Водородные тягачи

Топливными элементами стоит оснащать тяжёлые грузовики, но никак не легковые автомобили
20.03.2022
Сэнди Манро

По моему мнению, водород - не самое подходящее топливо для персонального или семейного авто. Он больше подходит для автотягачей и автобусов, а если говорить об авиации - то для летающих такси с вертикальным взлётом, когда они появятся. Почему?

Технология производства ёмких и надёжных ионолитиевых аккумуляторов резко вырвалась вперёд, и уже в ближайшее время её практически доведут до совершенства. Давайте взглянем на недавно освоенные в массовом производстве цилиндрические ионолитиевые элементы типоразмера 4680. Считаю, что их ожидает долгое и успешное будущее. Они позволяют автопроизводителям снизить себестоимость и цены электромобилей, увеличить плотность запасаемой энергии и пробег на полностью заряженном аккумуляторе.

Конечно, масса аккумуляторной батареи вряд ли снизится в разы, но легковые автомобили никогда не отличались высокой эффективностью, если смотреть на соотношение веса перевозимого груза (максимум пять человек плюс вещи в багажнике) и веса самих машин. Они, фигурально говоря, перевозят лишь сами себя.

Аккумуляторы формата 4680 позволяют существенно улучшить
характеристики легковых электромобилей

На мой взгляд, легковые электромобили с ионолитиевыми аккумуляторами обречены на успех.

Пустая затея

В случае грузовой техники, которая должна проходить большие расстояния в сильно нагруженном состоянии и при необходимости взбираться в горы, соотношение грузоподъёмности и собственного веса должно быть как можно большим. А тяговые батареи это соотношение сильно ухудшают.

Илон Маск считает иначе. Но я думаю, что после установки полного комплекта батарей его тяжёлый грузовик окажется чрезмерно массивным и в нём останется мало места для полезного груза. Между тем дальнобойщики предпочитают безопасные, мощные и лёгкие тягачи, которые потянут максимальный груз. Они получают деньги именно за перевозку грузов на большие расстояния и никак не заинтересованы возить туда-сюда тяжёлые батареи. Кроме того, им некогда ждать, пока зарядится аккумулятор, для них время - деньги. Я убеждён, что электротягачи на батареях не найдут своего покупателя.

Просто смени баллон

Топливные элементы, работающие на водороде, кардинально меняют эту картину. Особенно если вместо заправки авто жидким водородом организовать замену пустых водородных баллонов на полные. Это безопасная процедура, более быстрая, чем даже заливка в бак дизельного топлива, и к тому же она позволяет до предела упростить оборудование водородных заправочных станций. Считаю, что это хорошая идея и правильный подход.

Помимо этого открываются новые перспективы для совершенствования тягачей. Разместив небольшие электродвигатели в ступицах колёс, мы избавимся от массивной трансмиссии. А поскольку под капотом уже не нужно размещать мотор, появляется возможность сократить размеры капота и кабины, увеличив место для дополнительного груза и таким образом сделав тягач ещё более экономичным. Пути для совершенствования на годы вперёд очевидны.

Инфраструктура

Для электрических пикапов и малотоннажных грузовичков, по-видимому, лучшим выбором останутся аккумуляторные батареи. Почему? Полагаю, что США, которые среди развитых стран оказались последними в освоении электромобилей, наверняка затянут и переход на водородное топливо. Вряд ли Америка станет одновременно строить сети и электрозарядных, и водородных заправочных станций.

Ситуация может перемениться, когда выяснится, что правительство собралось взимать налоги за зарядку электричеством. В конце концов кто-то должен оплачивать содержание автодорог, если сокращаются продажи бензина и дизеля, облагаемые дорожным налогом.

Транспортные компании, которые постоянно гоняют туда-сюда фургоны, а иногда и целые караваны прицепов, вполне способны организовать для себя сети водородных заправочных станций. Слишком много их не понадобится, поскольку дальнобойщики ездят на большие расстояния.

Поддержка сверху

Настоящим катализатором для водородного автотранспорта, на мой взгляд, могут стать аэротакси с вертикальными взлётом и посадкой на водородных топливных элементах. Поначалу они будут востребованы ультрабогачами, а потом их признают как самый удобный вид пригородного транспорта, если нужно добраться, скажем, из города в аэропорт или наоборот.

В Калифорнии дороги превратились в кошмар. Как-то я пытался доехать из отеля в аэропорт. Расстояние в двадцать миль одолел за четыре часа, опоздав на самолёт. Так что летающие такси должны стать спасением. И если унифицировать сменные водородные баллоны, то в какой-то момент можно получить резкий скачок в развитии заправочной водородной инфраструктуры для транспорта самых разных видов. Заправочные станции вырастут, как грибы после осеннего дождя.

Кстати, даже автомобильный тягач с водородными топливными элементами нуждается в аккумуляторе приличной ёмкости для их начального запуска и рекуперации энергии во время движения. Мне довелось наблюдать за приборами в кабине электроприводного тягача, пока он взбирался в гору. Как только мы проехали вершину и покатились вниз, двигатели перешли в генераторный режим и индикатор заряда аккумулятора стал прибавлять деления. Это впечатляющее зрелище! Кстати, режим регенеративного торможения сокращает количество поломок тормозных систем, которые уязвимы в тяжело нагруженных тягачах.

Щелчок выключателя

Мне думается, что где-то в районе 2025 или 2026 года кардинально переменится общественное мнение по отношению к дизельным и бензиновым авто. Сейчас против них выступают только радикально настроенные «зелёные», но в один прекрасный день и остальные люди «переключатся» и неожиданно скажут: «Нам нужно избавляться от этих загрязнителей». С этого момента никакие дизельные новинки не смогут обрести популярность на авторынке.

Инфраструктуру для заправки водородных автомобилей способны построить те же самые крупные вертикально интегрированные нефтяные компании, которые сегодня владеют сетями АЗС. У них есть финансовые ресурсы, лицензии на размещение заправочных станций, предприятия нефте- и газопереработки. Тем более что водород, получаемый из природного газа, пока обходится намного дешевле электролизного водорода, даже если электролизёры питать от возобновляемых источников энергии.

Прототип тягача на водородных топливных элементах

Те автопроизводители, которые уже вложили большие средства в разработку электроприводных тягачей с аккумуляторами, думаю, будут вынуждены просто списать израсходованные суммы. Я человек немолодой и помню, как крупнейшие автомобильные компании (Chrysler и некоторые другие) экспериментировали с газотурбинными двигателями. Построили крутые на вид прототипы, потратили кучу денег на адаптацию технологии. Ничего не добившись, они сдались и отказались от своих проектов. В автоиндустрии было много разных провальных идей, таких, например, как кнопочный переключатель скоростей. Электрический тягач на аккумуляторах - одна из них.

Берегись джоулей

Если говорить о безопасности, то любое хранилище энергии, будь то бак с бензином, заряженный аккумулятор или водородный баллон, несёт в себе риски. Однако водородные баллоны, которые компания Toyota использует в своём знаменитом автомобиле Mirai, повредить очень сложно. Если их прострелить из дальнобойной винтовки, получится отверстие и водород вытечет. Для взрыва нужны смесь топлива с воздухом и искра. То же самое с разлитым по асфальту дизельным топливом или бензином. Бывает, и электромобили Tesla загораются.

В Голливуде любят делать зрелищные вспышки и взрывы, даже если автомобиль просто падает с обрыва. В реальной жизни такого, как правило, не случается. Инженеры на автопредприятиях знают, что делают, и безопасность для них всегда в приоритете.

Об авторе: Сэнди Манро - американский автоинженер, специализирующийся на заводском оборудовании и организации производства.

Источник: Энерговектор

Читайте другие наши материалы