Автомобили на водороде: ДВС против топливных элементов
Исследования в области использования водорода в качестве топлива для автомобилей ведутся не первый год. Практически все ведущие автомобилестроители самостоятельно или совместно с другими компаниями проводят разработки и испытания в этой области. И в своем большинстве, все исследования сводятся к двум наиболее успешным и перспективным технологиям использования водорода в качестве топлива для автомобилей. Одна из них — замена, полная или частичная, традиционного топлива водородом, при этом на автомобиле остается двигатель внутреннего сгорания. Вторая — использование вместо двигателя внутреннего сгорания электродвигателя, питание которого будет проводиться за счет энергии, вырабатываемой в водородных топливных элементах.
Первая технология имеет больше сторонников среди грандов автомобилестроения. По тропе «водородных топливных элементов» пошли такие компании как американские Ford и General Motors, японские Toyota, Honda, Nissan, большинство европейских производителей. Приверженцами второй технологии — двигателей внутреннего сгорания с водородом в качестве топлива являются BMW и Mazda.
Преимущества и недостатки водородных топливных элементов
Основным компонентов концепт-каров являются водородные топливные элементы — генераторы электричества, использующие водород. Электроэнергия вырабатывается с процессе физико-химических реакций в топливном элементе и используется для обеспечения работы электродвигателя.
Преимуществом водородных топливных элементов является замена двигателя внутреннего сгорания, обладающего далеко не идеальным коэффициентом полезного действия, электродвигателем.
Электродвигатель намного проще обслуживать, его характеристики, такие как приемистость, мощность на единицу массы и другие, намного выше, чем у двигателей внутреннего сгорания. Кроме того — меньше трущихся деталей, нет необходимости в дорогостоящих элементах для систем топливоподачи, смазки, охлаждения, сложной трансмиссии. Немаловажным фактором является гораздо меньший уровень шума, издаваемого электродвигателями при работе.
В сравнении с двигателями внутреннего сгорания, работающими на водороде данная технология более безопасна. К преимуществам технологии водородных топливных элементов относятся и высокая экологичность — ведь в процессе работы выделяются всего один элемент — обычная вода. Правда специалисты обычно умалчивают факт необходимости утилизации отработавших топливных элементов…
Из негативных факторов — необходимость наличия вдобавок к водородным топливным элементам мощных аккумуляторов, преобразователей тока, вес и габариты которых немалые. В конечном итоге вес автомобиля на водородных топливных элементах получается несколько выше, чем у автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, которые могут работать на водороде, а свободного места в них меньше.
Не в пользу водородных топливных элементов играет и стоимость этих элементов — на данный момент она довольно высока.
Основные достоинства и недостатки двигателей внутреннего сгорания на водороде
Как было сказано выше, масса автомобилей, использующих водород в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания значительно ниже, чем у конкурентов. А вот полезный объем багажных отделений, несмотря на необходимость установки топливных баков для водородного топлива — больше. В конечном итоге масса и объем двигателя внутреннего сгорания, дополнительного бака для водорода, традиционной трансмиссии и топливной системы меньше, чем масса и габариты электродвигателя, мощных аккумуляторов, преобразователей тока, редукторов.
Серьезным преимуществом является и возможность использования в качестве топлива не только водорода, но и традиционных видов топлива. Правда за это приходится расплачиваться необходимостью иметь два топливных бака. Однако внедрять такую технологию в «массы» будет проще — это факт.
Из негатива — низкая взрыво- и пожароопасность.
Нерешенным является и вопрос о баках для водорода. Инженеры изобрели несколько способов хранения водорода — металл-гидридные аккумуляторы, баки для хранения под высоким давлением или в сжиженном виде. У каждого из способов есть преимущества и недостатки, однако технологии не стоят на месте, и рано или поздно приемлемый вариант будет найдется.
Какой из двух вариантов, водородные топливные элементы или двигатели внутреннего сгорания, работающие на водороде или водородно-бензиновой смеси, окажется экономически и технически наиболее перспективным пока не ясно: исследования в данной области продолжаются…
