Toyota водородный автомобиль: Совершенно новый Toyota Mirai. Дальше нуля

Содержание

Toyota собирается расширять производство автомобилей с водородным двигателем | Новости из Германии о событиях в мире | DW

Японский автопроизводитель Toyota собирается расширить выпуск машин с водородным двигателем. В компании полагают, что в перспективе оснащать такими моторами можно будет не только автомобили класса люкс, но и компактные модели. Об этом сообщил немецкой газете Welt am Sonntag пресс-секретарь концерна Toyota Хисаши Накаи. Материал будет опубликован в воскресенье, 24 марта.

В то же время при попытке найти замену классическому двигателю, сжигающему бензин или дизельное топливо, немецкие автопроизводители VW, BMW и Daimler договорились сконцентрироваться на создании электромобилей.

«В ближайшем будущем это будет лучшей и самой эффективной возможностью снизить выбросы в атмосферу углекислого газа», — прокомментировал этот решение глава концерна VW Герберт Дис (Herbert Diess).

Преимущества водородного двигателя

Однако японцы решили пойти иным путем и сделать ставку на термоэлектрический генератор, самым распространенным видом которого является водородный двигатель.

«Мы относимся с пониманием к тому, что кто-то, возможно, хочет сконцентрироваться только на одной технологии», — отметил представитель концерна Хисаши Накаи. — Однако считаем, что нам нужно и то, и другое — электробатарея и термоэлектрический генератор».

Главные преимущества водородного двигателя состоят в том, что он работает бесшумно и не производит вредных выбросов в атмосферу. Автомобиль Toyota Mirai, уже продающийся и в России, стал первой в мире автомоделью с водородным двигателем в серийном производстве. Сегодня автомобили с водородными двигателями выпускают и другие производители, такие как Hyundai. 

Принцип работы водородного двигателя

Принцип работы водородного двигателя состоит в следующем. Углеродные топливные баки автомобиля заправляются сжатым водородом. Потом через передний воздухозаборник поступает необходимый для работы двигателя воздух.

В результате химической реакции при взаимодействии водорода и кислорода из поступившего воздуха вырабатывается электроэнергия. При нажатии на педаль газа образовавшееся в результате реакции электричество приводит в действие электромотор, и автомобиль начинает движение.

Единственный побочный продукт этого процесса — вода, которая не наносит вреда окружающей среде, указывается на сайте японского автопроизводителя.

Компактные автомобили с водородным двигателем

До сих пор водородный двигатель не смог найти широкого применения в автостроении. Тем не менее специалисты Toyota полагают, что по мере проникновения таких машин на рынок их производственные расходы сократятся на столько, что автомобили с водородным двигателем станут рентабельными не только в среднем и премиум-классе и среди компактных автомобилей.

«Даже если на это потребуется время, в перспективе будут производиться и компактные автомобили с термоэлектрическими генераторами», — подчеркнул Накаи.

______________

Подписывайтесь на новости DW в | Twitter | Youtube | или установите приложение DW для | iOS | Android

Смотрите также:

  • Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

    Скромная доля электромобилей на рынке Германии

    Почти 17 200 электромобилей было продано в Германии в первом полугодии 2018 года — и еще 16 700 машин с гибридным приводом. Это хотя и означает рост по сравнению с аналогичным периодом прошлого года на 51%, но в сравнении с продажами новых бензиновых и дизельных машин составляет лишь 1,8%. Ничтожно мало — по сравнению с почти 40% в Норвегии, являющейся мировым лидером по этому показателю.

  • Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

    Отставание по электромобильности

    Причин отставания две. Немецкий автопром слишком долго не верил в приход новой эры электромобильности, делая ставку на двигатели внутреннего сгорания, в производстве которых немцы были в числе мировых лидеров. В итоге, многие электромобили сегодня существуют в основном на бумаге (см. фото). Другая причина — предоставление властями льгот покупателям электромобилей началось в ФРГ лишь недавно.

  • Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

    Перелом с сентября 2018 года?

    Но сентябрь 2018 года может стать поворотным моментом. Прежде всего благодаря презентации электрического внедорожника e-tron. Это первая модель Audi, работающая полностью на электромоторе — и, как признают в самой компании-производителе, ее первая «вызревшая» серийная модель электромобиля. Поставки первым покупателям начнутся уже в конце 2018 года, а зарезервировать машину можно уже сейчас.

  • Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

    E-tron на троне?

    Презентация Audi e-tron состоялась 17 сентября в США, что можно истолковать как готовность потягаться силами с мировым лидером в производстве элитных электромобилей, американской компанией Tesla. Так, e-tron будет иметь запас хода в 400 км, что сравнимо с Model 3 от Tesla.

  • Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

    Volkswagen пока не впечатляет

    У электромобилей других марок, которые, как и Audi, принадлежат концерну Volkswagen, цифры менее впечатляющие. Так, под брендом Volkswagen концерн сейчас продает клиентам только 2 электрические модели — E-Golf (с начала 2014 года) и E-Up (с конца 2013). Технические характеристики таковы: запас хода у E-Golf — 300 км (и это по старым, менее экологичным нормам), у E-Up — 160 км.

  • Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

    Будущее называется I.D.

    В этом году премьер электромобилей от VW не ожидается. Концерн сейчас перестраивает свой завод в немецком Цвикау, где в 2019 году начнется производство совершенно новой линейки электромобилей под общим брендом I.D. Среди прочего — и изображенного на фото микроавтобуса I.D. Buzz.

  • Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

    Другое будущее под названием EQC

    Пытаются наверстать упущенное и в концерне Daimler. Сайт автопроизводителя, оттенив прошлые эксперименты с электромобильностью, уже вовсю рекламирует новую линейку электромобилей марки Mercedes — EQC. Но в серию первая машина EQC — внедорожник — выйдет в середине 2019 года. Следом за внедорожником компания обещает полную линейку на новой технологии, от компакт-класса до премиум-сегмента.

  • Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

    Smart только электрический

    А вот принадлежащая Daimler марка Smart будет полностью переориентирована на электромобильность. С 2020 года машины Smart будут продаваться во всей Западной Европе только с электрическим двигателем. А в США, Канаде и Норвегии от бензиновых Smart отказались еще 2017 году.

  • Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

    BMW удивит в 2020 году

    BMW уделяла внимание электромобильности больше других немецких автопроизводителей — так что уже имеет в активе две серийные модели машин с электрическими двигателями: i3 (на фото) и i8. Но с запасом хода в 200 км (i3) и у баварских автопроизводителей есть куда расти — поэтому с 2020 года BMW обещает вывести на рынок новые серийные модели электромобилей.

  • Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

    Porsche нужно еще время

    Миллиарды евро инвестирует сейчас в разработки и другая дочерняя фирма Volkswagen — Porsche. Полностью электрическая модель этого бренда ожидается в 2020 году. Предварительное название модели — Taycan.

  • Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

    Opel ждут перемены

    Поклонники выпускающейся в ФРГ марки Opel могли уже с 2012 года купить электромобиль Ampera. Но на самом деле он производился в США. Поэтому после приобретения компании Opel в 2017 году французским концерном PSA новый владелец объявил о планах по выпуску новых электромобилей: в 2020 году на рынок должна выйти новая Corsa с электрическим приводом, а к 2022 — еще четыре модели электромобилей.

  • Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

    Стартапы в эру электромобильности

    Перспективы электромобильности увлекли не только гигантов немецкого автопрома, но и небольшие стартапы. Например, ахенская фирма e.GO Mobile AG, созданная всего лишь в 2015 году, уже к концу 2018 года собирается выпустить на рынок свою первую серийную модель e.GO Life (на фото).

  • Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

    Почтальон приезжает на электромобиле

    А немецкая почта — Deutsche Post, так и не найдя в 2014 года ни одного автопроизводителя, готового поставить небольшие автофургоны для развоза почты, сама приобрела никому не известную тогда фирму StreetScooter. Фирма прекрасно справилась с заданием, и сейчас по дорогам Германии разъезжает уже более 6 тысяч выпущенных ею желтых электромобилей.

    Автор: Инза Вреде, Павел Лось


В Украине зарегистрирован первый водородный автомобиль Toyota Mirai — новости Украины, Авто

В Украине прошел сертификацию и получил регистрационный номер первый водородный автомобиль – Toyota Mirai. Об этом сообщил председатель экспертной рабочей группы по вопросам водородной энергетики в совете Минэнергетики Александр Репкин на своей Facebook странице.   

«Процесс сертификации был достаточно сложным и продолжительным. Прошло полтора месяца, прежде чем мы получили украинский номер. Но после этого для всех, кто захочет растаможить водородный автомобиль, процедура займет не более трех дней», – написал Репкин. 

Подписывайтесь на LIGA.Бизнес в Facebook: главные бизнес-новости

Он добавил, что на данном этапе начинается создание инфраструктуры для водородного транспорта и строительство первой заправки. 

Также в скором времени будет сертифицирован второй водородный автомобиль.  

«Мы с командой Украинского водородного совета вместе с экспертами, разрабатывающими водородную стратегию, активно работаем над развитием водородной энергетики в Украине, чтобы сделать страну экспортером водорода в Европу», – резюмировал Репкин. 

Toyota Mirai — водородный гибридный автомобиль на топливных элементах. Впервые был представлен в ноябре 2013 года на Токийском автосалоне. Автомобиль основан на концепт-каре Toyota FCV. Продажи в Японии стартовали 15 декабря 2014 года по цене $57500, в США и Европе начались в четвертом квартале 2015 года. Автомобиль не производит вредных выбросов в атмосферу, вместо угарного газа из выхлопной трубы выходит водяной пар, преобразующийся в воду.

Роман Брыль

Если Вы заметили орфографическую ошибку, выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter.

Toyota построила водородный ДВС для гонок — ДРАЙВ

Первые боевые испытания нового мотора пройдут в рамках серии Super Taikyu 2021, а именно на 24-часовой гонке NAPAC Fuji Super TEC, которая состоится 21–23 мая.

Компания Toyota создала водородный ДВС для автогонок. Шаг необычный, учитывая, что конёк фирмы в этой области — машины на топливных элементах (Mirai). К тому же регулярно рождаются проекты применения электрохимических генераторов в гонках (последнияя затея такого плана — Forze IX). Но в данном случае японцы решили детальнее изучить потенциал ДВС на водороде. Они не первые, заметим. Но это возврат к данному направлению после паузы.

Toyota полагает, что такое расширение водородной тематики способствует дальнейшему становлению «водородного общества». Заправлять гоночный автомобиль Toyota будет водородом, добытом на станции Fukushima Hydrogen Energy Research Field в городе Намиэ, префектура Фукусима (там этот газ получают электролизом за счёт энергии от крупных полей солнечных батарей).

Мотор получился трёхцилиндровым, с рабочим объёмом 1618 см³, турбонаддувом и интеркулером. Отдача не раскрыта. Выбросы углекислого газа — почти нулевые. Почти, потому что во время работы в цилиндры может попадать (и сгорать) небольшое количество моторного масла.

Новый двигатель получил в виде опыта адаптированный под гонки хэтч Corolla Sport. Интересно, что он использует баллон со сжатым водородом, подобно системе питания в современных машинах на ТЭ. Это отличается от подхода, скажем, фирмы BMW, которая экспериментировала с ДВС на водороде семнадцать лет назад. Гоночный концепт h3R, а затем мелкосерийный седан Hydrogen 7 оснащались шестилитровым агрегатом V12, а в качестве источника топлива там стоял бак с жидким водородом. Но позже немцы оставили тему ДВС на водороде и обратились к топливным элементам.

Погрузчики на топливных элементах на заводе Toyota

Будущее уже сегодня: автопогрузчики на топливных элементах начали свою работу на заводе Тойота в Японии

  • Первые два автопогрузчика на водородных топливных элементах приступили к работе на заводе Toyota в Японии. 
  • Первым предприятием Тойота, использующим технику на водородных элементах, стал завод Мотомачи, где осуществляется сборка первого в мире серийного легкового автомобиля на топливных элементах Toyota Mirai. 
  • Запуск в производство специальной техники, использующей для работы энергию водорода, – один из важных шагов в осуществлении глобальных экологических и энергетических инициатив Тойота Мотор Корпорэйшн.

С сегодняшнего дня два автопогрузчика на водородных топливных элементах стали неотъемлемой частью производственного процесса создания Toyota Mirai – первого в мире серийного автомобиля, в котором энергия водорода используется для движения. Инновационные погрузчики поступили в распоряжение сотрудников завода Мотомачи в Тойота-Сити, Япония, где организована сборка инновационного седана. Это событие стало важным практическим шагом к переходу на новую модель энергетики будущего на основе потребления водорода, задуманную и претворяемую в жизнь Тойота Мотор Корпорэйшн.

Водородные топливные элементы превращают химическую энергию водорода в электричество без процесса горения, связанного с существенными потерями. Транспортные средства с силовой установкой на водородных элементах обладают уникальными экологическими характеристиками. Единственный продукт, выделяющийся во время работы силового агрегата на топливных элементах – чистая вода. При этом выброс двуокиси углерода и других вредных веществ и соединений в атмосферу равен нулю.

Погрузчики на топливных элементах максимально удобны и эффективны в эксплуатации – процесс полной подзарядки занимает всего три минуты. При перебоях с подачей электроэнергии от основных источников завода погрузчики на топливных элементах могут взять на себя роль временного источника питания для внешних потребителей.

В рамках программы Toyota Environmental Challenge 2050 принятой в 2015 году, Тойота осуществляет разработку и ввод в эксплуатацию новейших технологий по получению электроэнергии с помощью силовых установок на топливных элементах. Главной задачей проекта является максимально полный переход на “водородное электричество” необходимое для осуществления инициативы Plant Zero CO2 Emissions Challenge.

В рамках вышеуказанной программы Тойота планирует заменить на собственных предприятиях привычные автопогрузчики современными моделями на топливных элементах. Два автопогрузчика, приступившие сегодня к работе на заводе Мотомачи, это лишь первый шаг. К 2018-му число высокотехнологичных и экологически чистых автопогрузчиков составит порядка 20 единиц, а к 2020-му их парк согласно выработанной стратегии вырастет до 170-180 экземпляров.

В 2017 году на Всемирном экономическом форуме в Давосе Тойота выступила с инициативой создания всемирного «Водородного совета» (Hydrogen Council). Новую глобальную инициативу поддержали крупнейшие автопроизводители и энергетические компании. Новая международная организация, сопредседателем которой стал Вице-президент Тойота Мотор Корпорэйшн Такеши Учиямада, ставит перед собой задачу развитие автомобилей на топливных элементах, сопутствующей инфраструктуры и альтернативной энергетики в целом на уровне правительств, гражданского общества и крупнейших представителей бизнес-сообщества.

Toyota Mirai FCV 🔌 Описание, Характеристики Toyota Mirai

Toyota Mirai — водородный гибридный автомобиль от японского производителя, который был представлен на выставке в Токио в 2013 году, а запущен в продажу на рынок США и Европы в 2015 году.

Экомобиль не производит вредных выбросов СО2 в атмосферу, вместо угарного газа из выхлопной трубы выходит водяной пар, преобразующийся в воду.

Технические характеристики

Автомобиль приводится в действие комбинацией гибридной установки в 114 кВт на водородных топливных элементах FC stack, синхронного электродвигателя переменного тока мощностью в 113 кВт (154 л.с.) с крутящим моментов в 335 Н и вторичной никель-металл-гидридной батареи емкостью в 21 кВт•ч.

Через специальные отверстия закачивается водород в 2 резервуара или баллона для хранения водорода под давлением 7 МПа, которые располагаются под днищем автомобиля. Один резервуар ёмкостью 60,0 л находится в передней части автомобиля, а второй баллон ёмкостью 62,4 л — сзади. Передние воздухозаборники FCV подают наружный воздух в батарею топливных элементов, куда также перемещается водород из резервуаров для преобразования в электрический ток. Реакция происходит без процесса горения. Максимальный КПД преобразования водорода в электрический ток составляет 83 %. Отметим, соединение водорода с кислородом образует воду, которая выводится как выхлопные газы через отверстие на днище седана на проезжую часть.

Электрический ток, вырабатываемый на топливных элементах, проходит через повышающий преобразователь в электродвигателе, в котором постоянный ток преобразуется в переменный, а напряжение увеличивается до 650В. Электродвигатель работает как генератор при торможении, генерируя энергию во вторичный аккумулятор, в котором сохраняется энергия также и от рекуперативного торможения.

2 полных баллона водорода позволяют проехать седану 650 км. Время полной заправки двух баллонов составляет 3 минуты. Средний расход водорода на 1.61 км составляет 100 мл. Автомобиль можно также зарядить от домашней сети с помощью зарядного устройства, предлагаемого в качестве дополнительной опции. Максимальная скорость 175 км/ч (ограничена электроникой). Разгон Toyota Mirai от 0 до 100 км/час осуществляет за 9 секунд.

Безопасность

Toyota заботиться о безопасности водителя и пассажиров, поэтому Mirai оснащен 9 подушками безопасности Advanced Airbag System по всему периметру автомобиля, а также системой безопасности Star, которая представляет собой набор систем для торможения, устойчивости и контроля тяги. В набор систем безопасности входит парктроник, адаптивный-круиз-контроль, бесключевой доступ, камера заднего вида, система Pre-collision с функцией экстренного торможения, предотвращающая столкновение с впереди идущим транспортом, улучшенное управление стабильностью автомобиля E-VSC, антипробуксовочная система TRAC, 4-колесная антиблокировочная тормозная система ABS, электронное распределение тормозного усилия EBD, Brake Assist, Hill Start Assist, технология Smart Stop (SST), система предупреждения о пересечении осевой и боковой линий разметки Lane Departure Alert System, контроль объектов в слепых зонах Blind Spot Monitor и система контроля скорости Drive-start Control limits.

Чтобы предотвратить попадание водорода в механизмы вне резервуара, система автоматически отключает выходной водородный клапан баллонов. Все детали, связанные с водородом, расположены за пределами кабины, чтобы исключить риск возгорания в салоне.

Toyota Mirai имеет уникальный каркас. В случае столкновения ударная сила распределяется вокруг пассажирской кабины и топливных баков, уменьшая деформацию кузова и помогая снизить вероятность получения пассажирами травмы. Складная рулевая колонка также помогает защитить водителя, поглощая силу во время удара.

Дизайн интерьера и экстерьера

Кузов японского седана приятно впечатляет изящными линиями и выступами на корме, оригинальной линией крыши, выгнутой формой капота и несколько агрессивной задней и передней частями корпуса.

Передняя часть кузова Toyota Mirai оснащена узкими фарами головного света, за стеклами каждой из которых размещаются по четыре светодиодных LED светильника (ближний и дальний свет), огромным бампером обтекаемой формы с классическим горизонтальным воздухозаборником в виде решетки, парой огромных вертикальных воздуховодов с светодиодными панелями с дневными ходовыми, противотуманными огнями и указателями поворотов. Крупные воздухозаборники обеспечивают приток кислорода, необходимого для работы и охлаждения водородной установки FC stack.

Toyota Mirai — довольно габаритный автомобиль, поскольку под днищем у него размещены баллоны с водородом и аккумулятор. Седан в длину составляет 4890 мм, в ширину — 1815 мм, в высоту — 1535 мм, колесная база — 2780 мм. Вес автомобиля — 1850 кг.

Интерьер 4-х местного японского седана также не оставит никого равнодушным. У седана — кожано-пластиковый просторный салон с 8-позиционными регулируемыми водительским и пассажирским сиденьями, мультифункциональное рулевое колесо компактного размера, электронная многофункциональная панель управления, отвечающая за настройки двухзонного климат-контроля, подогрева рулевого колеса и всех сидений. Изюминкой интерьера салона являются 2 сенсорных цветных дисплея 4.2 и 9 дюймов, отвечающих за системы безопасности, контроль состояния автомобиля, карты, навигацию, мультимедиа, телефон, камеру заднего вида, музыку, голосовое управление и прочие системы.

Toyota Mirai — характеристики и цена, фотографии и обзор

В ноябре 2014 года компания «Тойота» презентовала общественности первую в мире серийную машину, работающую на водороде, которая получила название «Мирай», что с японского языка переводится как «будущее». Трёхобъёмник стал товарным воплощением концептуальной модели FCV Concept, представленной в 2013-м на автосалоне в Токио, а его продажи на домашнем рынке стартовали в декабре 2014 года.

Водородный «Mirai» имеет вычурный и футуристический внешний вид, выдающий его необычность. Чего только стоит эффектная передняя часть, увенчанная узкой головной оптикой и огромным бампером, большую площадь которого занимают воздухозаборники.

Силуэт четырёхдверки выглядит в меру динамично за счет ниспадающих контуров крыши с сильно заваленной вперед стойкой и рельефных выштамповок, однако маленькие колеса несколько диссонируют с общими пропорциями. Корма оформлена оригинально, но воспринимается тяжеловесно из-за крупных треугольных фонарей и массивной крышки багажника.

Габаритные размеры Toyota Mirai сопоставимы с Camry – представителем E-класса: 4890 мм в длину, 1535 мм в высоту и 1815 мм в ширину. Расстояние между осями у автомобиля вписывается в 2780 мм, а дорожный просвет в снаряженном состоянии не превышает 130 мм.

Интерьер

Внутреннее убранство «водородомобиля» смотрится не менее оригинально, чем внешность. Перед водителем обосновалось стильное рулевое колесо с трехспицевым дизайном и управляющими кнопками, а вот комбинация приборов, представленная цветным 4.2-дюймовым табло, располагается по центру передней панели, под самым лобовым стеклом. На современном торпедо красуется экран мультимедийного центра размерностью 9 дюймов, а ниже – сенсорная панель, заведующая управлением двухзонной климатической системы, аудиосистемой и другими вспомогательными функциями.

Спереди в «Мирае» установлены широкие кресла с анатомическим профилем, ненавязчивой поддержкой по бокам и массой электрических регулировок.

Задний диван с мощным подлокотником по центру отформатирован под двоих человек, а большой запас пространства по всем фронтам позволяет комфортно разместиться седокам любой комплекции.

Для транспортировки багажа у «водородного седана» имеется грузовой отсек объемом 361 литр.

Технические характеристики

Если говорить о технике, то основная особенность Тойоты Мирай заключается в новой технологии TFCS (Toyota Fuel Cell System). В роли топлива система использует водород, который преобразуется в электрическую энергию посредством блока топливных элементов Toyota FC Stack мощностью 114 кВт. От него энергия направляется в преобразователь FC Boost Converter, повышающий напряжение до 650 вольт. Последним звеном системы является синхронный электромотор переменного тока, генерирующий 154 лошадиные силы (113 кВт) и 335 Нм предельного крутящего момента, а дополняют действо никель-металл-гидридный аккумулятор, собирающий рекуперативную энергию, и пара баков для хранения водорода (спереди объемом 60 литров, а сзади – 62.4 литра).

Насыщенность современным оборудованием довела снаряженную массу Mirai до 1850 кг, но это не мешает ему развивать «первую сотню» за 9 секунд и 175 км/ч предельных возможностей. Полное наполнение водородных емкостей на специализированных заправочных станциях занимает всего 3 минуты.

Общий запас хода достигает примерно 480 километров, при этом в атмосферу выбрасывается только вода.

Конструктивные особенности

На передней оси Toyota Mirai монтирована независимая многорычажная подвеска, а на задней – полунезависимая конструкция с торсионной балкой. В систему рулевого управления вживлен электрический усилитель, а тормозной пакет сформирован дисковыми механизмами всех колес (на передних – с вентиляцией) с технологией рекуперации энергии.

Появление «водородного авто» в России ждать не стоит – не располагает к этому инфраструктура. В Японии реализации Тойоты Мирай начались в декабре 2014-го по цене от 6.7 миллионов иен, на рынке США автомобиль поступил в продажу к середине 2015 года, где за него минимально просят 57 500 долларов. Позднее этот трехобъемник приступил к освоению рынков Европы – начав с Германии, Дании и Великобритании, где предлагается по цене от 78 540 евро.

Отзывы

Как работает водородный двигатель и какие у него перспективы

Автомобили с водородными двигателями называют главными конкурентами электрокаров. Но у технологии пока что немало минусов, и, например, основатель Tesla Илон Маск называет ее «тупой и бесполезной». Прав он или нет?

С 2018 года в ЕС действует запрет на дизельные автомобили новейшего поколения в населенных пунктах [1]. Это стало поворотным моментом в развитии рынка электрокаров, а также — гибридных и водородных двигателей.

Великобритания еще в 2017-м высказывалась за полный запрет бензиновых авто к 2040 году. Тогда же, если верить исследованию Bloomberg New Energy Finance [2], на электрокары будет приходиться 35% от всех продаж автомобилей. Уже к 2030 году Jaguar и Land Rover планируют довести число электрокаров в своих линейках до 100% [3]. Часть из них тоже работает на водороде.

История развития рынка водородных двигателей

Первый двигатель, работающий на водороде, придумал в 1806 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз [4]. Он получал водород при помощи электролиза воды.

Первый патент на водородный двигатель выдали в Великобритании в 1841 году [5]. В 1852 году в Германии построили двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который работал на воздушно-водородной смеси. Еще через 11 лет французский изобретатель Этьен Ленуар сконструировал гиппомобиль [6], первые версии которого работали на водороде.

В 1933 году норвежская нефтегазовая и металлургическая компания Norsk Hydro Power переоборудовала [7] один из своих небольших грузовиков для работы на водороде. Химический элемент выделялся за счет риформинга аммиака и поступал в ДВС.

В Ленинграде в период блокады на воздушно-водородной смеси работали около 600 аэростатов. Такое решение предложил военный техник Борис Шепелиц, чтобы решить проблему нехватки бензина. Он же переоборудовал 200 грузовиков ГАЗ-АА для работы на водороде.

Первый транспорт на водороде выпустила в 1959 году американская компания Allis-Chalmers Manufacturing Company — это был трактор [8].

Первым автомобилем на водородных топливных элементах стал Electrovan от General Motors 1966 года. Он был оборудован резервуарами для хранения водорода и мог проехать до 193 км на одном заряде. Однако это был единичный демонстрационный экземпляр, который передвигался только по территории завода.

В 1979-м появился первый автомобиль BMW с водородным двигателем. Толчком к его созданию послужили нефтяные кризисы 1970-х, и по их окончании об идее альтернативных двигателей забыли вплоть до 2000-х годов.

В 2007 году та же BMW выпустила ограниченную серию автомобилей Hydrogen 7, которые могли работать как на бензине, так и на водороде. Но машина была недешевой, при этом 8-килограммового баллона с газом хватало всего на 200-250 км.

Первой серийной моделью автомобиля с водородным двигателем стала Toyota Mirai, выпущенная в 2014 году. Сегодня такие модели есть в линейках многих крупных автопроизводителей: Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford и других.

Toyota Mirai 2016 года выпуска

Как работает водородный двигатель?

На специальных заправках топливный бак заправляют сжатым водородом. Он поступает в топливный элемент, где есть мембрана, которая разделяет собой камеры с анодом и катодом. В первую поступает водород, а во вторую — кислород из воздухозаборника.

Каждый из электродов мембраны покрывают слоем катализатора (чаще всего — платиной), в результате чего водород начинает терять электроны — отрицательно заряженные частицы. В это время через мембрану к катоду проходят протоны — положительно заряженные частицы. Они соединяются с электронами и на выходе образуют водяной пар и электричество.

Схема работы водородного двигателя

По сути, это — тот же электромобиль, только с другим аккумулятором. Емкость водородного аккумулятора в десять раз больше емкости литий-ионного. Баллон с 5 кг водорода заправляется около 3 минут, его хватает до 500 км.

Как работает водородный двигатель внутри Toyota Mirai

Где применяют водородное топливо?

  • В автомобилях с водородными и гибридными двигателями. Такие уже выпускают Toyota, Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford, Nissan, Daimler;
  • В поездах. Первый такой был выпущен в Германии компанией Alstom и ходит по маршруту Букстехуде — Куксхафен;
  • В автобусах: например, в городских низкопольных автобусах марки MAN.
  • В самолетах. Первый беспилотник на водороде выпустила компания Boeing, внутри — водородный двигатель Ford;
  • На водном транспорте. Siemens выпускает подводные лодки на водороде, а в Исландии планируют перевести на водородное топливо все рыболовецкие суда;
  • Во вспомогательном транспорте. Водород используют в электрокарах для гольфа, складских погрузчиках, сервисных автомобилях логистических компаний и аэропортов;
  • В энергетике. Электростанции мощностью от 1 до 5 кВт, работающие на водороде, могут обеспечивать теплом и энергией небольшие города и отдельные здания. Например, после аварии на Фукусиме в 2018 году Япония активнее начала переходить на водородную энергетику [9], планируя перевести на водород 1,4 млн электрогенераторов;
  • В смесях с обычным топливом. Например, с дизельным или газовым — чтобы удешевить производство.

Плюсы водородного двигателя

  • Экологичность при использовании. Водородный транспорт не выбрасывает в атмосферу диоксид углерода;
  • Высокий КПД. У двигателя внутреннего сгорания (ДВС) он составляет около 35%, а у водородного — от 45%. Водородный автомобиль сможет проехать на 1 кг водорода в 2,5-3 раза больше, чем на эквивалентном ему по энергоемкости и объему галлоне (3,8 л) бензина;
  • Бесшумная работа двигателя;
  • Более быстрая заправка — особенно в сравнении с электрокарами;
  • Сокращение зависимости от углеводородов. Водородным двигателям не нужна нефть, запасы которой не бесконечны и к тому же сосредоточены в нескольких странах. Это позволяет нефтяным государствам диктовать цены на рынке, что невыгодно для развитых экономик.

Минусы водородного двигателя

  • Высокая стоимость. Галлон бензина в США стоит около $3,1 [10], а эквивалентный ему 1 кг водорода — $8,6. Водородные батареи содержат платину — один из самых дорогих металлов в мире. Дополнительные меры безопасности также делают двигатель дорогим: в частности, специальные системы хранения и баки из углепластика, чтобы избежать взрыва.
  • Проблемы с инфраструктурой. Для заправки водородом нужны специальные станции, которые стоят дороже, чем обычные.
  • Не самое экологичное производство. До 95% сырья для водородного топлива получают из ископаемых [11]. Кроме того, при создании топлива используют паровой риформинг метана, для которого нужны углеводороды. Так что и здесь возникает зависимость от природных ресурсов.
  • Высокий риск. Для использования в двигателях водород сжимают в 850 раз [12], из-за чего давление газа достигает 700 атмосфер. В сочетании с высокой температурой это повышает риск самовоспламенения.

Водород обладает высокой летучестью, проникает даже в небольшие щели и легко воспламеняется. Если он заполнит собой весь капот и салон автомобиля, малейшая искра вызовет пожар или взрыв. Так, в июне 2019 года утечка водорода привела к взрыву на заправке в Норвегии. Сила ударной волны была сопоставима с землетрясением в радиусе 28 км. После этого случая водородные АЗС в Норвегии запретили

Водород для топлива можно получать разными способами. В зависимости от того, насколько они безвредны, итоговый продукт называют [13] «желтым» или «зеленым». Желтый водород — тот, для которого нужна атомная энергия. Зеленый — тот, для которого используют возобновляемые ресурсы. Именно на этот водород делают ставку международные организации.

Самый безвредный способ — электролиз, то есть, извлечение водорода из воды при помощи электрического тока. Пока что он не такой выгодный, как остальные (например, паровая конверсия метана и природного газа). Но проблему можно решить, если сделать цепочку замкнутой — пускать электричество, которое выделяется в водородных топливных элементах для получения нового водорода.

Водородный транспорт в России

В России в 2014 году появился свой производитель водородных топливных ячеек — AT Energy. Компания специализируется на аккумуляторных системах для дронов, в том числе военных. Именно ее топливные ячейки использовали для беспилотников, которые снимали Олимпиаду-2014 в Сочи.

В 2019 году Россия подписала Парижское соглашение по климату, которое подразумевает постепенный переход стран на экологичные виды топлива.

Чуть позже «Газпром» и «Росатом» подготовили совместную программу развития водородной технологии на десять лет.

Главный фактор, который может обеспечить России преимущество на рынке водорода — это богатые запасы пресной воды [14] за счет внутренних водоемов, тающих ледников Арктики и снегов Сибири. Вблизи последних уже есть добывающая инфраструктура от «Роснефти», «Газпрома» и «Новатэка».

В конце 2020 года власти Санкт-Петербурга анонсировали [15] запуск каршеринга на водородном топливе совместно с Hyundai. В случае успеха проект расширят и на другие крупные города России.

Перспективы технологии

Вокруг водородных двигателей немало противоречивых заявлений. Одни безоговорочно верят в их будущее — например, Арнольд Шварценеггер еще в 2004 году, будучи губернатором Калифорнии, обещал [16], что к 2010 году весь его штат будет покрыт «водородными шоссе». Но этого так и не произошло. В этом отчасти виноват глобальный экономический кризис: автопроизводителям пришлось выживать в тяжелейших финансовых условиях, а подобные технологии требуют больших и долгосрочных вложений.

Другие, напротив, критикуют технологию за ее очевидные недостатки. Так, основатель Tesla Илон Маск назвал водородные двигатели «ошеломляюще тупой технологией» [17], которая по эффективности заметно уступает электрическим аккумуляторам. Отчасти он прав: сегодня водородным автомобилям приходится конкурировать с электрокарами, гибридами, транспортом на сжатом воздухе и жидком азоте. И пока что до лидерства им очень далеко.

С одной стороны, в Европе Toyota Mirai II стоит несколько дешевле, чем Tesla Model S (€64 тыс. против €77 тыс.) [18]. Полная зарядка водородного автомобиля занимает около 3 минут — против 30-75 минут для электрокара. Однако вся разница — в обслуживании: Toyota Mirai вмещает 5 кг водородного топлива [19] по цене $8-9 за кг. Таким образом, полный бак обойдется в $45, и его хватит на 500 км — получаем около $9 за 100 км пробега. Для Tesla Model S те же 100 км обойдутся всего в $3.

Но у водородного топлива есть существенное преимущество перед электрическими аккумуляторами — долговечность. Если аккумулятора в электрокаре хватает на три-пять лет, то водородной топливной ячейки — уже на восемь-десять лет. При этом водородные аккумуляторы лучше приспособлены для сурового климата: не теряют заряд на морозе, как это происходит с электрокарами.

Есть еще одна перспективная сфера применения водородного топлива — стационарное резервное питание: ячейки с водородом могут снабжать энергией сотовые вышки и другие небольшие сооружения. Их можно приспособить даже для энергоснабжения небольших автономных пунктов вроде полярных станций. В этом случае можно раз в год наполнять газгольдер, экономя на обслуживании и транспорте.

Основной упрек критиков — дороговизна водородного топлива и логистики. Однако Международное энергетическое агентство прогнозирует, что цена водорода к 2030 году упадет минимум на 30% [20]. Это сделает водородное топливо сопоставимым по цене с другими видами [21].

Если вспомнить, как развивался рынок электрокаров, то его росту способствовали три главных фактора:

  1. Лобби со стороны развитых государств: в США [22], ЕС [23], Японии [24], России [25] и других странах приняты законы в поддержку экологичного транспорта.
  2. Удешевление аккумуляторов: согласно исследованию Bloomberg New Energy Finance, за последние десять лет цены на литий-ионные аккумуляторы упали с $1200 до $137 за кВт·ч.
  3. Развитие инфраструктуры: специальные электрозарядные станции и зарядки в крупных бизнес-центрах, на парковках ТЦ и аэропортов.

Водородные двигатели ждет примерно тот же сценарий. В Toyota видят главные перспективы [26] для водородных двигателей в компактных автомобилях, а также в среднем и премиум-классе. Пока что производство не вышло на тот уровень, чтобы бюджетные модели работали на водороде и оставались рентабельными. Современные водородные машины стоят вдвое дороже обычных [27] и на 20% больше, чем гибридные.

Согласно прогнозу Markets&Markets [28], к 2022 году объем мирового производства водорода вырастет со $115 до $154 млрд. Остается главный вопрос: как быть с инфраструктурой? Чтобы водородные двигатели стали массовыми, нужны сети заправок, трубопроводы для топлива, отлаженные логистические цепочки. Все это пока только зарождается. Но и тут есть позитивные сдвиги: например, канадская Ballard Power по заказу китайского Министерства транспорта запустила пилотный проект, в рамках которого водородное топливо можно будет заливать в обычные АЗС.

2021 Toyota Mirai Обзор, цены и характеристики

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.