Анна Балабанова
©

Кто кого: станут ли водородные автомобили массовыми?

Tiempo ©Patagonico
Tiempo ©Patagonico

Станет ли водород топливом будущего? Мнения экспертов очень разнятся по этому поводу. В далеком 2015 году Илон Маск сказал, что подобные технологии – «невероятно глупая затея» из-за того, что даже для производства топливных элементов на основе водорода необходимы колоссальные затраты электроэнергии, что не целесообразно для массового потребителя. Но грязный маленький секрет о чистых автомобилях заключается в том, что через десять лет после того, как Tesla Inc. оставила водородную технологию пылиться на задворках технологического прогресса (сделав ставку на электродвигатели), ведущие автомобильные компании по-прежнему считают гидромобили, выхлопные газы которых содержат только воду, технологией будущего.

Мы считаем, что водородные топливные элементы имеют очень важное значение для будущего энергетики в целом, как и для машиностроения в частности, – заявил генеральный директор компании Alstom Henri Poupart-Lafarge в декабре 2017 года.
Henri Poupart-Lafarge ©Challenges
Henri Poupart-Lafarge ©Challenges

Незадолго до этого, в январе 2017 года тринадцать компаний, включая Alstom, Toyota, Honda, Hyundai, BMW и Daimler, собрались на саммите в Давосе, чтобы возглавить так называемый Водородный совет. Цель данной инициативы заключалась в стимуляции развития альтернативных источников энергии (основанных на водороде) в сфере транспортной промышленности посредством ежегодных инвестиций в размере 1,4 млрд евро.

Текущее положение дел

В настоящее время на рынке уже представлено несколько моделей автомобилей с двигателями, использующими водород в качестве топлива, среди них Toyota Mirai, Hyundai ix35, Honda и другие.

Hyundai ix35 ©Green Motion
Hyundai ix35 ©Green Motion

Под капотом всех этих моделей установлен водородный топливный элемент, который при контакте с кислородом преобразует газ в энергию, а выхлопом в данном случае становится не что иное, как водяной пар.

Короче говоря, зеленые ликуют, ведь по факту мы имеем ультрачистый двигатель! И как заявляют эксперты, по сравнению с другими экологически чистыми источниками энергии, потенциал водорода поистине невероятен. Поскольку топливные элементы хранят энергию более эффективно, чем ископаемое топливо, при этом их можно применять и в других сферах жизни: они могут обогревать здания, подзаряжать промышленные машины и генерировать электроэнергию в районах с ограниченным доступом к ветру и солнечному свету.

Сфера применения водородных транспортных средств вполне сопоставима с рынком газовых и даже дизельных автомобилей. При этом полностью заряженный гидромобиль способен перемещаться на расстояние 600-800 км. А не так давно Toyota представила прототип с дальностью передвижения даже на 1000 км, прежде чем ему понадобится перезарядка.

Toyota ©Softpedia News
Toyota ©Softpedia News

Этот показатель в два, а то и в три раза выше, чем у электромобилей. А что касается автономности (главная проблема современных электромобилей), то перезарядка водородного топливного носителя занимает тоже количество времени, что и наполнение бензобака: пять-семь минут по сравнению с часами, необходимыми для зарядки электрического аккумулятора!

Это лишний раз доказывает, что гидромобили способны полностью удовлетворить потребности потребителей, ведь они обеспечивают такую же свободу действий, как и автомобили с двигателями внутреннего сгорания, но без загрязняющего фактора, – говорит Паскаль Моубергер, президент французской Ассоциации водородного топлива (AFHYPAC).
Паскаль Моубергер ©McPhy
Паскаль Моубергер ©McPhy

Согласно данным исследования Водородного совета, более 400 миллионов автомобилей (из них 15-20 млн грузовых и 5 млн – автобусов) на водородных топливных элементах будут колесить по дорогам Европы уже к 2050 году.

Среди компаний, оказавшихся на передовых позициях технологии будущего, станут Hyundai, Honda, Toyota, Ballard и Hydrogenics, – считает Питер Харроп, глава аналитической компании IDTechEX.

Препятствия

Но не все эксперты разделяют столь радужные перспективы. Аналитик компании IHS Markit Тору Хатано не уверен, что водородные автомобили станут интересны для массового производства.

Объем производства останется ограниченным, по крайней мере для массового потребителя, у которого нет веских причин для покупки гидромобиля. Ведь несмотря на все преимущества, технология не лишена существенных недостатков. И первый из них касается самих топливных элементов, а точнее стоимости хранения водорода.
Водородный топливный элемент ©NanoNewsNet
Водородный топливный элемент ©NanoNewsNet

Как объясняет Ханс-Рудольф Хагеманн, исследователь Женевского университета:

Поскольку газ неустойчив, он должен находиться в топливном баке под давлением не менее 700 бар, что требует использования определенных дорогостоящих материалов, которые значительно влияют на конечную стоимость автомобиля.

По факту, Toyota Mirai, чье название с японского языка переводится как «будущее», стоит порядка $60 000-70 000, в то время как среднестатистический потребитель готов отдать за новый автомобиль $40 000-50 000.

Стоимость – еще одна часть проблемы. Огромные инвестиции в технологию литий-ионных аккумуляторов быстро снижают цены на этот сегмент электромобилей. Например, BMW i3 продается за 37 550 евро ($46 200) по сравнению с 65 450 евро ($80 600) для Hyundai ix35.

Но, подобный аргумент ничуть не смущает Маубергера (генеральный директор McPhy Energy компании-производителя емкостей для хранения водорода):

Это вполне закономерный процесс для каждой инновационной модели, которая еще не получила широкого распространения и несет в себе все затраты, связанные с разработкой технологии. Но когда объем производства вырастет, то цена упадет. Например, гибридные моторы Toyota на начальном этапе производства тоже были очень дорогими, но со временем они стали использоваться практически везде. Я думаю, что Toyota (пионер в сфере гибридных автомобилей) способна повторить свой успех.

Но для этого компании понадобится преодолеть и другие препятствия, в частности, отсутствие развитой инфраструктуры.

Водородная заправочная станция ©CanadaRuPortal
Водородная заправочная станция ©CanadaRuPortal
В мире существует всего несколько сотен заправочных станций, имеющих резервуары для хранения водорода. Этого определенно недостаточно, чтобы сделать гидромобили доступными и привлекательными для физических лиц, говорит Питер Харроп.
Питер Харроп ©Cambridge Independent
Питер Харроп ©Cambridge Independent

Согласно исследованиям Водородного Совета, для создания необходимой инфраструктуры потребуется не менее $20-25 млрд ежегодных финансовых вливаний вплоть до 2030 года.

Это подобно головоломке с курицей и яйцом: если нет сети дистрибъюции, то мы не будем развивать индустрию водородных автомобилей. Но если не будет гидромобилей, то не будет необходимости развивать и сеть… – рассуждает Маубергер.

Правда, некоторые развитые страны решили разорвать этот замкнутый круг. В Германии, Японии и Калифорнии уже активно продвигают технологию водородных топливных накопителей и активно развивают сеть водородных заправочных станций.

Не думаю, что это приведет к радикальным изменениям. Водородный двигатель никогда не опередит электромобили. Судите сами. На данный момент Toyota выпустила всего несколько тысяч своих Mirai, и в ближайших планах компании запустить еще 30 тысяч моделей, итого мы получим 50 000 до 2020 года, – говорит Хатано.

Перспективы

Скорее всего, в краткосрочной перспективе, строительство водородных транспортных средств будет более интересно для отраслевой промышленности, а не для массового производства. Наибольший интерес подобная технология представляет для общественного транспорта, автобусов, грузового транспорта и такси.

Например, в Париже компания Hype выпустила на маршруты около 40 машин с водородными двигателями. В планах стартапа запустить еще 200 автомобилей к 2020 году (при поддержке промышленной группы Air Liquide).

©Les Numériques
©Les Numériques

В свою очередь женевская компания Aaqius на базе аэропорта Дубая планирует полностью переоснастить технопарк водородными автомобилями (заправщики, погрузчики, подвозчики, транспортировщики и т.д.).

А в 2016 году Мюнхен стал первым городом, предлагающим услугу обмена автомобилями BeeZero: каждый желающий мог обменять свой автомобиль на хэтчбеки с водородными топливными элементами.

©Plugin-magazine
©Plugin-magazine

В последние дни аналогичные проекты стали появляться и в других отраслях. Первый корабль со 100% экологичным водородным двигателем уже совершает кругосветное путешествие.

©Energy Observer
©Energy Observer

А швейцарская компания Alstom (в сотрудничестве с немецкой Siemens) в сентябре прошлого года запустила автономный поезд Coradia iLint, оснащенный водородным топливным элементом.

©Alstom
©Alstom

Проект оказался настолько удачным, что Германия приобрела 14 водородных локомотивов за 200 млн евро для замены своих дизельных поездов.

На мой взгляд, водородные топливные элементы лучше подходят для железнодорожной индустрии, чем для автотранспортной по двум причинам: первая – экономическая (так мы экономим много финансовых ресурсов, ведь исчезает необходимость подачи электроэнергии непосредственно к железнодорожным путям) и вторая – технологию можно использовать уже прямо сейчас (нет необходимости создавать и ждать подходящую инфраструктуру), – говорит Харроп.

Насколько водородное топливо экологически чистое?

У автомобилей, работающих на водороде (фактически на дигидрате), продуктом распада является водяной пар. Но газ в естественной среде не существует в чистом виде, поэтому он должен быть каким-то образом получен. И это главная проблема. В данный момент, 95% водорода получают из ископаемого топлива (бензина, природного газа и углерода), которые пускай и косвенно, но все-таки способствуют загрязнению атмосферы.

Согласно данным издания Auto Moto, генерация достаточного количества водорода, необходимого для питания автомобиля, производит 100г СО2 на километр, что примерно сопоставимо с показателями выхлопов дизельного двигателя. Зная об этой проблеме, такие компании как Alstom и Toyota работают над проектами по производству «зеленого водорода», получаемого путем электролиза.

С технической точки зрения, подобное решение вполне реально, но для его реализации необходимо большое количество электроэнергии (как вариант из альтернативных, возобновляемых источников энергии). И первый экологически чистый проект уже реализован на станции Соор в Хунзеншвиле (Швейцария), где через прямой электролиз на гидроэлектростанции Аарау получают водород с нулевым количеством загрязняющих выбросов.

Что ждет нас к 2050 году

По данным прогноза Водородного Совета, внедрение технологии водородных топливных носителей приведет к тому, что к 2050 году:

  • 20% дизельных поездов заменят на водородные локомотивы. Это составит примерно 28 000 единиц;
  • на дорогах будет курсировать около 400 млн гидромобилей;
  • потребление водорода увеличится в 10 раз (до 546 млн тонн);
  • $2,5 трлн. составит оборот в «водородоиндустрии»;
  • 30 млн рабочих мест будет создано на базе технологий, использующих водородное топливо;
  • выбросы СО2 будут снижаться на 6 гигатонн ежегодно.

Очевидно, что в секторе экологичных транспортных средств назревает передел сфер влияния. И если недавно мы наблюдали за тем, как электрокары и гибриды вытесняли с рынка автомобили с двигателями внутреннего сгорания, то сейчас, похоже, что гегемонии электрокаров уже угрожает водородный вид транспорта.

Да, проект еще находится на стадии становления, но довольно существенные капиталовложения, да и заинтересованность в развитии новых технологий на государственном уровне способны значительно ускорить этот процесс.

Это напоминает противостояние Betamax и VHS в конце 70-х. Когда VHS, считающаяся технологически хуже, в конечном итоге выиграла в борьбе между конкурирующими форматами видеопленки. Не исключено, что человечество быстрее придет к водородным носителям энергии, если компании захотят этого, – считает Джастин Бенсон, глава автомобильной компании KPMG U.K.

При этом экологичность нового вида транспорта в тандеме со скоростью зарядки – весомое преимущество, даже на фоне дороговизны автомобиля (которая, по словам экспертов, будет снижаться с ростом объемов продаж).

Но кто же выйдет победителем в этой гонке? Пожалуй, все расставит по местам только время: и не абстрактное, а вполне конкретное – время зарядки автомобиля. Если производители электрокаров изобретут и внедрят технологию быстрой зарядки раньше, чем Водородный Совет решит проблемы, связанные с хранением водорода и развитием соответствующей инфраструктуры, то необходимость в водородных автомобилях для массового потребителя попросту отпадет.

Но, как говорит Ola Kaellenius (руководитель отдела технологических разработок Daimler AG):

Мы будем и дальше поддерживать технологию топливных элементов, чтобы не остаться вне тренда, когда произойдет сдвиг рынка в нужном направлении.
Ola Kaellenius ©Daimler Media
Ola Kaellenius ©Daimler Media