Смогут ли водородные автомобили стать альтернативой электрокарам
То, что на смену автомобилям с ДВС придет чистый транспорт - очевидно. Но какой? Сегодня наметилось две основные мировые тенденции экологичных авто - электромобили и транспорт на водородных топливных элементах. AUTO-Consulting проанализировал достоинства и перспективы последнего. В том числе и для нашей экономики.
Мировая пресса ежедневно посвящает десятки, а то и сотни статей использованию водорода в качестве топлива на транспорте. На исследования и разработку водородных технологий выделяются миллиарды долларов. И хотя в нашей стране водородный транспорт - это экзотика, Украина, оказывается не стоит в стороне от этого всемирного тренда. Причем, об этом AUTO-Consulting узнал не от наших чиновников, а из блога старшего партнера и основателя Blumberg NEF Майкла Либрейха.
Сам блог больше напоминает серьезный аналитический отчет по макроэкономике, поэтому AUTO-Consulting выделил из него те моменты, которые непосредственно касаются транспорта и Украины.
Перспективы
Водородные технологии в транспорте громко заявили о себе еще в прошлом веке. Первый энергетический кризис 1970-х показал зависимость мировой экономики от добычи нефти и газа, и водород показался отличной альтернативой. Ведь это - самый распространенный элемент во Вселенной. Сейчас внимание к водороду вновь повысилось, в связи с борьбой за экологию. Ведь при сжигании водорода образуется только вода. А значит - окружающая среда не страдает.
Кроме того, что водород самый распространенный элемент во Вселенной, у него масса других преимуществ. Его можно производить везде, где есть электричество и вода. Он может вырабатывать тепло или электричество. Его можно производить, хранить, транспортировать и использовать без токсичного загрязнения или выбросов CO2. Он несет в три раза больше энергии на единицу веса, чем бензин, дизельное топливо или авиационное топливо. Он может выдавать мощность с КПД 60% за счет топливного элемента, который также может работать в обратном направлении. Его можно перекачивать с той же скоростью, что и жидкие углеводороды. И он горит при такой же температуре, как и природный газ.
Не случайно, вдохновленные этими показателями, многие страны разработали специальные программы поддержки и развития водородных технологий. И предрекали ему блестящее будущее. В 2003 году Европейская платформа технологий водорода и топливных элементов, поддерживаемая ЕС, прогнозировала, что к 2020 году на дорогах Европы появится 5 миллионов водородных автомобилей. При этом 5% транспортного топлива заменит водород. Япония была нацелена на создание 5 миллионов автомобилей на топливных элементах к 2020 году. Бывший президент США Джордж Буш заявил, что к 2010 году автомобили на топливных элементах будут конкурентоспособны с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, и к 2040 году потребность в нефти у США сократится на 11 миллионов баррелей в день.
Недостатки
Сегодня все эти программы выглядят научной фантастикой. По той простой причине, что у водорода, помимо достоинств, есть и недостатки. Для производства чистого водорода требуется энергия. Для его хранения - необходимо сжатие до 700-кратного атмосферного давления, охлаждение до минус 253 градусов Цельсия или сочетание с органическим химическим веществом или гидридом металла. Он несет четверть энергии на единицу объема природного газа, будь то сжиженный или газообразный, при любой заданной температуре и давлении. Топливные элементы и другое оборудование, предназначенное для использования водорода, имеет множество движущихся частей, требующих обслуживания. Водород может сделать металл хрупким, он ускользает через малейшие щели. И водород действительно взрывоопасен.
Именно поэтому, сегодня на дорогах всего мира находится менее 20 000 автомобилей с водородными топливными элементами (H2FC). Они, в значительной степени обслуживаются примерно 400 водородными заправочными станциями, которые почти полностью финансируются государством.
Водородные авто и электрокары
Сегодня на мировом рынке представлены всего три коммерческие водородные модели: Toyota Mirai, Hyundai Nexo и Honda Clarity. И у них, по данным господина Либрейха, не больше запас хода, чем у электромобилей с аккумулятором (EV) сопоставимого размера. Они не легче. У них меньше места для багажа (его "съедают" баллоны с водородом под давлением). У них вдвое меньшее ускорение и меньшая максимальная скорость. И у них больше движущихся частей, что означает более высокие затраты на техническое обслуживание. Кроме того, их цена до 20% выше, чем у эквивалентных EV.
Тем не менее, водород не списали со счетов. А в связи с европейской "Зеленой программой" это направление получило второе дыхание.
К слову, буквально на днях Toyota преподнесла модифицированный Mirai Папе Франциску в подарок от Конференции католических епископов Японии (CBCJ). Размер папамобиля - 5,1 метра, высота - 2,7 метра.
Электродвигатель имеет мощность 152 л. с. и 335 Нм крутящего момента. Стек топливных элементов заряжает никель-металлогидридную батарею емкостью 1,6 кВтч. С двумя топливными баками с водородом пробег составляет более 500 км.
Конечно, электрокары тоже не идеальны. Но большинство владельцев EV заряжают их дома или на работе, стараясь исключить регулярные поездки на заправку. А в нечастых более длительных поездках устройства быстрой зарядки могут увеличить запас хода на 250-300 км за 20 минут.
Поэтому, считает Либрейх, большинство автопроизводителей отказались от своих программ H2FC. Это и Mercedes-Benz, и Ford и GM. А VW практически полностью сориентировался на EV (хотя и продолжает программу топливных элементов с одним внедорожником Audi в разработке на 2023 год). Даже Honda и Toyota, на протяжении десятилетий являвшиеся флагманами автомобилей H2FC, теперь борются за ускоренный выпуск заряжаемых гибридов и чисто электрических моделей. Ведь, по мнению Майкла Либрейха, водородные автомобили вдвое менее эффективны, чем EV. И это не только автомобили, а и городские автобусы, автофургоны, грузовые автомобили, служебные и промышленные автомобили. Фактически, почти все, что не проезжает более 700 км без остановки, лучше как EV, чем как H2FC. Но и тут есть еще один момент. По новым правилам ЕС, пока у грузовиков есть водители, они должны останавливаться на перерывы в 45 минут каждые 4,5 часа. В это время электрические грузовики можно подзаряжать.
Чтобы проверить эффективность водородных грузовиков на больших расстояниях, Hyundai поставил свои первые 10 грузовиков на топливных элементах для тестирования клиентами коммерческого парка в Швейцарии. Kenworth тестирует грузовик на топливных элементах с 2017 года. Toyota и Hino совместно работают над грузовиком на топливных элементах. Этим также занимаются Daimler и Volvo. Но пока вопрос открыт. Не исключено, что мы получим положительный ответ, когда грузовики станут автономными. Это же можно сказать об автобусах дальнего следования и поездах. Что касается авиации и судоходства, то перспективы для водорода выглядят здесь гораздо более многообещающими.
Тем не менее, Водородный совет - быстрорастущая ассоциация крупнейших промышленных компаний, продвигающих водород, по-прежнему видит, что к 2030 году каждый 12-й автомобиль, проданный в Калифорнии, Германии, Японии и Южной Корее, будет работать на водороде. А общий объем продаж водородных авто составит 13 млн. шт. И они будут заправляться на 10 тыс. водородных АЗС.
В пользу водорода говорит и то, что поскольку его можно производить в любом месте, никакой картель ОПЕК, или его потенциальный преемник, никогда не сможет манипулировать поставками или ценой. И это - имеет значение для Украины, сделав ее независимой от поставок нефти, газа, дизтоплива и бензина.
Деньги
И немного о деньгах. По данным Bloomberg NEF, На реализацию водородных программ в мире выделяются огромные средства. В частности, на увеличение мощности электролизеров в ЕС с нынешних 60 МВт до 6 ГВт к 2024 году и до 40 ГВт к 2030 году потребуется от 24 до 42 миллиардов евро. Поддержка этих электролизеров возобновляемой энергией потребует затрат в 220-340 миллиардов евро на 80-120 ГВт новой солнечной и ветровой генерации. Есть еще 11 миллиардов евро, чтобы переоборудовать половину существующих станций, работающих на ископаемом топливе, с улавливанием и хранением углерода; и 65 миллиардов евро на водородные станции транспортировки, распределения, хранения и заправки. Общая сумма составляет от 320 до 458 миллиардов евро. Часть финансирования будет поступать из фонда "Зеленой программы", на которую в ЕС обещали выделить 1 триллион евро из собственного бюджета. Две трети - в виде грантов и одну треть - в виде займов.
Однако, по прогнозам Либрейха, водородная стратегия может привести к удвоению спроса на электроэнергию в Европе, удвоению ее энергоснабжения, удвоению ее мощностей по распределению электроэнергии и созданию сети водородных трубопроводов во всей ЕС. Goldman Sachs прогнозирует доступный рынок зеленого водорода в Европе к 2050 году стоимостью 2,2 триллиона евро в год. Bank of America экстраполирует общие глобальные инвестиции в инфраструктуру, связанную с водородом, в размере 11 триллионов долларов до 2050 года. В результате всего этого, Bloomberg NEF оценивает, что к 2050 году, зеленый водород будет доступен по цене от 0,8 до 1,0 доллара за килограмм. А, возможно, и дешевле.
Вот почему Германия планирует импортировать как чистую электроэнергию, так и экологически чистый водород. А Hydrogen Europe предложила план "2 × 40". Это значит, что 40 ГВт мощности электролизера к 2030 г будет создаваться в ЕС. А еще 40 ГВт, по данным Bloomberg NEF, - в Северной Африке и Украине.
Мы уже почти упустили возможность выпускать (собирать) электромобили и аккумуляторы. Хотя, в правительстве утверждают, что она еще есть. Теперь у Украины появился шанс рационально вписаться в мировой водородный процесс. Для справки: по данным AUTO-Consulting, на сегодняшний день в Украине официально не зарегистрировано ни одного водородного автомобиля.
Audi Ford Honda Hyundai Mercedes Toyota Бюджет Германия Доллар Правительство
