Toyota Mirai и Honda FCX Clarity на Олимпиаде!

Друзья!

Ужасно надоели «крематории  на колесах»! Их на нефтеюганских улицах и во дворах тьма-тьмущая! Скоро пешеходу и ступить будет некуда!
И дышим мы, сами   эти водители и все иные «безлошадные», ядовитыми выхлопными газами день и ночь, накапливая страшные болезни…
Давно слежу в Сети и прессе за развитием  экологически чистой водородной энергетики в мире и в России.
Вот одна из последних интересных  публикаций на эту тему:
«Машины, работающие на водороде, называют Fuel Cell Electric Vehicles или FCEV, на автомобильном рынке уже представлено несколько подобных решений. Конкретные коммерческие модели: Toyota Mirai и Honda FCX Clarity. Такая машина имеет так называемый топливный элемент (электрохимический генератор), являющийся своеобразной “батарейкой”, в которую поступает водород, после чего он окисляется и в результате на выходе мы имеем чистый водяной пар с содержанием углекислого газа. В остальном здесь все нулевым практически так же, как в обычном электромобиле, но в случае с водородной установкой используется куда более компактная батарея – емкость литий-ионного аккумулятора в водородных автомобилях в 10 раз меньше, поскольку он используется только для холодного старта и буферизации энергии, полученной при рекуперативном торможении.
По оценкам Hydrogen council (совет по водородным технологиям), к 2050 году мировой рынок водорода будет составлять порядка 18% от общего спроса на электроэнергию. При этом в транспортном секторе количество легковых автомобилей на водородном топливе составит 400 млн, 15-20 млн грузовых и 5 млн автобусов.
Китай планирует к 2030 году установить 1000 водородных заправочных станций, обслуживающих более 1 млн FCEV.
Так же активно инвестируют в водородную инфраструктуру Южная Корея, ведь всю страну можно пересечь на одном баке водорода.
В СЛЕДУЮЩЕМ (2020) ГОДУ В ТОКИО БУДЕТ ПРОХОДИТЬ ОЛИМПИАДА, ЯПОНСКОЕ ПРАВИТЕЛЬСТВО ПООБЕЩАЛО, ЧТО ВСЯ ИНФРАСТРУКТУРА БУДЕТ ОБСЛУЖИВАТЬСЯ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ВОДОРОДНЫМ ТОПЛИВОМ, УЖЕ ПЕРЕДАНЫ ПЕРВЫЕ ДВА АВТОБУСА НА С ТОПЛИВНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ НА БОРТУ.
Несмотря на дешевизну ископаемого топлива, многие страны обделены природными ископаемыми, это вынуждает их отказаться от экспортного ископаемого топлива во благо энергетической безопасности страны, ведь тот же водород можно получать дорогим способом электролиза воды - разложением воды на водород и кислород
Также в мире появляется все больше компаний, которые внедряют водородные технологии в промышленность, и даже в некоторых случаях (твердооксидные топливные элементы) создаются целые электрические станции, работающие на водородном топливе»
…Что ж, замечательно!
Только вот  Россия еще цепляется …за нефть!? Об этом писал еще и 12 лет назад (см. файл ниже), и вынужден констатировать технологический застой в нашем  автомобилестроении и сейчас!
Когда плещутся  «моря черного золота» под ногами, зачем спешить с разработкой и производством каких –то  диковинных электромобилей и водородных двигателей!? Наши деды и без них прекрасно жили!..
Вл.Назаров
*****************
К ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫМ АВТОМОБИЛЯМ!..
... Совсем недавно, третьего августа 2004 года, на трассе «Формулы-1» в японском городе Сузуки снова прошли гонки электромобилей, являющихся пока самыми чистыми в экологическом плане. В общей сложности в гонках участвовали 73 машины. Победитель соревнований «Pandasan» оказался и самым легким из участников — всего 115 килограммов! Он ехал даже в плохую, пасмурную, погоду, в то время как многие другие вынуждены были остановиться из-за тайфуна!...
Ежегодно под эгидой Международной федерации солнцемобилей (ISF) проводится более 30 международных и национальных соревнований солнцемобилей и солнечных велосипедов. В прошлом году голландский солнцемобиль «Nuna-II» победил в гонке «Всемирный солнечный вызов» (World Solar Challenge), пройдя маршрут гонки в Австралии протяженностью три тысячи километров за... 30 часов, т.е. развил среднюю скорость 100 км/час (максимальную 110 км/час)! Он с часовым отрывом оставил позади себя других конкурентов! На всю гонку ему потребовалось четыре световых дня; примерно за 10-12 часов голландский гонщик преодолевал 750 километров! И это вполне сравнимо со скоростными характеристиками средних бензиновых авто!...
Названный солнцемобиль был создан студентами технического университета в Роттердаме и университета имени Эразма Роттердамского из города Дельфт. Техническим спонсором выступило Европейское космическое агентство, предложившее новейшие солнечные батареи, конструкционные материалы и систему управления питанием. Все эти разработки либо уже используются в Космосе, либо таким образом испытываются на Земле...

Энтузиаст солнечной техники из Германии Детлер Шмитц участвует во всех соревнованиях «World Solar Challenge», начиная с их учреждения в 1987 году. Немецкий конструктор и гонщик получил прозвище «чемоданщик» за то, что его модель «Heliodet-6» не только самая маленькая из всех соревнующихся солнцемобилей, но может свободно складываться до размеров... чемодана! Со средней скоростью 50 км/час Шмитц установил личный рекорд, впервые одолев 3010 километров за отведенное для гонок время!...
Как видим, все пока не так уж плохо! Хотя давненько еще лауреат Нобелевской премии по физике академик П. Капица неоднократно подчеркивал, что солнечная энергия — рассеянная: отдача одного квадратного метра освещенной Солнцем поверхности в средних широтах не более... 100 Вт! И вряд ли в обозримом будущем солнечная энергия даст более одного процента в суммарном мировом производстве энергии! (Этого хватило бы всего на 200 миллионов землян! — В.Н.).
И все же хочется надеяться, что наука и технология шагнут вперед (во второй статье экологической экспертизы я рассказывал о совместном российско-американском предприятии «Совлакс», уже занимающегося выпуском нового типа фотоэлектрических преобразователей и аккумуляторов! — В.Н.).
Мысль научная, мысль инженерная и конструкторская не стоит на месте. Как-то я уже упоминал в своих публикациях о торсионных энергиях (энергиях физического вакуума!), применение которых в будущем позволит создавать транспортные средства без традиционных колес: они будут передвигаться по типу... НЛО!!! Но до этого еще долго!... А пока создаются... плавающие, летающие (с винтами) автомобили! И даже «гибридные», которые могут ездить и по шоссе, и по рельсам!

Британская компания «Silvertip Design» спроектировала необычное транспортное средство «Blade Runner», которое, сойдя с автобана, может ехать по железнодорожным и трамвайным путям! С виду новинка напоминает обыкновенный седельный тягач, хоть и немного футуристического обличья, но он оснащен комплектом дополнительных колес для движения по рельсам. Они могут по мере необходимости убираться или выдвигаться, причем, машина может ехать одновременно и на обычных колесах, и на железнодорожных катках!
Тягач может использоваться с разными видами полуприцепов: грузовыми и пассажирскими. При этом намного повышается маневренность рельсового транспорта, снижаются его издержки по сравнению с транспортом автомобильным!...
А если поверхность такого крупного грузовика или автобуса — вагона покрыть легкими фотоэлектрическими пленками, оснастить еще и водородным двигателем? Нормам и стандартам какого по счету экологического «Евро» он будет соответствовать?...
Но перейдем от будущего к настоящему. Я уже упоминал о комплексной транспортной проблеме Москвы. А именно об ее сердцевине — создании городского автобуса с переменной энергетической установкой, в том числе и на водородном топливе!
Подобный транспорт может появиться в ближайшие... 2-3 года!...
Но сейчас ГНЦ РФ НАМИ (Научный автомобильно-моторный институт) совместно с НПО «Энергия», Центром Келдыша, РНЦ «Курчатовский институт» разрабатывают федеральную транспортную программу, в рамках которой и отводится место комплексной транспортной программе столицы.
Одно из основных направлений московской программы экологизации транспорта подразумевает широкое использование газа в качестве моторного топлива; приспособление производственно-технической базы транспортных предприятий, переоборудование транспортных средств для работы на газе; организацию городской системы технического обслуживания и ремонта газобаллонного оборудования — ГБО; развитие городской сети газозаправочных комплексов; внедрение новых конструкций и модернизация ГБО; серийное производство газобаллонных автомобилей и автобусов (совместное постановление Правительства Москвы и Правления РАО «Газпром» от 26.11.96 г.). Отработанные газы двигателей, работающих на природном газе, по наиболее вредным компонентам в 3-10 раз менее опасны, чем выхлопы бензиновых и дизельных двигателей. (Журнал «Экология и жизнь», №4, 2004 г.).
То есть москвичи, хоть и с опозданием, но пытаются догнать и Европу, и некоторые российские регионы, давно уже применяющие ГБО и газ в качестве альтернативного топлива!
Отступление первое.
Истощение мировых запасов нефти неизбежно приведет к тому, что «эпоха нефти» сменится «эпохой метана» и других видов топлива. Россия является крупнейшей газовой державой мира, на ее долю приходится почти 40 процентов разведанных запасов газа. Один кубический метр природного газа заменяет один литр бензина или дизельного топлива.
Кроме того, при работе на природном газе расход дорогого моторного масла сокращается на 15-20 процентов! Экология прекрасно сочетается с экономикой!...

Но... Исследования различных вариантов опытных образцов автомобилей, работающих на чистом водороде и его смеси с бензином, подтвердили преимущества водорода как топлива. Даже при смешанном питании двигателя водородом и бензином выбросы оксида углерода снижаются в 10 раз, выбросы несгоревших углеводородов — в 2-3 раза, оксидов азота — в 2 раза!...
Но тут надо сказать еще о... топливных элементах! Последние появились почти одновременно с паровозом. Британский ученый Уильям Гроув их предложил еще в 1839 году, но и сегодня они стоят в длинном ряду не особо популярных альтернативных энергетических источников — наряду с ветряными генераторами, приливными электростанциями или солнечными батареями.
По экономической эффективности топливные элементы при массовом применении все еще сильно проигрывают «классическим» — бензиновым или дизельным двигателям, теплостанциям и т.д. Исключением являются только те отрасли, на которые правительства развитых государств не жалеют средств — космонавтика, подводный флот. И здесь им нет равных!...
Однако ежегодно в наших мегаполисах стремительно возрастает количество автотранспортных средств; только в Москве их сегодня насчитывается 2 миллиона 861 тысяча 500 штук! Плюс Московская область (1 миллион 377 тысяч 500 авто)! Плюс Санкт-Петербург и Ленинградская область — 1 миллион 224 тысячи 274 штуки; в Самаре, Екатеринбурге и Нижнем Новгороде с их областями — 1 миллион 830 тысяч 347 грузовых и легковых автомобилей!
Более 6 миллионов чадящих и отравляющих воздух «стальных коней» всего на несколько российских регионов! В стране же их — десятки миллионов! Один только АвтоВАЗ уже выпустил 20 миллионов легковых автомобилей!... Причем, с каталитическими нейтрализаторами они идут только на экспорт, а нам, россиянам, приходиться ежедневно вдыхать токсичные выхлопы!
Поэтому-то водород — одно из лучших решений экологических, да и экономических проблем! Очевидные преимущества водорода — неисчерпаемые ресурсы в природе и возможность получения его из возобновляемых сырьевых источников. А продукты сгорания водорода практически не содержат вредных компонентов на основе углерода (оксида и диоксида углерода, углеводородов и альдегидов).
Однако, повторю, нефти в мире становится все меньше. «Нефтяной кризис» и породил американскую программу создания автомобиля на водороде! «И наши чиновники тут же подхватили эту идею, правда, забыв, что около 40 лет назад мы уже не только ею занимались, но и были лидером в этой области!». Процитированная фраза принадлежит доктору технических наук, профессору НАМИ, руководителю отдела двигателей Института В.Ф. Каменеву. Владимир Федорович как раз двумя руками ратует за водородную энергетику!...
По его словам, все же даже в Америке автомобиль на водородных топливных элементах появится в массовом производстве не ранее, чем через 15 лет. Сам автомобиль, который будет работать на водороде, изготовить несложно. Сложнее создать развитую инфраструктуру (к тому же связанную с вопросами безопасности эксплуатации): производство в массовых масштабах водорода, его транспортировка к местам заправки, сеть заправочных станций. Вот на это и уйдут предполагаемые американской программой годы и очень серьезные финансовые средства!
Отстает ли Россия от США в деле развития водородной энергетики? Пока что не очень!... В 2004 году АвтоВАЗ на Женевском автосалоне представил новый образец своего «Антела» на... топливных элементах! У зарубежных коллег их работа вызвала неподдельный интерес!...
Россия по водородному ДВС работает давно. В первых созданных ГНЦ РФ НАМИ образцах соединение водорода с воздухом происходило вне двигателя. Но стендовые испытания показали ряд недостатков (среди которых плохие пусковые качества при холодном пуске двигателя, пожароопасность при использовании газовой аппаратуры питания). Найдено было новое решение и новая конструкция двигателя — непосредственный впрыск топлива в цилиндры двигателя. Интересно, что даже если в этот двигатель впрыскивать бензин, а не водород, то его эффективность по сравнению с обычным, распределенным, впрыскиванием возрастает примерно на 15 процентов!
И еще. Если двигатель, работающий на водороде, будет приспособлен к действующей технологии производства, то это позволит значительно удешевить его выпуск. А если к тому же он будет конструктивно проще... А это так: если не требуются изменяемые фазы, неизменный ход клапана и еще многое другое, это не может не заинтересовать производителей!
— Но, главное, — продолжает В.Ф. Каменев, — если он будет в составе комбинированной энергетической установки помещен на гибридный автомобиль, он будет весьма экономичен при эксплуатации! А это уже покупательский интерес!... Любой гибридный автомобиль, даже в бензиновом варианте, дает 40-50 процентов экономии топлива!...
Но «гибрид» — все же переходной вариант! Японские автогиганты «Тойота» и «Хонда» выпустили в начале ХХI века автомобили с так называемыми комбинированными энергетическими установками. (Создан, повторю, такой двигатель и в России! — В.Н.). В таком гибриде привод осуществляется электрическим путем, а буферный накопитель — аккумуляторные батареи — заряжаются от бензинового двигателя, который работает лишь на оптимальных режимах, т.е. при очень низких расходах топлива и самых лучших экологических параметрах!
Дальнейшая перспектива таких двигателей — замена обычного топлива в нем водородным!...
Собственно, гибридный автомобиль с комбинированными энергетическими установками и двигатель, работающий на водороде, — основная тематика сегодняшних работ ГНЦ РФ НАМИ!... Есть основания надеяться на серьезный прорыв!...
Но как же все-таки с топливными элементами? Такими технологиями российский авиационно-промышленный комплекс владеет (разрабатывается даже пассажирский реактивный водородный ТУ! — В.Н.).
Проблема — в дороговизне самих топливных элементов! Правда, их КПД практически достигает 70 процентов, но современные образцы, по данным фирмы «Полароид», обеспечивают пока минимальную цену 1 кВт не ниже 1000 долларов. По мере развития технологий и массовости выпуска стоимость 1 кВт длительной мощности генераторов упадет, по прогнозам разработчиков, до 100 долларов! И для локальных зон — центров мегаполисов, для курортов, для зон с напряженной экологической ситуацией такие водородные авто — просто спасение!...
Отступление второе.
Привлекательность топливных элементов — в их невероятной эффективности, потому что большая часть выделяемой энергии преобразуется в... электричество! Помните формулу 2Н2 + О = 2Н2О? В результате этой реакции выделяется значительное количество энергии; в кислородно-водородной газовой горелке — температура около 2000 градусов по Цельсию!
В топливных элементах ничего не горит — специальная мембрана (протонно-обменная) разделяет эти газы. Все дело в том, что через нее проникать могут не молекулы водорода, а только его ионы, которые и вступают на ее другой стороне в контакт с кислородом, образуя воду (которая отводится). То есть электролиз наоборот!...
Правда, есть определенные технические условия — в мембрану обязательно добавляются катализаторы, ускоряющие реакцию. А в их роли выступают дорогие платина и палладий, невероятно повышающие стоимость топливных элементов!
Россия пока еще не обеднела этими благородными металлами и даже импортирует их в США, где платина используется и в каталитических нейтрализаторах автомобилей. (Об этом я говорил в предыдущей статье! — В.Н.). Наверное, нужно все-таки подумать о здоровье и собственных граждан!
Итак, в ГНЦ РФ НАМИ на сегодня созданы все математические модели водородных двигателей, заканчивается создание имитационного стенда для гибридного автомобиля на водороде.
Но есть и другой путь становления экологически безопасного транспорта. А именно: синтез — газ! Топливом могут служить метан, метанол или диметилэфир.
На борту автомобиля устанавливается специальный термохимический конвертор, который преобразует газ в водородное топливо, обеспечивающее самые жесткие экологические нормы отработанных газов — практически нет СО, СН (оксида углерода и углеводорода), в 5-6 раз снижается выброс оксида азота! Для такого автомобиля не надо даже создавать новой инфраструктуры — есть и производство этих топлив, и газозаправки!
И тут мы снова приходим к ГБО и АГЗС, уже действующим во многих регионах России, в том числе в Нефтеюганске (МУП АвтоМотоСервис, о котором рассказывалось в первой статье экологической экспертизы).
На сегодня беда Нефтеюганска, Пыть-Яха, Пойковского и других населенных пунктов Нефтеюганского района — в отсутствии четко проработанной программы экологизации всего автотранспорта на близкую и отдаленную перспективу. АвтоМотоСервису в одиночку (и даже с 2-3 партнерами!) не вытащить из бюрократического болота эту важнейшую проблему!
Но это тема уже отдельной статьи, где мы дадим слово представителям власти, местным экологам, предпринимателям, медикам, всем заинтересованным в решении сложной задачи лицам!

Вл.Назаров
http://ecosystema.ru/01welcome/articles/nazarov/229.htm