рентабельности и принятии двигательной технологии. В автомобилях с водородными топливными элементами эти затраты не в последнюю очередь зависят от цены на топливо. В настоящее время 1 фунт (0,45 кг) водорода стоит около 14 долларов США в США по сравнению с 4,80 доллара США в Германии (это цена, о которой договорились партнеры h3 Mobility).FCEV может проехать около 28 миль (45 км) на 1 фунте (0,45 кг) водорода.
Таким образом, стоимость километра пробега водородных автомобилей в настоящее время почти вдвое выше, чем у автомобилей с батарейным питанием, заряжаемых дома. Rücker ожидает, что эти эксплуатационные расходы сойдутся: «Если спрос на водород увеличится, цена может упасть примерно до 2,50 доллара США за фунт (5,60 доллара США за кг) к 2030 году».
2021 Honda Clarity Fuel Cell — Автомобиль с водородным двигателем
УДОБСТВА
Передние сиденья с подогревом
Почувствуйте себя уютно холодным утром или в разгар зимы с подогревом передних сидений.
УДОБСТВА
Проекционный дисплей
Следите за дорогой с помощью проекционного дисплея, который отображает ключевую информацию о транспортном средстве на нижнем ветровом стекле для большей осведомленности о дороге.
УДОБСТВА
Аудиосистема премиум-класса
Топливный элемент Honda Clarity 2021 оснащен 8-дюймовым сенсорным экраном Display Audio и аудиосистемой премиум-класса с 12 динамиками мощностью 540 Вт.
УДОБСТВА
Двухзонный автоматический климат-контроль
Вы и ваш передний пассажир можете выбрать идеальную температуру с помощью двухзонного автоматического климат-контроля.
УДОБСТВА
Органы управления на рулевом колесе
Сенсорные элементы управления на рулевом колесе позволяют легко отвечать на звонки, регулировать громкость и получать доступ к информации о водителе.
УДОБСТВА
По проводам
Топливный элемент Honda Clarity Fuel Cell разработан с учетом потребностей водителя, от электронного переключателя передач одним касанием до спортивного режима, повышающего производительность.
HyTech Power, возможно, решил водород, одну из самых сложных проблем в чистой энергии
Это странный химический поворот в том, что в самом обычном веществе на Земле есть топливо, заключенное в воде.
Водород — символ славы h3O — оказался чем-то вроде универсального элемента, швейцарского армейского ножа для получения энергии. Его можно производить без парниковых газов.Он легко воспламеняется, поэтому может использоваться в качестве топлива для сжигания. Его можно подавать в топливный элемент для производства электричества напрямую, без сжигания, с помощью электрохимического процесса.
Может храниться и распространяться в виде газа или жидкости. Его можно комбинировать с CO2 (и / или азотом и другими газами) для создания других полезных видов топлива, таких как метан или аммиак. Его можно использовать в качестве химического сырья в различных промышленных процессах, помогая производить удобрения, пластмассы или фармацевтические препараты.
Довольно удобно.
И это самый распространенный химический элемент во Вселенной, так что можно подумать, что у нас есть все, что нам нужно. К сожалению, это не так просто.
Отделить водород от других элементов, сохранить его и преобразовать обратно в полезную энергию — это дорого как с точки зрения денег, так и энергии. Ценность, которую мы получаем от этого, никогда полностью не оправдывала того, что мы вкладываем в его производство. Это одна из тех технологий, которая, кажется, постоянно находится на грани прорыва, но никогда не достигает цели.
Уроженец Сиэтла Эван Джонсон считает, что он может это изменить.Он думает, что наконец-то понял, как разблокировать водородную экономику.
Джонсон — далеко не первый и не единственный человек, поставивший эту цель. Но после 10 лет работы, испытаний и подготовки он разработал ряд технологий и практический бизнес-план, который проложил путь к реальному коммерческому масштабу использования водорода.
И хотя HyTech Power, где Джонсон является техническим директором, очевидно, стремится к финансовому успеху, Джонсон рассматривает свои продукты как нечто большее: способ использовать водород для немедленного уменьшения загрязнения при одновременном увеличении масштабов и снижении затрат, достаточных для внесения более фундаментальных изменений в энергетику. система.
Стационарный дизель-генератор с водородными форсунками HyTech. HyTech Power
HyTech нацелена на большой рынок, чтобы выйти на еще больший
HyTech Power, базирующаяся в Редмонде, штат Вашингтон, намеревается представить три продукта в течение ближайшего года или двух.
Первый будет использовать водород для очистки существующих дизельных двигателей, повышая их топливную эффективность на треть и устраняя более половины их загрязнения воздуха, со средней окупаемостью за девять месяцев, заявляет компания.Это потенциально огромный рынок с большим существующим спросом, который, как надеется HyTech, позволит капитализировать свой второй продукт — модернизацию, которая превратит любой автомобиль внутреннего сгорания в автомобиль с нулевым уровнем выбросов (ZEV), позволив ему работать на чистом водороде. В первую очередь это будет нацелено на крупные флоты.
И это станет третьим продуктом — тот, на который Джонсон положил глаз с самого начала, тот, который может революционизировать и децентрализовать энергетическую систему — стационарный продукт для хранения энергии, предназначенный для конкуренции и, в конечном итоге, вытеснения с такими большими батареями, как Powerwall Теслы.
По крайней мере, таков план.
Мир энергетики, конечно, полон громких стартапов, и путь от прототипа к рыночному успеху долог и опасен. Для успеха HyTech потребуется нечто большее, чем просто умные технологии. Потребуется хорошее исполнение.
С этой целью компания недавно привлекла поддержку нескольких опытных руководителей Boeing, в том числе Джерри Аллина, который проработал 30 лет в Boeing и в декабре вышел на пенсию, чтобы возглавить расширение HyTech в качестве главного операционного директора.
Мягкая и неторопливая, с аккуратно подстриженной бородой, Аллин занимает небольшой офис на втором этаже бежевого здания HyTech, которое в основном занято огромным гаражом / мастерской. «Я очень скептически относился к технологии, как и в целом», — говорит он, но «как только я смог увидеть ее собственными глазами и понять физику, я подумал:« О, черт возьми ». Это действительно интересно! »
Его привлекло то, что исходные продукты не требуют новых рынков или инфраструктуры. «Теперь они действительно могут изменить мир», — говорит он.Ключевым моментом является в первую очередь дизельные двигатели. Их миллионы, они грязные и дорогие, и политики стараются их очистить. Это большой спрос. Компания «ожидает совершить много ошибок», — говорит Аллайн, но потенциальный рынок почти непостижимо велик.
Работа в гараже HyTech, переоборудование больших дизельных грузовиков. HyTech Power
И ставки не могли быть выше.В последние годы стало ясно, что какое-то топливо с нулевым выбросом углерода, пригодное для хранения, горючее, если не необходимо, для полной декарбонизации энергетической системы, по крайней мере, чрезвычайно полезно.
Прежде чем углубиться в продукты HyTech, стоит объяснить, почему доступный водород — такая заманчивая перспектива для тех, кто озабочен устойчивой энергетикой.
Проблема с водородом: его дорого собирать, хранить и преобразовывать.
Около 95 процентов мирового производства водорода осуществляется за счет парового риформинга метана (SMR), продувки природного газа высокотемпературным паром под высоким давлением.Это энергоемкий процесс, который требует использования ископаемого топлива и оставляет после себя поток углекислого газа, поэтому его использование для обезуглероживания энергетической системы ограничено.
Но также можно извлечь водород непосредственно из воды с помощью электролиза — это процесс перебивания воды (содержащей различные «электрокатализаторы») электричеством, стимулируя химическую реакцию, которая расщепляет водород и кислород. Если электролиз проводится с использованием возобновляемой электроэнергии с нулевым выбросом углерода, полученный водород является топливом с нулевым выбросом углерода.
Это решает проблему углерода, но есть и другие. Водород в воде на самом деле не хочет выпускать кислород (они «прочно связаны»), поэтому их расщепление требует довольно много энергии. Полученный водород необходимо хранить, либо сжимая его в виде газа с помощью больших насосов, либо (слабо) связывая его с чем-то еще и храня в виде жидкости. Для этого газа или жидкости потребуется распределительная инфраструктура. Наконец, водород должен быть извлечен из хранилища и преобразован обратно в энергию путем его сжигания или пропуска через топливный элемент.
К этому времени количество энергии, вложенной в процесс, значительно превышает то, что может быть возвращено обратно.
Это был барьер. Если сложить все затраты на преобразование энергии, «добыча» водорода для использования в энергетической системе с нулевым выбросом углерода, как правило, была убыточным бизнесом. Полезные услуги, предоставляемые водородом, не могут компенсировать энергию (и деньги), необходимые для ее производства и использования. По крайней мере, не на сегодняшний день.
Вот почему, хотя люди добывают и сжигают водород с 17-го века, двигатели и топливные элементы, работающие на водороде, существуют примерно с 19-го, а водород прошел через многочисленные циклы ажиотажа, вплоть до 21-го века. — разрекламированная «водородная экономика» так и не получила широкого распространения.
Таких не так уж и много. Shutterstock
Еще в конце 2000-х годов большинство экспертов в области энергетики списали водород со счетов. С тех пор изменились две вещи.
Доступный водород может устранить основные препятствия на пути к устойчивой энергетике
Главное, что изменилось, — это глобальный переход на чистую энергию. Чтобы решить проблему изменения климата, мир фактически согласился полностью декарбонизировать энергетическую систему в течение столетия.Это вызвало интенсивное исследование инструментов, необходимых для создания системы с нулевым выбросом углерода.
Мы знаем, как производить электроэнергию с нулевым выбросом углерода (возобновляемые источники, гидроэнергетика, атомная энергия), поэтому один из ключевых шагов в декарбонизации — «электрифицировать все» или, по крайней мере, использовать как можно больше энергии.
Но широкомасштабная электрификация — непростая задача. Существует множество существующих приложений, работающих на горючем жидком топливе. Помимо практически всего транспорта, подумайте о миллионах и миллионах зданий по всему миру, отапливаемых нефтью или природным газом.
Большая часть транспорта может быть электрифицирована, и все эти печи теоретически можно заменить электрическими альтернативами, такими как тепловые насосы, но сделать все это за оставшееся время для обезуглероживания — поистине монументальная задача.
Конечно, было бы неплохо выиграть время, если бы у нас было жидкое топливо с нулевым выбросом углерода, которое мы могли бы просто подавать в существующие системы, чтобы сократить выбросы от транспортных средств и приборов, которые мы уже используем. (Великобритания экспериментирует с отоплением домов водородом; Норвегия запретит любое использование мазута для отопления домов к 2020 году.)
Кроме того, если переменная возобновляемая энергия (солнце и ветер) должна обеспечивать большую часть или всю нашу энергию, нам понадобится какой-то способ хранить эту энергию, когда солнце и ветер не хватает. Нам потребуется не просто посекундное или почасовое хранение (которое вполне может обеспечить батареи), но и ежедневное, ежемесячное или ежегодное хранение (для которого батареи не подходят), чтобы гарантировать защиту от долговременных колебаний солнца и ветра. . Было бы неплохо, если бы мы могли хранить много резервной энергии в виде стабильного жидкого топлива.
Короче говоря, в наших планах по устойчивой энергетике есть дыра в форме водорода.
Второе, что изменилось, это то, что исследования, разработки и ранние рыночные испытания неуклонно снижали стоимость и повышали долговечность основных компонентов водородной технологии.
В общем, потребность в сочетании с инновациями может, наконец, означать, что под рукой есть рентабельные продукты. Вот почему «во всем мире наблюдается возрождение водородной активности», — говорит Адам Вебер, руководитель группы преобразования энергии в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли.
Или, как недавно сказал Пьер-Этьен Франк, секретарь торговой группы Hydrogen Council, «2020–2030 годы будут для водорода такими же, как 1990-е годы для солнца и ветра».
Несмотря на все недавние инновации, Джонсон снова и снова обнаруживал, что каждый раз, когда он отказывался от стандартных компонентов и создавал свои собственные — практически каждый элемент в продуктах HyTech спроектирован и изготовлен по индивидуальному заказу, с исходными материалами, заказанными через Интернет, — цена пошла вниз. Не знаю почему.”
Джонсон — высокий, худощавый блондин, заядлый мастер и строитель, глаза которого загораются, когда он говорит о технике. После учебы в Тихоокеанском университете Сиэтла он провел первые 10 лет своей 20-летней карьеры в области сжатия видео. Но работа в Норвегии с Innovation Norway над хранением водородной энергии привела к тому, что у него возникла проблема с водородом. С тех пор он стал истинным верующим. «Ставка на водород в будущем — лучшее, что вы можете сделать», — говорит он.
«Если электролиз действительно настолько дешевле, это меняет правила игры»
Все начинается с электролизера, который вытягивает водород из воды.Джонсон не смог найти такой дешевый, простой и эффективный, как он хотел, поэтому он построил свой собственный.
Электролизер HyTech (в данном случае присоединенный к стационарному дизель-генератору). HyTech Power
Ничего особенного, просто трубка, наполненная дистиллированной водой. Примерно в центре подвешена небольшая титановая пластина, покрытая специальной смесью электрокатализаторов, оптимизированных для разделения водорода и кислорода.Газы поднимаются с пластины непрерывным потоком пузырьков. Он полностью закрыт металлом, в нем нет движущихся частей, поэтому он чрезвычайно прочен и не требует значительного обслуживания.
В целом, по словам Джонсона, система «очень проста и бессмысленна». (Это тема, к которой он часто возвращается — предпочтение замкнутых, простых, полностью перерабатываемых систем.) Но благодаря эффективности электрокатализаторов, добавляет он, «очень точно, сколько энергии необходимо для производства необходимый водород.”
Джонсон может похвастаться тем, что его электролизер может производить водород примерно в три или четыре раза быстрее, чем электролизеры с аналогичной площадью основания, используя примерно треть электрического тока. Это означает постепенное снижение затрат.
«Очевидно, я не могу проверить их экономику издалека, — сказал мне Джеймс Бреннер из Национального центра исследований водорода при Технологическом институте Флориды, — но если электролиз действительно намного дешевле, это меняет правила игры».
Теперь давайте посмотрим, что HyTech планирует с этим делать.
Модернизация. HyTech Power
Способ очистки дизельных двигателей для рынка, который остро нуждается в одном
Первый продукт, дебют которого запланирован на апрель, является ключом ко всему остальному.
Это называется «Помощь при внутреннем сгорании» (ICA), модификация двигателей внутреннего сгорания, которая позволяет им существенно повысить топливную эффективность и уменьшить загрязнение воздуха. Это достигается путем добавления к топливу крошечных количеств газообразного водорода и кислорода непосредственно перед его сгоранием в цилиндрах двигателя.Смесь HHO придает интенсивность сгоранию, позволяя топливу сгорать более полно, производя больше энергии и меньше загрязнений.
Система ICA может технически работать на любом двигателе внутреннего сгорания, но для начала HyTech нацелена на самые грязные двигатели с самой быстрой окупаемостью инвестиций, а именно на дизельные двигатели — в транспортных средствах, таких как грузовики, грузовые автофургоны, автобусы и вилочные погрузчики, а также большие стационарные дизельные генераторы, которые по-прежнему обеспечивают резервное (и даже основное) питание миллионов людей во всем мире.
Все эти дизельные двигатели выделяют канцерогенный дым, содержащий твердые частицы (сажа) и оксиды азота (NOx), которые наносят вред здоровью человека. Штаты и города по всему миру борются с загрязнением воздуха дизельным топливом.

Но дизельные сажевые фильтры (DPF), которые задерживают твердые частицы, дороги, требуют технического обслуживания и требуют частой замены. Жидкости для селективного каталитического восстановления (SCR), добавляемые в выхлопные газы для удаления NOx, сами по себе являются загрязнителями, и их необходимо часто менять.
Короче говоря, есть много дизельных двигателей, они очень грязные (ответственны за до 50 процентов загрязнения городского воздуха зимой), и многие люди тратят много денег, пытаясь их очистить. Это большой рынок.
Предложение
HyTech на этом рынке весьма примечательно: оно утверждает, что его ICA может повысить топливную экономичность дизельного двигателя на 20–30 процентов, уменьшить содержание твердых частиц на 85 процентов и сократить выбросы NOx на 50–90 процентов.Вместе с сажевым фильтром DPF и некоторым количеством SCR он может дать дизельный двигатель, который соответствует официальным калифорнийским стандартам для автомобилей со «сверхнизким уровнем выбросов».
Стоимость преобразования грязного дизельного двигателя в относительно чистый: около 10 000 долларов на установку, которые, по оценке HyTech, окупятся за девять месяцев за счет сокращения расходов на топливо и техническое обслуживание.
Устройство помощи внутреннего сгорания (ICA) HyTech, установленное на большом дизельном двигателе.(Видите маленький ряд форсунок?) HyTech Power
HyTech — не первая и не единственная компания, разработавшая систему присадок HHO, но ничто на рынке не может сравниться с такими цифрами.
ICA достигает этой эффективности благодаря компьютеризированному контроллеру времени, который определяет и анализирует вращение коленчатого и распределительного валов, чтобы определить точное время и размер впрыска HHO. Предыдущие системы HHO более или менее заполняли двигатель HHO через воздухозаборник, но HyTech использует «впрыск через порт» с отдельным инжектором на впускном клапане каждого цилиндра, управляемым таймером.Каждый инжектор (размером примерно с человеческий волос) впрыскивает крошечные, точно отмеренные струи HHO в цилиндр именно тогда, когда это необходимо.
Этот уровень точности позволяет ICA использовать гораздо меньше водорода, чем его конкуренты, гораздо более эффективно. Небольшой бортовой электролизер производит более чем достаточно.
Это смелые заявления, но пока они остаются верными. ICA был включен в список EPA как кандидат на технологию сокращения выбросов; Уважаемая испытательная фирма SGS обнаружила, что ICA повысила топливную экономичность грузовика FedEx на 27.4 процента; FedEx в настоящее время проводит дорожные испытания ICA на автопарке грузовиков и обнаруживает, что экономия топлива на 20–30 процентов выше, а затраты на техническое обслуживание сажевого фильтра значительно снизились. При стороннем тестировании и при ограниченных местных продажах в районе Редмонда ICA выполнила свои обещания.
Если он сможет сделать это в масштабе HyTech — надежно повысить экономию топлива на треть и снизить загрязнение почти до нуля с окупаемостью за девять месяцев — возможностей не будет конца. Компания оценивает рынок очистных работ в 100 миллиардов долларов, включая портовые грузовики, грузовые суда, рефрижераторы, грузовики дальнего следования, автобусы, генераторы и все другие грязные дизельные двигатели.
ICA не полагается на новую инфраструктуру или субсидии. Это способ выйти на большой рынок, немедленно сократить выбросы и накопить финансирование для долгосрочных усилий по полной замене дизельного топлива.
HyTech также хочет очистить существующие автомобили
Позже в этом году HyTech представит свою вторую линейку продуктов: модифицированные водородом автомобили с ДВС. Проще говоря, потребуется любой двигатель, работающий на дизельном топливе, пропане или СПГ, и переключить его на 100-процентный водород.(В настоящее время компания находится в процессе сертификации своего модифицированного продукта Калифорнийским советом по воздушным ресурсам как имеющего нулевые выбросы.) Это позволит любому водителю получить автомобиль с нулевым уровнем выбросов по значительно меньшей цене, чем стоимость покупки нового электрического или автомобиль на водородных топливных элементах.
Джонсон признает, что, если бы он проектировал автомобиль с нуля, он бы спроектировал его на основе водородного топливного элемента без сгорания, но «мы не заинтересованы в том, чтобы становиться автомобильной компанией», — говорит он.Вместо этого HyTech хочет очистить существующие автомобили.
Не каждый может позволить себе автомобиль Toyota Mirai на водородных топливных элементах (от 58 365 долларов). Shutterstock
Для такого применения с чистым водородом (в отличие от смешанного HHO) электролизер немного отличается. Водород проходит через мембрану, которая лишает его остатков кислорода или азота, оставляя чистый водород для сгорания транспортного средства.(Это делает электролизер протонообменной мембраной, или PEM, электролизером, вариант, знакомый любителям водорода.)
По своему обыкновению, Джонсон разработал свою собственную мембрану, смешав сырье, чтобы создать что-то более эффективное и дешевое, чем другие продукты PEM на рынке.
Есть еще одно отличие, которое представляет собой еще одну из основных технологических разработок Джонсона.
Потребляемая мощность двигателя транспортного средства варьируется и может быстро увеличиваться и уменьшаться, поэтому системе необходимо хранить немного водорода в качестве буфера на случай, если он потребляет больше, чем может произвести электролизер.
Обычные автомобили на водородных топливных элементах (например, Toyota Mirai) хранят водород в виде сильно сжатого газа при давлении около 8000 фунтов на квадратный дюйм. Но со сжатым газом возникают самые разные проблемы. Для сжатия газа требуется много энергии, для этого требуется собственная специализированная инфраструктура, заправочные станции для сжатого газа чрезвычайно дороги в строительстве, а сжатый водород, ну, взрывоопасен, поэтому каждый полный его бак — потенциальная бомба.
Джонсон не хочет иметь с этим ничего общего. Итак, он пошел другим путем.Его система хранит водород, слабо связанный с металлами в виде «гидридов», в инертном жидком растворе без давления (~ 200 фунтов на квадратный дюйм).
Проблема с гидридами была двоякой: а) создание связи, достаточно слабой, чтобы ее можно было разорвать без излишней энергии, когда необходимо высвободить водород, и б) увеличение плотности энергии образующейся жидкости. (На сегодняшний день большинство гидридных жидкостей обладают меньшей энергетической плотностью, чем сжатый водород, и намного меньше ископаемого топлива. Они весят слишком много для той энергии, которую они вырабатывают.)
Джонсон думает, что решил обе проблемы. Он не раскрывает подробностей о задействованных гидридах, но у него достаточно высокое соотношение мощности к весу, чтобы побить литий-ионные батареи (которые очень тяжелые), и достаточно слабую гидридную связь, чтобы ее можно было разорвать, используя только перенаправляем отработанное тепло от двигателя (не требуется дополнительного тепла или давления).
Более того, он работает с командой над наноматериалами для гидридов и ожидает «огромного скачка» в соотношении мощности к весу в ближайшие годы; в конечном итоге, по его словам, он хочет, чтобы плотность энергии была конкурентоспособной с ископаемым топливом.
Эффективный электролиз плюс эффективное хранение гидридов означает, что в результате модернизации Hy-Tech будет создан автомобиль с нулевым уровнем выбросов (ZEV) со средней дальностью полета 300 миль, сравнимый с электромобилями высокого класса, но способный работать с любым существующим транспортным средством. Когда я посетил завод HyTech в Редмонде, Джонсон отвез меня на обед в гигантском пикапе Ford Raptor, работающем на водороде.
Ford Raptor, работающий на чистом водороде. HyTech Power
Есть два способа «заправить» автомобиль.Медленный способ — включить его на ночь, чтобы электролизер мог заполнить бак. Самый быстрый способ — заполнить его раствором гидрида, который можно получить на месте, дома или на заправочной станции, не имея ничего, кроме электролизера, немного дистиллированной воды и резервуара.
Инфраструктуры, поддерживающей такую быструю заправку, пока не существует, но она не похожа на сжатый водород под высоким давлением, подчеркивает Джонсон. Это не опасно; не производит токсичных побочных продуктов; он не требует множества государственных правил безопасности и правоприменения; Теоретически, на заправочных станциях «мама и папа» можно было бы довольно дешево запустить заправку.
В некотором смысле утопическое видение Джонсона состоит в том, что в конечном итоге в каждом доме и на предприятии будет электролизер и полный бак связанного водорода, который можно будет использовать либо для выработки электроэнергии для здания (подробнее об этом в третьем этапе), либо для заправки водородных транспортных средств.
Целью является отказ от двигателей внутреннего сгорания, говорит Джонсон, но «это все равно, что бросить курить — каждый хочет попробовать остывшую индейку». Этого просто не произойдет «. Модернизация существующих транспортных средств за небольшую часть стоимости нового транспортного средства с нулевым уровнем выбросов позволит компании быстро начать сокращение транспортных выбросов.
Святой Грааль HyTech: долгосрочное и доступное хранилище энергии
Наконец, получив финансирование и капитализацию за счет продуктов для модернизации, HyTech приступит к производству аккумуляторов энергии. Его масштабируемое хранилище энергии (SES) предназначено для конкуренции с большими батареями, такими как Powerwall от Tesla, либо в качестве локального хранилища для домов и предприятий, либо в качестве хранилища в масштабе сети, подключенного к крупным солнечным и ветряным электростанциям.
Идея хранения водородной энергии заключается в том, что когда-нибудь скоро будут регулярные периоды, когда ветер и солнце вырабатывают электроэнергию, значительно превышающую спрос.Эти излишки энергии будут стоить очень дешево — на самом деле, мы будем искать способы не тратить их зря.
Одна из все более популярных идей — «энергия в газ», то есть преобразование этой избыточной энергии в водород и его хранение. «Водород — это, наверное, самое простое, что вы можете сделать при низких ценах на электроэнергию», — говорит Вебер.
Часть этого водорода может быть введена в существующие газопроводы, что снизит углеродоемкость газа. Некоторые из них могут быть объединены с диоксидом углерода для создания другого жидкого топлива.И некоторые из них можно было бы напрямую преобразовать обратно в энергию с помощью топливных элементов. «Стационарное хранение — это прекрасных потенциальных возможностей для водородных топливных элементов», — говорит Леви Томпсон, директор Лаборатории технологий водородной энергетики Мичиганского университета.
Проблема, опять же, заключалась в том, что сквозная эффективность накопления водородной энергии на основе электролиза обычно была меньше половины, чем достигается литий-ионной батареей.
Плохой рисунок, иллюстрирующий хранение водородной энергии. Shutterstock
И снова Джонсон думает, что сломал его.
Вот как работает система SES HyTech: энергия поступает (в идеале от солнечных панелей или ветряных турбин) для запуска электролизера. Произведенный водород либо поступает в топливный элемент (да, Джонсон построил свой собственный), либо связывается в виде гидридов и хранится в резервуаре. Когда требуется энергия, гидридные связи разрываются с использованием отработанного тепла системы, высвобождая больше водорода для топливного элемента.
Избегая сжатия и обнаружив, что гидридная связь достаточно слабая, чтобы ее можно было разорвать отходящим теплом, Джонсон заметно повысил эффективность.Он еще больше повысил эффективность с помощью другой умной техники. В большинстве хранилищ водорода используются огромные электролизеры и топливные элементы, которые не могут точно масштабировать производство энергии в соответствии с потребностями. Джонсон построил свою систему по модулям: она содержит стопки электролизеров и топливных элементов меньшего размера, которые можно запускать по одному по мере роста спроса. «Глупо просто, — говорит он с улыбкой.
Внешне SES работает как большая батарея, но есть отличия и компромиссы.
С другой стороны, несмотря на то, что он значительно увеличил сквозную эффективность по сравнению с водородными конкурентами, Джонсон все еще не совсем соответствовал эффективности батарей.Он говорит, что на данный момент эффективность SES составляет около 80 процентов. По крайней мере, когда они новые, традиционные свинцово-кислотные батареи составляют около 90 процентов, а литий-ионные батареи — около 98 процентов или выше, хотя все батареи со временем изнашиваются. (Джонсон ожидает, что эффективность SES будет продолжать расти по мере разработки новых материалов для своих электролизеров и топливных элементов — он думает, что 85 или 90 процентов находятся в пределах досягаемости.)
С другой стороны, SES прослужит намного дольше, чем батарея, пройдя более 10 000 циклов зарядки и разрядки, по сравнению с примерно 1000 для литий-ионной батареи.Это приблизит срок ее службы к сроку службы типичной солнечной панели, что позволит более удобно соединять эти две батареи.
В отличие от аккумуляторов, которые нельзя полностью зарядить или разрядить из-за страха ухудшения характеристик, SES может перейти от 100-процентной емкости до 0 и обратно без повреждений.
И когда он действительно изнашивается, в отличие от батарей, SES полностью подлежит переработке. Металлы плавятся, перетираются и используются повторно; вода перегоняется.
Лучше всего то, что раствор гидрида может храниться неограниченное время без обслуживания или потери потенциала.Его не нужно сжимать или охлаждать, как сжатый водород. Он не разлагается, как электрохимический заряд аккумуляторов. Гидриды можно хранить столько, сколько необходимо.
Это делает SES фантастическим кандидатом на долгосрочное хранение энергии, святым Граалем по-настоящему устойчивой энергетической системы. Если бы электричество было дешевым и достаточно обильным, в принципе не было бы ограничений на количество резервной энергии, которую можно было бы накапливать.
Это также делает SES идеально подходящим для распределенной энергетической системы.Без движущихся частей, надежных компонентов, устойчивых к экстремальным температурам и погодным условиям, и возможности вторичной переработки на 98 процентов, это был бы чрезвычайно простой способ для любого, у кого есть несколько солнечных панелей, получить степень энергетической независимости. Это может быть особенным благом для удаленных, автономных сообществ.
Жутко горящий электролизер. HyTech Power
Какой бы ни была судьба HyTech, потребность в водороде вызовет инновации.
Распределенная безуглеродная водородная экономика — это то, о чем размышляет Джонсон, когда дает себе время подумать.Но в наши дни перед нами стоит более неотложная задача: запустить HyTech.
Ни один из экспертов по водороду, с которыми я разговаривал, не обнаружил каких-либо особых тревожных сигналов в технических заявлениях HyTech, но все они проявили с трудом завоеванный скептицизм «шоу-не-говори». В водородном мире произошли многие новые большие события. История усеяна трупами многообещающих стартапов, которые не смогли воплотить свои инновации в жизнеспособные рыночные продукты.
Тем не менее, Hytech, похоже, занимает хорошие позиции, имея надежную команду руководителей, некоторое раннее финансирование, положительные результаты испытаний, партнерские отношения с такими крупными игроками, как FedEx и Caterpillar, а также целевой рынок с продемонстрированным спросом на ее продукцию.Скорее всего, через год или два мы узнаем, справились ли они с этим.
В любом случае, по мере всестороннего развития устойчивой энергетической системы потребность в водороде будет только расти. Нам нужно топливо с нулевым выбросом углерода и нам нужно долгосрочное хранение энергии. Водород подходит обоим счетам.
Когда есть большая социальная потребность и деньги, люди становятся умными. Если Джонсон сможет добиться нескольких поэтапных достижений в водородной технологии, совершая покупки в Интернете и возясь в своей лаборатории, скоро другие сделают то же самое.А по мере выхода продуктов на рынок масштабирование приведет к снижению затрат, как это произошло с ветряной и солнечной энергией.
Во многих смыслах доступный водород — это последняя часть головоломки устойчивой энергетики, энергоноситель, который может заполнить трещины в системе, работающей в основном на ветровой и солнечной энергии. За прошедшие годы его несколько раз оставляли умирать, но, поскольку мир серьезно относится к декарбонизации, водород, наконец, может выиграть свой день на солнце.
No related posts.

Водородный автомобиль своими руками — BBC News Русская служба

Водородный двигатель автомобиля — как работает и основные недостатки

Как работает

Главные недостатки

Когда в России появятся водородные автомобили — Российская газета

как российский автопром может завоевать мир

Водородный двигатель – характеристика, особенности, принцип действия

Водородный двигатель — достойный преемник моторов на традиционном топливе. Рекомендации по самостоятельному изготовлению

Разновидности водородных двигателей

Принцип действия водородных силовых установок

Разновидности катализаторов

Рекомендации по созданию водородного двигателя своими руками

Формирование водородного агрегата

Электрическая начинка

Заключение

Заработать на водороде – Коммерсантъ Санкт-Петербург

Водородные автомобили: энтузиазм в Азии, сомнения в Германии | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Электростанция из аккумуляторов

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Большие батареи на маленьком острове

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Главное — хорошие насосы

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Место хранения — норвежские фьорды

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Электроэнергия превращается в газ

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Водород в сжиженном виде

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

В чем тут соль?

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Каверна в роли подземной батарейки

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Крупнейший «кипятильник» Европы

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Накопители энергии на четырех колесах

Водородный двигатель — Pure Energy Center

Наше предложение по водородным двигателям

Почему водородный двигатель?

Почему бы нам просто не запустить двигатели внутреннего сгорания на водороде?

Почему водород все еще (в конце концов) имеет смысл

набирает обороты, но вот почему оно не стало массовым • Журнал Trojan Family

Какие преимущества предлагают автомобили на водородных топливных элементах?

Автомобили, работающие на водороде, безупречно чисты. Почему мы все не ведем их?

Можно ли производить водород, не создавая парниковых газов?

Чистота водорода зависит от энергии, используемой для его производства. Есть ли другие ограничения?

Мы можем это обойти?

Каковы преимущества сжигания водорода?

Как насчет использования водорода в стационарных установках?

Автомобили на водородных топливных элементах: что вам нужно знать

2021 Honda Clarity Fuel Cell — Автомобиль с водородным двигателем

HyTech Power, возможно, решил водород, одну из самых сложных проблем в чистой энергии

HyTech нацелена на большой рынок, чтобы выйти на еще больший

Проблема с водородом: его дорого собирать, хранить и преобразовывать.

Доступный водород может устранить основные препятствия на пути к устойчивой энергетике

«Если электролиз действительно настолько дешевле, это меняет правила игры»

Способ очистки дизельных двигателей для рынка, который остро нуждается в одном

HyTech также хочет очистить существующие автомобили

Святой Грааль HyTech: долгосрочное и доступное хранилище энергии

Какой бы ни была судьба HyTech, потребность в водороде вызовет инновации.

alexxlab

Отменить ответ