Водородный автобус: реальность и перспективы

Водородный автобус: реальность и перспективы

В конце 2020 года президент России Владимир Путин в ходе рабочей встречи с премьер-министром Михаилом Мишустиным поручил разработать уже 2023 году водородный автобус. То есть автобус, топливом для которого будет служить водород.

Это должно быть сделано с целью улучшения экологической обстановки в крупных городах России.

О том, что собой представляет водородный автобус, каково его настоящее и будущее и пойдет речь в этой статье. Основной упор больше будет сделан не на технологическую, а на экологическую составляющую этого вопроса. И, опять же, хочу повториться – эта статья не для профессионалов. Она предназначена для тех любознательных людей, которых интересует данная тематика.

Содержание
Почему водород? Основные аргументы в его пользу
Как устроен водородный автобус? Принцип его работы
Основные проблемы с получением «чистого» водорода на текущий момент
Водородный автобус сегодня и завтра
В заключении

Почему водород? Основные аргументы в его пользу

Главный аргумент, который приводят в пользу применения водорода в качестве топлива на транспорте – это его экологичность.

Ведь ни для кого уже не секрет, что при сгорании бензина и солярки в ДВС, в атмосферу выделяется углекислый газ CO2. А это способствует возникновению такого неприятного явления, как «парниковый эффект», борьба с которым объявлена во все мире.

Кроме углекислого газа, в выхлопе транспортных средств, работающих на углеводородном топливе (бензин, солярка), содержится еще целый ряд вредных для организма человека веществ.

Выхлопом же транспортных средств, работающих на водороде, является обыкновенная вода. Она не оказывает никакого вредного воздействия на окружающую среду (см. рис.1).

Рис. 1

Еще одним важным аргументом в пользу применения водорода является то, что он считается неиссякаемым возобновляемым видом топлива.

Уже не так далеко то время, когда запасы угля, нефти и газа в земных недрах иссякнут. А водород можно извлекать из воды, запасы которой на Земле, практически, неисчерпаемы.

А вот вопрос о том, какими способами можно получать водород, будет рассмотрен чуть ниже – в одной из следующих глав. А заодно будут рассмотрены и проблемы, которые с этим связаны.

Как устроен водородный автобус? Принцип его работы

Водородный автобус внешне мало чем отличается от обычного автобуса с ДВС. А по принципу работы в какой-то степени напоминает электробус.

Ниже вкратце перечислены те основные элементы, наличие которых характерно для устройства автобуса, работающего на водороде (рис. 2):

Рис. 2
  • Водородные топливные баки;
  • Топливные элементы. В результате химических реакций, происходящих в них, энергия водорода превращается в электрическую энергию;
  • Система охлаждения топливных элементов;
  • Преобразователи постоянного тока DC/DC. Регулируют напряжение постоянного тока;
  • Тяговый электродвигатель;
  • Аккумуляторные батареи;
  • Система охлаждения электроники.

Принцип работы автобуса, работающего на водороде, заключается в следующем:

Водородный автобус подъезжает к специально оборудованной для этой цели заправочной станции, где в течении буквально 3-5 минут заправляется водородом. Емкости для водорода обычно расположены на крыше автобуса.

Затем газ поступает в топливные элементы – электрохимические устройства, где энергия водорода преобразуется в электрическую энергию. Полученная таким образом электроэнергия, пройдя через блок преобразователей, питает тяговый электродвигатель, который приводит в движение водородный автобус. Вместо обычного электромотора в водородном автобусе может быть установлен  электропортальный задний мост с двумя бортовыми мотор-редукторами.

Кроме того, в этом автобусе имеется одна или две аккумуляторные батареи. Они служат в качестве дополнительного источника электроэнергии. Заряжаются они как от водородных топливных элементов, так и от рекуперативной тормозной системы, которая начинает вырабатывать электричество при торможении водородного автобуса.

Основные проблемы с получением «чистого» водородом на текущий момент

На сегодняшний день существует несколько основных способов получения водорода из разных видов сырья.

Основные технологии, применяемые для получения водорода на текущий момент таковы:

  • Паровая конверсия природного газа (метена, попутного нефтяного газа);
  • Риформинг нефти и жидких нефтепродуктов;
  • Газификация угля;
  • Электролиз воды.

В разработке сейчас находятся еще несколько способов получения водорода. Но они пока не получили широкого распространения.

Если исходить из современных концепций борьбы за сохранение окружающей среды, то первые три способа получения водорода (из природного газа, нефти и угля) не являются экологически чистыми. Одним из побочных продуктов, выделяемых в процессе получения водорода этими способами, является углекислый газ. А он, как уже упоминалось выше, способствует образованию «парникового эффекта».

Из всех перечисленных выше способов получения водорода, только четвертый можно считать условно экологически чистым. Это – электролиз воды.

Он заключается в том, что воздействуя на дистиллированную воду электрическим током, ее можно разложить на водород и кислород:

2H2O = 2H2 + O2

Однако, я не зря назвал этот способ условно чистым. Ведь электрический ток, с помощью которого вода разлагается на составляющие, может вырабатываться на электростанциях, работающих на газе, нефтепродуктах или угле. А это, как известно, связано с выделением углекислого газа, негативное влияние которого на окружающую среду, нами было упомянуто выше. Поэтому и водород, выделяемый от воздействия такого электричества, нельзя считать полностью «чистым».

 А можно ли получить абсолютно «чистый» водород? Можно, если электричество для электролиза будет поступать от электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ). К таким источникам относятся солнце, ветер, приливы и отливы, геотермальные источники (рис. 3)

Рис. 3

Водородный автобус сегодня и завтра

Как складывается ситуация с водородными автобусами в мире сегодня и что их ждет в ближайшем будущем?

Отвечая на этот вопрос, хочу ограничиться лишь перечнем тех производителей, которые наиболее преуспели на данный момент в решении этой проблемы.

1) Toyota (Япония)

Водородный автобус Toyota Sora. Фото из Яндекс картинки

2) Van Hool (Бельгия)

Водородный автобус Van Hool A330 Fuel Cell. Фото из Яндекс Картинки
Водородный автобус Van Hool Exqui.City Fuel Cell. Фото из Яндекс Картинки

3) Geely Yuan Cheng (Китайская Народная Республика)

Водородный автобус Geely Yuan Cheng F12. Фото из Яндекс Картинки

4) Wrightbus (Великобритания)

Двухэтажный водородный автобус Wrightbus. Фото из Яндекс Картинки

5) Solaris (Польша)

Водородный автобус Solaris Urbino 12 Hydrogen. Фото из Яндекс Картинки

Не осталась в стороне от решения этой актуальной на сегодняшний день темы и Россия.

Известный производитель грузовиков и автобусов «КАМАЗ» планирует выпустить свой первый опытный образец водородного автобуса уже 2023 году. В этом же году, при наличии достаточного количества заказов, это предприятие планирует приступить и к серийному выпуску таких автобусов.

А следующим шагом должно стать создание в России  поезда, работающего на водороде. Кстати, недавно мной была опубликована статья на эту тему.

В заключении

Смогут ли водородные автобусы в ближайшее время полностью заменить обычные, работающие на бензине и солярке? Конечно – нет!

На сегодняшний день слишком много технологических и экономических вопросов, касающихся использования на транспорте водородного топлива, остается не решенными.

А вот в более отдаленной перспективе все-таки есть шанс, что эти вопросы будут решены. Но только в том случае, если человечество найдет способы с наименьшими затратами  получать, транспортировать и хранить «чистый» водород в достаточном количестве.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Top