Недавно стал доступен для заказа первый в мире электрический внедорожник, который получает электричество не из литий-ионных аккумуляторов, а из водорода. Водород уже несколько десятилетий считается перспективным источником энергии. И, кажется, в последние годы развитие соответствующих технологий только оживился – в новостях регулярно появляются сообщения о новых достижениях водородной энергетики. Однако действительно ли водород является технологической революцией, а может это обычный хайп?
Водород уже много лет тестируют в такси, грузовиках, лодках, фургонах, автобусах, самолетах. Перспективным это топливо считается потому, что оно выбрасывает в атмосферу воду.
Революция вот-вот и так десятилетиями
Особенно активно тему водородной энергетики начали разрабатывать в начале 2000-х годов. Они предсказывали, что водород быстро вытеснит другие типы топлива в транспортной индустрии, особенно на автотранспорте.
Но водородная революция осталась фантазией и этому существует несколько причин. Главное – это инфраструктура – водород требует совершенно новых систем изготовления, транспортировки, использования.
Підписуйтесь на наш канал в Telegram: https://t.me/techtodayua
А еще водород – это топливо быстрого потребления. Например, водородный баллон автомобиля опустеет где-то за неделю даже если машина все время стояла. Водород – это газ, а сжижать его можно только при криогенных температурах. Какой бы хорошей не была теплоизоляция баллона, тепло атмосферы все равно нагреет водород внутри. Давление в баллоне будет повышаться и для предотвращения разрушения баллона защитный клапан будет выпускать излишки водорода в воздух.
Последняя причина – уже коммерчески доступны мощные и емкостные аккумуляторы. Их можно заряжать с помощью имеющейся инфраструктуры, а также для них проще построить новую инфраструктуру.
Может, революция все-таки будет
Существующие литий-ионные батареи вплотную приблизились к своему максимуму, а новые аккумуляторные технологии еще далеки от коммерческого использования. Энтузиасты водородной энергетики снова вспомнили о нем.
Распространения водородного топлива может произойти с другой стороны, чем ожидается. Не из легких частных автомобилей, а с тяжелого транспорта. Например, тяжелая дорожная техника – экскаваторы, бульдозеры, — сегодня также пробуют конвертировать в электротранспорт. Однако их батареи весят по несколько тонн, обеспечивая недолгое время работы. Водородный бак на такой технике будет весить значительно меньше.
Грузовики и автобусы также пытаются электрифицировать, но вес батареи в них приближается к максимальной полезного веса.
Власть воспринимает водород серьезно
Германия планирует инвестировать 7 млрд евро в сеть водородных заправок. Страна хочет стать лидером на водородном рынке.
Евросоюз в целом не хочет отставать – Еврокомиссия в ближайшее время готовится опубликовать стратегию развития водородных технологий. Идея в том, чтобы евро стало такой же международной валютой на водородном рынке как доллар США на рынке нефти.
Водород на самом деле не экологический
Когда говорят о выбросах водорода на транспорте – вспоминают только воду, которая получается в результате химической реакции с кислородом. Однако у воздуху кислорода лишь 21%, а остальные-другие газы.
При сжигании водорода в двигателе внутреннего сгорания или в котлах электростанций эти газы также соединяются с водородом, генерируя вредные вещества, например, NOx, CO, CO2, CH.
Водород также не добывают экологически чистым методом – разложением воды на водород и кислород при пропускании через нее электрического тока (электролиз). Этот метод требует больше энергии, чем потом можно получить от обратного сочетания водорода и кислорода.
В промышленных масштабах водород добывают из природного газа, значительная часть которого является метаном. Метан, в свою очередь, — главный парниковый газ. Он в 30 раз больше создает парниковый эффект, чем назначен на должность главного фактора парникового эффекта газ CO2.
Водородные топливные ячейки
Из водорода можно добывать электроэнергию, не сжигая его. Подобное позволяют топливные ячейки, в которых водород соединяется с кислородом без сгорания.
Однако эта технология предлагает низкую эффективность — сначала нужно потратить энергию, получив водород, а затем потратить энергию, соединив водород с кислородом.
Илон Маск называет топливные ячейки ячейками для дураков, играя на созвучии английских слов fuel (фьюл – топливо) и fool (фул – дурак), а также cell (селл — ячейка) и sell (селл — продажи).
Эффективность водородного транспорта на топливных ячейках не превышает 22%. Электротранспорт имеет эффективность 73%. Это эффективность полной цепи — от начальной добычи энергии до ее попадания на колеса автомобиля.
Надежда для водорода
Сторонники водородной энергетики говорят, что водород можно добывать экологически электролизом воды и иметь экономическую выгоду. Для этого они предлагают использовать электричество из возобновляемых источников.
Они прогнозируют, что «зеленая энергетика» будет давать так много избыточного электричества, что ее можно будет без проблем использовать для разложения воды на водород и кислород.
Сторонники водородной энергетики также надеются, что со временем снизится стоимость топливных ячеек и переход на водородную энергию будет дешевле.
По материалам: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, climatechange.lta.org, BBC, cleantechnica.com
