В транспортной сфере назревает переворот. Стоимость автомобильного силового агрегата на основе водородных топливных элементов сравняется со стоимостью обычных двигателей внутреннего сгорания и трансмиссий для них уже к 2010 году.
Такой смелый прогноз озвучил в своём интервью газете Korea Herald Ларри Бёрнс, директор по развитию и планированию компании General Motors (GM), передает MEMBRANA.
Бёрнс заявил, что авто на топливных элементах будут стоить не дороже своих "классических" бензиновых и дизельных соперников, сразу же, как только мировой объём выпуска водородных машин достигнет 1 миллиона штук.
А это — всего-то 1/66 ежегодного мирового производства автомобилей или 1/9 объёмов выпуска самой GM.
Ларри Бёрнс, однако, напоминает, что возможность массового выпуска машин на топливных элементах зависит от правительственных программ по поддержке развития в своих странах сетейных заправок. Это условие, впрочем, выполняется. Во всяком случае, в США, некоторых государствах Европы, в Японии и Южной Корее такие программы уже есть.
Бёрнс добавляет, что нынешние гибридные машины (бензин плюс электричество) и авто на биотопливе — лишь промежуточная стадия на пути к чистым водородным автомобилям, поскольку гибриды и авто на альтернативном горючем лишь снижают остроту проблемы загрязнения воздуха и выброса парниковых газов, но не решают её — ведь мировой автопарк постоянно растёт.
Топливный элемент представляет собой электрохимическое устройство, которое генерирует электрический ток из водорода и кослорода, при этом также выделяется тепло и вода. Здесь нет обычного горения, как в двигателях внутреннего сгорания, поэтому не выделяются вредные вещества и нет шума. Но главное - коэффициент полезного действия топливного элемента в 2-3 раза выше, чем при обычном сжигании топлива!
Еще ни одна технология получения энергии не давала такую комбинацию преимуществ, какие дает топливный элемент. В добавок к минимальным выбросам (или вообще их полному отсутствию) среди преимуществ высокая эффективность (КПД) и надежность, возможность использования различных видов топлива, гибкость в проектировании и размещении, большая долговечность и износостойкость, простота в обслуживании. Достаточно соединить вместе несколько топливных элементов, чтобы получить необходимые мощность и напряжение. Топливные элементы не загрязняют воздух, а выделяющееся тепло может быть использовано для получения горячей воды или отопления помещений.
Одно из применений водородных топливных элементов - в качестве источника энергии для автомобилей.
Все ведущие мировые автопроизводители имеют либо проекты, либо опытные образцы автомобилей на топливных элементах. Некоторые автогиганты начали выпуск и тестирование таких авто мелкими партиями. Отдельные эксперты говорят, что транспортные средства на топливных элементах будет не выгодно производить и эксплуатировать по меньшей мере до 2010 года. Однако, невозможно не заметить всех преимуществ водородных двигателей и прогресса в их развитии.
Преимущества водородных топливных элементов для автомобиляПосле века нескончаемых усовершенствований двигатель внутреннего сгорания все еще имеет коэффициент полезного действия около 16%. КПД всех тепловых двигателей ограничено циклом Карно. Теоретически, даже при идеальных условиях тепловой двигатель, используемый для приведения в движение автомобиля или электрогенератора, не может преобразовать всю тепловую энергию в механическую. Некоторая часть тепла теряется. В двигателе внутреннего сгорания тепло подается от источника с высокой температурой (Т1), часть энергии преобразуется в механическую и оставшаяся часть выбрасывается при низкой температуре (Т2). Чем больше разность между этими температурами, тем выше КПД двигателя.
Макс. КПД = (Т1-Т2) / Т1,
где температуры Т1 и Т2 в градусах Кельвина.
Ожидается, что автомобили на топливных элементах достигнут КПД 40-45%, и, весьма вероятно, что выше. Это существенно сократит выбросы парниковых газов и, конечно, сократит расход топлива.
Автомобили на топливных элементах уже доказали гораздо большую эффективность по сравнению с аналогичными с двигателями внутреннего сгорания. Компания Тойота(Toyota) опубликовала результаты своих исследований, которые показали, что автомобили с обычными бензиновыми двигателями имеют итоговый КПД (tank-to-wheel efficiency) только 16%, в то время как собственный автомобиль на водородных топливных элементах показал КПД 48% - результат в 3 раза лучше. Компания Дженерал Моторс (GM) сообщает, что ее экспериментальные автомобили на водородных топливных элементах имеют КПД в 2 раза больший, по сравнению с обычными бензиновыми двигателями.
Как только машины на топливных элементах бутуд работать на природном газе или бензине, выбросы парниковых газов сократятся на 50%. В будущем, комбинация высокоэффективных топливных элементов и возобновляемых источников энергии практически скомпенсирует выбросы парниковых газов в атмосферу.
Автомобили на топливных элементах приводятся в движение электромоторами, которые гораздо проще в конструкции, чем ДВС, и работают практически без вибраций. Поэтому уровень зашумленности существенно снизится. Также будет значительно упрощено техническое обслуживание автомобилей.
Топливные элементы имеют большое преимущество по сравнению с элекртомобилями, питающимися от аккумуляторных батарей. Время зарядки/заправки гораздо меньше, максимальные скорости намного выше, и топливный элемент не боится полной разрядки как аккумулятор, он работает до полного расхода водорода.
Преимущества водородных топливных элементов для нашего здоровьяБолее одного миллиарда человек по всему миру, включая 113 миллионов американцев, живущих в городах, страдают от загрязнения воздуха. В результате более 700 тысяч человек умирает каждый год.
По данным Агентства по защие окружающей среды США (Environmental Protection Agency) на автомобили приходится 65% потребления нефтепродуктов, 78% выбросов оксида углерода (CO), 45% выбросов оксидов азота и 37% органических соединений. К тому же, при производстве, транспортировке и потреблении всего одного литра бензина в атмосферу выбрасывается более 2,5 кг углекислого газа. Если бы водород использовался в качестве топлива в топливных элементах, выбросы снизились бы до нуля.
Преимущества экологически чистого топлива станут заметны уже при 10-процентном охвате рынка легковыми автомобилями на топливных элементах, что сократит выбросы углекислого газа на 60 млн. тонн в год.
Непосредственную выгоду может получить каждый владелец автомобиля на топливных элементах. Во-первых, уменьшатся расходы на техническое обслуживание, т.к. топливный элемент практически не имеет движущихся частей. Можно также использовать свой автомобиль на топливных элементах как электрогенератор, подключая его к домашней электрической сети.
Преимущества водородных топливных элементов для планеты ЗемляОколо 25% всех техногенных парниковых газов выбрасывается транспортом, из них более половины легковыми автомобилями. Т.к. топливные элементы значительно уменьшают выбросы парниковых газов и других вредных веществ в атмосферу, это очень важная технология в борьбе против глобального потепления и загрязнения планеты.
В отличие от ядовитых загрязнителей (оксида углерода, оксидов азота, углеводородов, дыма и т.д.), выбросы парниковых газов (в основном углекислого газа, метана, закиси азота, водяного пара и т.д.) от автомобилей не могут быть легко и дешево уменьшены за счет использования катализаторов.
Топливные элементы уменьшат локальное загрязнение воздуха и снизят уровень шума, снизят загрязнение подземных вод, улучшат общее здоровье населения.
