На воздухе и отходах: чем придется заправлять машины в будущем
Toyota в середине декабря планирует начать продажи своего первого серийного автомобиля на водороде. Первоначально новинка будет доступна на местном рынке, но к концу года ее смогут приобрести жители Европы и США. Новый седан будет называться Mirai, что в переводе с японского означает «будущее».
Принцип работы силовой установки новинки довольно прост. Запасенный в баллонах водород окисляется в батарее топливных элементов (электрохимическом генераторе). В результате реакции выделяется электричество, которое питает электромотор. То есть автомобиль на топливных элементах – это, по сути, электромобиль. Помимо электричества, топливные элементы выделяют в атмосферу и побочные продукты: тепло и водяной пар – такой выхлоп безвреден для окружающей среды. Водородные баллоны обеспечивают впечатляющий запас хода. Toyota Mirai, по официальным данным, способна проехать на одной заправке 300 миль (482 километра). При этом баллоны высокого давления заполняются за пять минут – серьезное преимущество новинки перед электромобилями.
Принцип работы силовой установки новинки довольно прост. Запасенный в баллонах водород окисляется в батарее топливных элементов (электрохимическом генераторе). В результате реакции выделяется электричество, которое питает электромотор. То есть автомобиль на топливных элементах – это, по сути, электромобиль. Помимо электричества, топливные элементы выделяют в атмосферу и побочные продукты: тепло и водяной пар – такой выхлоп безвреден для окружающей среды. Водородные баллоны обеспечивают впечатляющий запас хода. Toyota Mirai, по официальным данным, способна проехать на одной заправке 300 миль (482 километра). При этом баллоны высокого давления заполняются за пять минут – серьезное преимущество новинки перед электромобилями.
В Японии Mirai стоит недешево: 6,7 млн иен (58 тыс. долларов), что втрое дороже гибридного Prius. Однако правительство Японии, чтобы стимулировать покупку автомобиля на топливных элементах, предоставляет субсидии. Благодаря этому цена на Mirai снизится на 2,2 млн иен (19 тыс. долларов). Аналогичная ситуация и в США, где благодаря программам поддержки экологических видов транспорта ценник на новинку снизится до 45 тыс. долларов. Это значит, что Mirai окажется дешевле популярной Tesla Model S.
Топливные элементы - история не новая. Их придумал Уильям Грове еще в 1839 году, но первую силовую установку создали в конце 50-х годов прошлого века - ей оснастили трактор. Вплоть до 90-х годов топливные элементы использовались главным образом для питания бортовых систем космических кораблей.
Идеей автомобиля на топливных элементах многие крупные автопроизводители заинтересовались в начале нулевых, когда активно шли поиски альтернативы бензиновым и дизельным моторам. Например, Toyota начала свою водородную программу еще в 1992 году, но несмотря на успешные испытания опытных образцов, до недавнего времени речь о продажах серийных автомобилей не шла.
Конкуренты из Honda представили в 2008-м мелкосерийную модель FCV Clarity, также работающую на топливных элементах. Модель так и не поступила в свободную продажу – ее предоставляли исключительно в лизинг. Однако это не помешало новинке стать лучшим «зеленым» автомобилем 2009 года по версии WCOTY. Аренда FCV Clarity обходилась в США в 600 долларов в месяц. Но стоимость силовой установки на топливных элементах оказалась непомерно высокой. Согласно данным Bloomberg, FCV Clarity обходилась производителю в 120-140 тысяч долларов.
В Японии, Европе и США, где Mirai планируется представить к концу года, Toyota намерена продать всего 700 машин будущего. И дело тут не в маленьком спросе, а в отсутствии должной инфраструктуры. Водородных зарядных станций для автомобилей на топливных элементах сейчас крайне мало. Пока ситуация не наладится, Toyota обещает снабжать владельцев Mirai топливом бесплатно.
Заправка под давлением 70 мегапаскалей занимает насколько минут. Сейчас во всей Европе насчитывается 27 водородных заправок. В США их всего 13, но уже через год там построят еще 19 АЗС нового типа. При развитии заправочной сети снизится и цена водорода, а пока она все же довольно высока. В России, например, заправка 40-литрового баллона обойдется в 1600-1800 рублей. Впрочем, водород – не единственный вид топлива, которым в ближайшем будущем будут заправлять автомобили.
На сжатом воздухе
Автомобили с моторами, работающими на сжатом воздухе, в начале нулевых разработала французская компания MDI. Согласно расчетам, запасенного в баллонах сжатого воздуха могло хватить на 200 км пути. Проектом заинтересовался индийский автомобильный гигант Tata. Компания планировала начать выпуск модели OneCAT еще в 2012 году, но проект так и остался нереализованным
На солнечной энергии
Audi A3 Sportback g-tron работает на синтезированном метане. Топливо, получившее название e-gas, вырабатывает завод в немецком Вертле. Как и в случае с водородом для топливных элементов, здесь применяется электролиз, а электроэнергию для него вырабатывают ветряки и солнечные батареи. Получившийся водород вступает в реакцию с диоксидом углерода (CO2) и превращается в синтезированный метан - e-gas. Процесс сложный, но выбросы CO2 при выработке и сгорании топлива e-gas в двигателе оказываются минимальными. Кроме того, компания уже запустила опытный завод по производству дизельного топлива путем электролиза.
На отходах
Еще один проект компании Audi - топливо e-diesel. Оно получается из сточных вод с помощью специальных цианобактерий, которые под воздействием солнечных лучей вырабатывают этанол или дизельное топливо. Причем, это уже готовый продукт, пригодный для заливки в бак.
На масле
Рудольф Дизель заправлял свой первый мотор арахисовым маслом. А во многих странах, преимущественно европейских, автомобили ездят не биодизеле, получаемом из растительного, соевого, пальмового и кокосового масла. Расход такого топлива больше, чем обычной солярки, оно хранится меньший срок и, помимо всего прочего, может зацвести под воздействием бактерий.
На спирту
В Мексике и США для заправки автомобилей используется плохо очищенный этиловый спирт - биоэтанол, получаемый из сахарного тростника, пшеницы и кукурузы. Обычно его смешивают с бензином в разных пропорциях, а реже заливают в бак в чистом виде. Он обладает меньшей теплопроводностью, а значит, и расход его будет больше, чем у бензина. Еще один недостаток биоэтанола – гигроскопичность (он быстро впитывает влагу), с которой борются добавлением присадок.
Евгений Багдасаров
Фото: компаний производителей
Видео: Audi, Youtube