Пришло время водорода. Гекстаттер.
Решением может стать силовой агрегат Bosch на топливных элементах. Использование в качестве источника энергии водорода обеспечивает безопасную для климата транспортировку сырья и товаров. Bosch делает первый шаг в этом направлении, разрабатывая топливные элементы для трансмиссии, которая будет использоваться в коммерческом транспорте.
Серийное производство по планам будет запущено в 2022–2023 годах. Применение топливных ячеек в трансмиссиях Bosch для грузовых автомобилей проложит путь для интеграции аналогичного решения в легковых автомобилях, что сделает топливные ячейки неотъемлемой частью трансмиссий будущего.
Семь причин, почему водородные топливные элементы являются важными факторами становления будущей мобильности:
- 1. Климатическая нейтральность
Внутри топливной ячейки водород (H2) реагирует с кислородом (O2) из окружающего воздуха. Энергия, которая выделяется в результате этой реакции, преобразуется в электричество, использующееся для движения автомобиля. Производство этой электроэнергии из возобновляемых источников делает трансмиссию на топливных элементах полностью климатически нейтральной. Если сложить и сравнить выбросы CO2, образующиеся в ходе производства, эксплуатации и утилизации аккумуляторных батарей с водородными топливными элементами, последние оставят меньший углеродный след, особенно в случае ячеек для тяжелых транспортных средств. Все, что необходимо транспортным средствам на топливных элементах в дополнение к водородному баллону, – это небольшая батарея для буферного хранения энергии. Такой подход значительно снижает негативное воздействие на окружающую среду.
«Преимущества топливных элементов по-настоящему проявляют себя там, где электрические трансмиссии оставляют желать лучшего, – объясняет д-р Уве Гакстаттер, президент подразделения Bosch Powertrain Solutions. – Это означает, что между топливными элементами и батареями нет конкуренции, вместо этого они идеально дополняют друг друга».
- 2. Потенциал применения
Водород имеет высокую энергетическую плотность. Один килограмм водорода содержит столько же энергии, сколько 3,3 литра дизельного топлива. Чтобы проехать 100 километров, легковому автомобилю понадобится около одного килограмма; 40-тонному грузовику нужны все семь килограммов. Как и в случае с дизельным или бензиновым топливом, на возобновление запаса H2 потребуется всего несколько минут. «Топливные элементы – лучшее решение для транспортировки больших грузов на дальние расстояния», – отмечает Гакстаттер. В рамках финансируемого ЕС проекта H2Haul Bosch сотрудничает с другими компаниями в рамках.
Помимо мобильного использования, Bosch работает над батареями создания и тестирования небольшого парка грузовиков на топливных элементах топливных элементов на основе технологии твердооксидных топливных элементов (SOFC) для стационарного применения. Одно из предполагаемых применений – это небольшие электростанции в городах, центры обработки данных и пункты зарядки электромобилей.
Если цели Парижского климатического соглашения по борьбе с изменением климата будут достигнуты, водород понадобится для питания не только легковых и коммерческих автомобилей, но также поездов, самолетов и кораблей. Энергетическая и сталелитейная промышленности также планируют использовать водород.
- 3. Эффективность
Эффективность использования топливных элементов доказана их экологичностью и рентабельностью. Показатель эффективности в случае топливных ячеек на четверть выше, чем для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. А использование рекуперативного торможения еще больше повышает эффективность. Хотя электромобили, накапливающие электричество непосредственно в автомобиле и использующие его для движения, еще более эффективны, производство энергии и спрос на нее не всегда совпадают по времени. Электричество ветряных и солнечных электростанций часто остается неиспользованным, поскольку не может найти потребителя и его нельзя сохранить. И здесь работает водород. Избыточное электричество можно использовать для децентрализованного производства водорода, пригодного для гибкого хранения и транспортировки.
- 4. Стоимость
Стоимость зеленого водорода значительно снизится, когда производственные мощности будут расширены, а цена на электроэнергию, произведенную возобновляемыми источниками энергии, снизится. Совет по водородным технологиям, ассоциация, состоящая из более чем 90 международных компаний, ожидает, что стоимость применения водорода в некоторых областях упадет вдвое в следующие десять лет, что сделает их конкурентоспособными по сравнению с другими технологиями.
В настоящее время Bosch совместно со стартапом Powercell ведут разработку стэка, ядра топливного элемента, чтобы сделать его готовым к массовому производству. Наша цель – получить высокопроизводительное решение по низкой цене.
«В среднесрочной перспективе использование автомобиля с топливным элементом не будет дороже, чем использование транспортного средства с традиционной трансмиссией», – комментирует Гакстаттер.
- 5. Инфраструктура
Существующая сегодня сеть водородных заправочных станций не обеспечивает полного покрытия, но уже около 180 водородных заправочных станций в Европе достаточно для ряда важных транспортных маршрутов. Во многих странах компании при поддержке государственных субсидий объединяют усилия, чтобы содействовать расширению сети таких заправок. В Германии важность водорода в декарбонизации экономики была признана на государственном уровне и закреплена в Национальной водородной стратегии.
Например, совместное предприятие H2 Mobility построит в Германии около 100 общедоступных заправочных станций к концу 2020 года, а проект H2Haul, финансируемый ЕС, работает не только с грузовиками, но и с заправочными станциями, расположенными на запланированных маршрутах. В Японии, Китае и Южной Корее также предусмотрены комплексные программы поддержки.
- 6. Безопасность
Использование газообразного водорода в транспортных средствах не опасней, чем использование любого другого автомобильного топлива или аккумуляторов. Резервуары с водородом не представляют повышенного риска взрыва. Действительно, при взаимодействии с кислородом H2 воспламеняется, а смесь этих двух веществ сверх определенного соотношения является взрывоопасной. Но водород примерно в 14 раз легче воздуха и поэтому чрезвычайно летуч.
Например, любой H2, который выходит из бака транспортного средства, поднимается быстрее, чем может реагировать с кислородом окружающей среды. В ходе огневого испытания, проведенного американскими исследователями в 2003 году на автомобиле с топливными элементами, возникла вспышка, но она быстро погасла. Автомобиль остался практически неповрежденным.
- 7. Вопрос времени
Производство водорода – проверенный и технологически простой процесс. Это означает, что его можно быстро масштабировать для удовлетворения высокого спроса. Кроме того, топливные элементы в настоящее время достигли необходимой технологической зрелости для их коммерциализации и широкого использования. По мнению Совета по водородным технологиям, водородная экономика может стать конкурентоспособной в ближайшие десять лет при условии наличия достаточных инвестиций и политической воли.
Автор публикации
