Содержание
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.
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.
- Машины на водородном топливе — как есть
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.
Водородные двигатели не так хороши, как кажется — oilcapital.ru
Двигатели для авто на водороде — это опасная, страшная технология, уверен инженер Сколковского института науки и технологий
От массового использования водородный двигателей предостерегает инженер Сколковского института науки и технологий, гендиректор одной из компаний-резидентов Евгений Ерхан.
«Водородно-топливная энергетика, по моему мнению, — это абсолютно тупиковая ветвь развития, не имеющая никакого продолжения», — заявил Ерхан в интервью ФАН. Водород, по его словам, сложно и дорого производить, а его эксплуатация крайне опасна: использование водородных двигателей в транспортных средствах, в случае попадания такого автомобиля или автобуса в аварию, чревато большим количеством жертв. «Представьте себе, что у вас в машине баллон 700 атмосфер и вы на этой машине влетаете в стену, ну или в аварию попадаете. Так вот, при ударе ваш баллон превращается в гранату, разрывая все вокруг себя, — пояснил инженер. — Если вы возьмете статистику, посмотрите, какое количество аварий в России произошло и какое количество машин загорелось, она просто ничтожно мала. Но если в автомобиле будет баллон с водородом и если он взорвется, то мало того, что 100% пострадает человек, который находится внутри машины, так еще и автомобиль превратится в шрапнель, куски гранаты, которые будут уничтожать все вокруг себя».
Ученый привел в пример случаи взрывов баллонов с бытовым газом в жилых домах, которые способны разрушить несколько квартир и даже несколько этажей друг над другом.
«Давление в газовом баллоне при этом всего 14 атмосфер, а в водородном — 700 атмосфер. Это опасная, страшная технология», — подчеркнул Ерхан.
Он также обратил внимание на то, что водород является крайне сложным в производстве газом.
«Добывать водород при помощи электролиза воды крайне неэффективно и очень дорого, это колоссальные затраты энергии. На сегодняшний день единственным эффективным способом получения водорода является сжигание метана. В итоге получается водород, и в машине или где бы вы его ни использовали, выбросов не будет. Но для того, чтобы получить этот водород, придется обязательно загрязнять атмосферу в процессе производства этого водорода», — пояснил эксперт.
Собеседник агентства подчеркнул, что еще одним аргументом против использования водорода является энергоемкость таких двигателей: она значительно меньше, чем у традиционных ДВС.
«Что бы ни делали, как бы ни танцевали, но если вы возьмете водородный самолет и керосиновый самолет, то второй будет летать дольше — это факт. Некоторые доказывают, что это несовершенная технология, что ее нужно доработать, что водородно-топливной энергетике еще только 20 лет. Но эти 20 лет прошли, и за это время не сильно-то поменялась технология. В ее основе в любом случае лежат платиновые либо палладиевые мембраны. И платина, и палладий — это колоссально дорогие элементы», — резюмировал Ерхан.
Эксперт убежден, что от использования водорода мир быстро откажется. «Мое личное мнение, что вся водородная индустрия, весь хайп вокруг этого свернется, как только появится необходимость массового производства и поставок, появятся станции заправки, когда начнутся первые взрывы баллонов. Вот тогда и начнутся запреты», — добавил эксперт.
Евгений Ерхан отметил, что выступающие за зеленую энергетику европейцы сами не спешат пересаживаться на водородомобили, водородобусы и подниматься в небо на самолетах с водородными двигателями.
#Новости#Водородное топливо#Рынки
Подпишитесь
Как правильно пользоваться газовым кризисом Европы
3 ноября, 14:05
Журнал «Нефть и Капитал», ноябрь 2022
2 ноября, 14:35
100 млрд кубометров без рынков сбыта
31 октября, 13:32
Восстановительный рост российских акций
28 октября, 12:13
AR/VR в нефтегазовой отрасли: кейсы и лучшие практики
28 октября, 14:16
Китайские НПЗ делают большие ставки на европейский спрос на топливо
27 октября, 15:02
Водородные двигатели | Cummins Inc.
Есть вопросы о водородных двигателях? Начните здесь, чтобы получить простые ответы, и погрузитесь глубже, чтобы получить дополнительную информацию о водородном двигателе.
Растущий интерес к водородным двигателям
Водород и водородные двигатели привлекают большое внимание деловых кругов, средств массовой информации и правительства. На то есть веская причина — необходимость сократить глобальные выбросы парниковых газов и достичь нулевой точки назначения больше, чем когда-либо.
А водородное топливо — один из самых перспективных носителей неископаемой энергии.
В электроэнергетике быстро развиваются технологии преобразования энергии в водород и водорода в энергию, такие как турбины для сжигания водорода. В транспортном секторе первоначально внимание было сосредоточено на водородных электромобилях на топливных элементах или FCEV. В последнее время водородные автомобили с двигателями внутреннего сгорания также получают повышенное внимание, особенно среди грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности.
Водородные двигатели могут позволить вам совершить путешествие к нулевой точке назначения, используя безуглеродное водородное топливо в качестве FCEV, и использовать технологии, знакомые производителям транспортных средств, автопаркам и водителям.
Экологические преимущества водородных двигателей
Транспортные средства с водородными двигателями внутреннего сгорания могут работать без каких-либо выбросов CO 2 от водородного топлива, прямых или косвенных, в зависимости от источника используемого водорода.
Водород, полученный электролизом с использованием электричества, поступающего, например, от солнечных батарей или ветряных турбин, позволяет вождению без CO 2 . Кроме того, водородное топливо не выделяет твердых частиц, угарного газа или летучих органических соединений.
Водородные двигатели, однако, могут выделять некоторое количество NOx, загрязнителя атмосферы, который может способствовать образованию дымки, иногда наблюдаемой над большими городами в летние месяцы. Системы доочистки используются для устранения большей части выбросов NOx.
В Соединенных Штатах перевод средних и тяжелых грузовиков на чистый водород устранит около четверти всех выбросов парниковых газов в транспортном секторе.
Роль водородных двигателей в достижении нулевого уровня выбросов
Водород, полученный из возобновляемых источников, является одним из видов топлива с нулевым уровнем выбросов для транспортных средств.
Водородные двигатели предлагают производителям транспортных средств и автопаркам уникальное преимущество среди различных технологий с низким или нулевым выбросом углерода.
Водородные двигатели созданы на основе современных и надежных двигателей внутреннего сгорания. Для производителей транспортных средств это знакомая технология, которую можно использовать при проектировании и производстве автомобилей. Точно так же для автопарков это знакомая технология эксплуатации, обслуживания, устранения неполадок и обслуживания.
Никогда не пропустите последние новости
Будьте в курсе последних новостей о новых технологиях, продуктах, отраслевых тенденциях и новостях.
Адрес электронной почты
Компания
Присылайте мне последние новости (отметьте все подходящие варианты):
Грузоперевозки
Автобус
Пикап
Строительство
Сельское хозяйство
CAPTCHA
Этот вопрос предназначен для проверки того, являетесь ли вы человеком, и для предотвращения автоматической отправки спама.
Переход на водородные двигатели внутреннего сгорания
Водородные двигатели надежны, имеют знакомую технологию и приносят пользу окружающей среде.
Это делает переход на водородные двигатели операционно и экономически целесообразным.
Между тем, две области часто приходят на ум в качестве потенциальных проблем при переходе на водородные двигатели.
Первый — бортовое хранилище. Водородным транспортным средствам требуются экономичные способы хранения водорода на борту. Cummins Inc. недавно создала совместное предприятие с NPROXX, лидером в области хранения и транспортировки водорода для резервуаров для хранения водорода. Это совместное предприятие будет поставлять продукты для хранения водорода и сжатого природного газа для автомобильных и железных дорог.
Второй — заправка инфраструктуры. Автомобили и грузовики, работающие на водороде, могут управляться только в том случае, если водород доступен. Именно здесь грузовые перевозки становятся отличным начальным вариантом использования водородных двигателей — подробнее об этом в следующем разделе.
Приложения, которые первыми увидят водородные двигатели
Какой тип транспортного средства мы должны ожидать, чтобы увидеть использование водородных двигателей в большом количестве?
Вопреки тому, что считалось на протяжении десятилетий, это вряд ли будут личные автомобили — аккумуляторная электрическая технология кажется лучшим выбором для такого применения.
Средние и тяжелые машины, скорее всего, перейдут на водородные топливные элементы или водородные двигатели. Вполне вероятно, что в ближайшее десятилетие автобусы и дальнобойщики, работающие на водороде, станут обычным явлением. Они дополняют аккумуляторные электрические автобусы и грузовики, которые также экономически и эксплуатационно выгодны для определенных профилей задач и приложений.
Внедорожник, строительная техника, сельскохозяйственная техника и даже корабли с водородным двигателем также, вероятно, станут обычным явлением. Скорее всего, это будут приложения, которые трудно электрифицировать из-за их вариантов использования и профилей задач.
Электроэнергетика — еще один вариант использования водородных двигателей в краткосрочной перспективе для производства электроэнергии.
Примеры водородных двигателей на транспорте
Водородные двигатели не за горами, посмотрите примеры водородных двигателей в транспортном секторе.
Примеры водородных двигателей
Водородная экономика будет запущена водородными двигателями
Водородная экономика — это общесоциальное решение проблемы глобального потепления и истощения запасов ископаемого топлива.
В водородной экономике ископаемое топливо заменяется водородом, полученным из возобновляемых источников.
Одна из основных проблем, препятствующих продвижению в этом направлении, носит замкнутый характер. Массовое использование водорода может начаться, как только водородное топливо станет широко доступным; и водородное топливо станет широко доступным, как только оно найдет широкое применение.
Хорошие новости; есть приложения, в которых использование водородных двигателей целесообразно при отсутствии разветвленной сети водородных заправочных станций.
Например, дальнемагистральные перевозки на водородных двигателях возможны только при наличии нескольких водородных станций, расположенных вдоль основных маршрутов доставки. Можно увидеть, как применение водородных двигателей инициирует благотворный цикл, ведущий к большей доступности водорода и, следовательно, к большему количеству водородных применений.
Водородные двигатели и топливные элементы
Водородные двигатели и водородные топливные элементы — это очень разные технологии, которые выполняют одну и ту же функцию — приводят транспортное средство в движение с использованием водорода.
Это две дополняющие друг друга технологии, предназначенные для разных приложений и отвечающие различным требованиям конечных пользователей.
Топливные элементы — это новая передовая технология.
Водородные двигатели представляют собой модифицированные двигатели внутреннего сгорания. Инфраструктура заправки водородом, разработанная для приложений одного, может служить приложениям другого.
И любое развитие более экономичного хранения водорода на борту полностью применимо к обоим.
Водородные двигатели и топливные элементы: сходства и различия
От того, как они работают, до вариантов использования и выбросов. Обозначены сходства и различия между водородными двигателями и топливными элементами.
Прочитай сейчас
Подробнее о водородных двигателях
Произведение фурора с водородными двигателями внутреннего сгорания
Читать статью
Примеры водородных двигателей в мобильности и транспорте
Читать статью
Как работают водородные двигатели?
Читать статью
Давайте сравним топливо: природный газ и водород
Читать статью
Примеры топлива для обезуглероживания наших зданий и промышленной мобильности
Читать статью
Сравнение сокращения выбросов при использовании альтернативных видов топлива
Читать статью
Плюсы и минусы различных видов топлива на пути к обезуглероживанию
Читать статью
Роль водородных двигателей в обеспечении экологической устойчивости
Читать статью
Преимущества водородных двигателей на транспорте
Читать статью
Как работают водородные двигатели для внедорожной техники?
Читать статью
Информация о водородных двигателях для операторов автопарка
Читать статью
Все новости
Как электромобили на топливных элементах работают на водороде?
Как и полностью электрические транспортные средства, электромобили на топливных элементах (FCEV) используют электричество для питания электродвигателя.
В отличие от других электромобилей, FCEV производят электроэнергию, используя топливный элемент, работающий на водороде, а не только от батареи. В процессе проектирования транспортного средства производитель транспортного средства определяет мощность транспортного средства по размеру электродвигателя (двигателей), который получает электроэнергию от комбинации топливного элемента и аккумулятора соответствующего размера. Хотя автопроизводители могут разработать FCEV с подключаемыми модулями для зарядки аккумулятора, большинство FCEV сегодня используют аккумулятор для рекуперации энергии торможения, обеспечения дополнительной мощности во время коротких ускорений и сглаживания мощности, подаваемой от топливного элемента, с возможностью простаивайте или выключайте топливный элемент при малой потребности в мощности. Количество хранимой на борту энергии определяется размером водородного топливного бака. Это отличается от полностью электрического транспортного средства, где количество доступной мощности и энергии тесно связано с размером батареи.
Узнайте больше об электромобилях на топливных элементах.
Изображение в высоком разрешении
Аккумулятор (вспомогательный): В электромобиле низковольтная вспомогательная аккумуляторная батарея обеспечивает электроэнергию для запуска автомобиля до включения тяговой батареи; он также питает автомобильные аксессуары.
Аккумулятор: Этот высоковольтный аккумулятор накапливает энергию, вырабатываемую рекуперативным торможением, и обеспечивает дополнительную мощность тягового электродвигателя.
Преобразователь постоянного/постоянного тока: Это устройство преобразует постоянный ток высокого напряжения от блока тяговых аккумуляторов в постоянный ток низкого напряжения, необходимый для питания автомобильных аксессуаров и подзарядки вспомогательного аккумулятора.
Тяговый электродвигатель (FCEV): Используя энергию топливного элемента и тягового аккумулятора, этот электродвигатель приводит в движение колеса автомобиля.
В некоторых транспортных средствах используются мотор-генераторы, которые выполняют как функции привода, так и функции регенерации.
Блок топливных элементов: Сборка отдельных мембранных электродов, которые используют водород и кислород для производства электроэнергии.
Горловина топливного бака: Пистолет топливораздаточной колонки присоединяется к приемнику на автомобиле для заполнения бака.
Топливный бак (водород): Хранит газообразный водород на борту транспортного средства до тех пор, пока он не понадобится топливному элементу.
Контроллер силовой электроники (FCEV): Этот блок управляет потоком электроэнергии, подаваемой топливным элементом и тяговой батареей, контролируя скорость тягового электродвигателя и создаваемый им крутящий момент.
Тепловая система (охлаждение) — (FCEV): Эта система поддерживает надлежащий диапазон рабочих температур топливного элемента, электродвигателя, силовой электроники и других компонентов.