Насколько оправданна ставка именно на водородный транспорт

ЭкспертРепортаж

«Водород взрывоопасен только в голове»

Пока запасной «бачок» из водородных топливных элементов занимает почти весь багажник экспериментального автомобиля. Фото Вероника Аюпова

Насколько оправданна ставка именно на водородный транспорт и за счет чего Россия могла бы стать значимым игроком на новом топливном рынке? Об этом рассказывает Юрий Добровольский, руководитель Центра компетенций по технологиям новых и мобильных источников энергии Института проблем химической физики РАН, где был создан первый российский автомобиль на водородном топливном элементе. Он был представлен публике на форуме «Открытые инновации» в октябре.

— Мы просто не могли не ответить на мировые тенденции. Но что касается нашей «Лады Калины», то пока это лишь демонстрация технологии, но не автомобиль. В чем идея? Устанавливается водородный топливный элемент — некий запасной «бачок», или, как еще его можно назвать, удлинитель пробега. Автомобиль едет на аккумуляторе, но во время движения этот аккумулятор подзаряжается от топливного элемента. Если на аккумуляторе вы ездили 100 километров, то топливный элемент позволяет увеличивать длительность пробега в полтора—три раза. Семь литров топлива хватает на 500 километров пробега. Причем в нашем случае вы можете выбирать: заправившись один раз и взяв запасной баллон, использовать только топливный элемент или попеременно с аккумулятором — в зависимости от задач.

Вот у японской Toyota Mirai концепция другая: она постоянно двигается на водороде. И хотя запас хода у нее втрое больше, чем у Tesla, ей требуется сеть заправок.

— Образец представлен, характеристики понятны, а что дальше?

— Главное — к нашему проекту был проявлен большой интерес, прежде всего со стороны среднего бизнеса. Подробности раскрывать не стану, но в ближайшие полгода мы планируем заключить первые контракты на производство. До этого — в феврале будущего года — пройдут полигонные испытания, а летом 2020 года установка сможет получить статус предсерийного образца для первых коммерческих легковых электромобилей.

— Насколько оправдан переход на водород с экономической точки зрения? Чего здесь больше — стремления угодить тренду на «зеленую» энергетику или действительной выгоды использования нового топлива?

— Да, на нынешнем уровне развития технологий водород дорог и транспорт на традиционном ДВС сейчас стоит в разы дешевле любого другого. Но здесь побудительный порыв сталкивается с экономикой. Наступает момент, когда придется ответить на вопрос: готовы ли мы платить за уют, комфорт, чистоту и здоровье? Судя по всему, почти готовы. К тому же КПД топливного элемента — 60 процентов, а лучшего ДВС — 30–35 процентов.

Мы стали более ответственными. Я не сторонник того, что в глобальном потеплении виноват только человек. Скорее это циклический геологический процесс. Впрочем, это не отменяет всего остального, тем более что стремление к экологии — это полезно, и хорошо, что мы об этом задумались.

Любой транспорт, который в качестве двигателя использует электромотор, является электрическим. И водородный, и аккумуляторный, и даже на суперконденсаторах. Важно, что они движутся на электричестве и нет процесса сгорания.

Почему до последнего времени электромобили проигрывали? Из-за несовершенства аккумуляторов. Перелом и в сознании, и в аккумуляторах произошел где-то в конце 80-х — начале 90-х годов. Самый хороший свинцовый аккумулятор — это 40 ватт-часов на килограмм. А самый плохой литий-ионный имеет энергоемкость 100 ватт-часов на килограмм — сразу более чем в два раза мощнее.

И перелом этот связан не с автомобилями, а вот с этим устройством. (Показывает на смартфон.) Как только мы поняли, что огромную батарею с телефоном носить, мягко говоря, неудобно, началась работа над эффективными батареями. В итоге появились литий-ионные батареи.

Юрий Добровольский верит в интерес бизнеса к электромобилям на водороде. Фото Вероника Аюпова

— Вот и выход — разве не так? Ставьте такую батарею на автомобили, и вопрос решен. 

— Критически плохо то, что она очень долго заряжается. И что бы нам ни рассказывали про быстрые зарядки, такой аккумулятор всегда будет долго заряжаться. Причем чем быстрее вы его заряжаете полностью, тем меньше он живет. Это физический процесс, который невозможно отменить никакими инженерными хитростями. Во-вторых, он довольно тяжелый: по сравнению с ДВС и запасом бензина раз в десять тяжелее. Показатель мощности аккумулятора, который автостроители приняли для себя как идеальный — 600 ватт-часов на килограмм. Это было бы сравнимо с запасом хода ДВС (500–600 километров).

Но этого нет и, более того, даже не ожидается. Но почему мы все равно говорим о плюсах аккумуляторных электромобилей? Да потому, что зарядиться можно везде. Если вы были в Норвегии, то там чуть не каждом столбе есть розетка бесплатная. В развитых странах инфраструктура для этого не просто готова, она еще и понятная, дешевая и везде, где есть электричество, может быть применима. Но если вам предстоит далеко ехать и перевозить много груза, то заряжаться предстоит через каждые пять-шесть часов.

Основная величина, которой мы с вами сейчас оперируем, — энергоемкость. И давайте сравнивать. Самый хороший сейчас электроаккумулятор — 150 ватт-часов на килограмм (как в Tesla). А самый плохой топливный элемент — 700 ватт-часов на кило. При этом по времени зарядка водородом занимает столько же, сколько зарядка бензином: две-три минуты.

— Именно этим и объясняется ставка на водород?

— Разумеется, потому что энергоемкость огромная. Баллон плюс топливный элемент — и у вас получается идеальное сочетание по энергоемкости и мощности.

Можно по-разному сконструировать систему. Всегда, если есть топливный элемент, в паре с ним мы ставим аккумулятор. Вне зависимости от того, работает автомобиль от аккумулятора или вам нужен резервный источник питания. Есть два крайних случая — чистый электромобиль и почти чистый водородный автомобиль. Но на самом деле делают либо небольшой топливный элемент, который дозаряжает аккумулятор, либо большой, на котором ездят, а аккумулятор используют, чтобы снимать пиковые нагрузки. Все зависит от задач, которые вы пытаетесь решить, устанавливая ту или иную конструкцию.

— Считается, что водород взрывоопасен и это тормозит развитие энергетики на его основе…

— Мы себе вбили в голову, что водород — одно из самых опасных веществ в природе. Откуда у нас эта боль? Память катастрофы дирижабля «Гинденбург» дает о себе знать? Тогда напомню, что в 1937 году из 97 человек, находившихся на борту, погибло 35. Трагический факт, не спорим. Но если бы вместо водорода был, скажем, керосин, то не выжил бы никто! Взорвать в открытом помещении или транспорте водород практически невозможно. Зажечь — да, это я по своему опыту школьного учителя знаю, но чтобы взорвать — это надо очень постараться или долго тренироваться.

Мы в Центре делаем свои беспилотники-дроны, которые, бывает, тоже падают. Так вот, горение топливных элементов мы видели, а взрыв — нет. Так что, если резюмировать, водород опасен, как любое энергоемкое вещество. Но бензин или керосин гораздо более опасны, хотя бы потому, что их легче взорвать.

— Может ли России занять сколько-нибудь значительную долю на водородном рынке?

— Почему нет? Мы, как ни крути, в любом случае являемся поставщиками сырья. А для получения водорода есть как минимум три способа: электролиз (самый чистый и дорогой способ), конверсия природного газа (самый дешевый и грязный) и получение синтез-газа (СО + Н2), из которого выделяют метанол и водород. Все три способа в России присутствуют, остается только решать, какой из них и для чего использовать.

Но хорошо бы продавать не просто сырье, а продукт с более или менее высокой степенью переработки и добавленной стоимости. Например, цена водорода может быть сравнима с ценой природного газа. При правильной постановке производства мы можем получать не «зеленый», а скажем, «голубой» водород, при производстве которого нет выбросов СО2. Это происходит, если получать водород как продукт побочного производства другого ценного вещества, например метанола.

— Но возникает вопрос сложности транспортировки…

— Сложности есть, но они вполне преодолимы и частично уже решены. В частности, у нас до сих пор считается, что баллон высокого давления возить опасно. Скажу честно, что сжиженный природный газ транспортировать не менее опасно. Вот вам пример: когда наши ракеты летали на водороде, его вполне успешно возили из подмосковной Балашихи в Казахстан. А это 70-е годы прошлого века.

Если говорить о транспорте, то сейчас делают очень хорошие баллоны. Для их изготовления используют углепластик. Сам баллон устроен так: очень тонкая (микронная) пленочка из металла, на которую намотана углеродная нить и эпоксидка. Проблема решена, потому что эти баллоны выдерживают давление до 1500 атмосфер. Но их и до этой отметки не накачивают, а примерно до 700. Больше просто не нужно, так как на объем это влияет мало.

И потом, ответ на вопрос, как именно перевозить водород, зависит от целей его использования. Для топливных элементов, например, нужен чистый водород, при минимуме примесей, поэтому в этом случае возможен или сжиженный вид, или компримированный (сжатый).

Если говорить о транспортировке по трубопроводам, то все просто: закачиваем в существующую систему водород до определенного значения, а полученную на выходе смесь сжигаем. Смысл в том, что она более энергоэффективная и более чистая, так как выбросы сокращаются.

С разделением смеси на конце трубы вопрос сложный. Нужно подсчитывать, но однозначно можно сказать, что этот процесс недешевый. К тому же «загрязненный» метаном водород необходимо чистить, а это новые затраты.

То же самое относится к транспортировке в любой смеси, например с аммиаком. Да, это дешево, поскольку аммиак перевозится в жидком состоянии, но разделение стоит денег, причем немалых.

По-моему, наиболее предпочтительный способ — перевозка водорода либо в сжиженном, либо в компримированном виде (в баллонах).

 Беседовал Сергей Куликов

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Кризис, к которому мы готовы Кризис, к которому мы готовы

Первые оценки нефтяного кризиса оказались сильно преувеличенными

Эксперт
Как модные бренды интегрируются в киберспорт Как модные бренды интегрируются в киберспорт

Индустрию киберспорта оценивают в сотни миллионов долларов

GQ
Первый хочет стать главным Первый хочет стать главным

Мир готовится к глобальному энергетическому переходу

Эксперт
Один за всех Один за всех

Школьник из Улан-Удэ Даниил Поздняков снова пришел близким на помощь

StarHit
В гуще народной жижи В гуще народной жижи

Ученые проводят первое масштабное изучение российской грязи

Огонёк
Мои университеты. Как женщины продвигали высшее образование в России Мои университеты. Как женщины продвигали высшее образование в России

Борьба за допуск женщин к высшему образованию началась в XIX веке

Forbes
«Прошлым можно гордиться, но им нельзя жить» «Прошлым можно гордиться, но им нельзя жить»

Каков запас конкурентоспособности у отечественной космической отрасли?

Огонёк
Сколько зарабатывают российские фигуристы: признания Елизаветы Туктамышевой (видео) Сколько зарабатывают российские фигуристы: признания Елизаветы Туктамышевой (видео)

О призовых, гонорарах и зарплатах спортсменов в российском фигурном катании

Maxim
Новые тесты водителей «на алкоголизм»: как они работают и будут ли работать Новые тесты водителей «на алкоголизм»: как они работают и будут ли работать

Минздрав подготовил поправки, которые делают тесты на наркотики обязательными

Популярная механика
Как сделать откат системы Windows 7: простые и сложные способы Как сделать откат системы Windows 7: простые и сложные способы

Рассказываем, как откатить систему до предыдущего (рабочего) состояния.

CHIP
10 лет, которые потрясли мир 10 лет, которые потрясли мир

Какими были 2010‑е и что после себя оставят?

Glamour
Авто года 2019 Авто года 2019

Человечество продолжает совершенствовать главный транспорт планеты Земля

GQ
Свадьба как прикрытие: геи, которые заключали брак с противоположным полом Свадьба как прикрытие: геи, которые заключали брак с противоположным полом

В 1920-е у актеров был шанс на известность, если они соответствовали стандартам

Cosmopolitan
1, 2, 3 и 4: диета по группе крови 1, 2, 3 и 4: диета по группе крови

Индивидуальный подход в похудении? Попробуйте диету по группе крови

Cosmopolitan
5 ключей, чтобы победить внутреннего врага 5 ключей, чтобы победить внутреннего врага

Пора спросить себя, не завелся ли у нас внутренний враг, и разобраться с ним

Psychologies
Вам срочно нужно пройти курс массажа Вам срочно нужно пройти курс массажа

Лучшее, что может случиться с вами зимой

GQ
Рю Мураками: Фатерлянд. Отрывок из романа Рю Мураками: Фатерлянд. Отрывок из романа

В книге Рю Мураками «Фатерлянд» экономика Японии рушится из-за падения доллара

СНОБ
Почему некоторые чувствуют, что не заслуживают счастья? Почему некоторые чувствуют, что не заслуживают счастья?

Откуда берется это ощущение — «я недостоин хорошей жизни/благополучия»?

Psychologies
Пожилых ожидает рост материального расслоения Пожилых ожидает рост материального расслоения

Эксперты представили долгосрочный прогноз благосостояния российских пенсионеров

РБК
Умчи меня, олень… Умчи меня, олень…

Уже запланировала предновогоднюю генеральную уборку?

Cosmopolitan
Просто перестаньте считать, что кто-то вам что-то должен Просто перестаньте считать, что кто-то вам что-то должен

В фильме «Джокер» видно, как человеческая жизнь подвергается толчкам

GQ
Почему после удачных свиданий мужчины перестают звонить? Почему после удачных свиданий мужчины перестают звонить?

Почему ваши с партнером ожидания могут не совпадать?

Psychologies
Вселенная известная и неизвестная Вселенная известная и неизвестная

Некоторые вопросы об устройстве Вселенной уже имеют ответы

Наука и жизнь
Код да Винчи Код да Винчи

Фигура гения Возрождения до сих пор остается окутанной завесой тайны

Караван историй
Бывший миллиардер Ноготков назвал семь причин, погубивших его бизнес-империю Бывший миллиардер Ноготков назвал семь причин, погубивших его бизнес-империю

Максим Ноготков рассказал о причинах, которые разрушили его бизнес

Forbes
Дмитрий Дибров «Моя задача – продлить жене детство!» Дмитрий Дибров «Моя задача – продлить жене детство!»

Шоумен откровенно рассказал о порядках в доме

StarHit
Сила есть Сила есть

Создание одной из самых успешных франшиз без магии, вероятно, не обошлось

Вокруг света
Максим Радугин. Большой романтик Максим Радугин. Большой романтик

Узнавать на улицах впервые стали после «Принцессы цирка»

Караван историй
Не туда заехали? Не туда заехали?

Куда ехать, а куда не стоит отправляться на новогодние каникулы?

Лиза
Изабель Юппер Изабель Юппер

Возможно, перед вами лучшая актриса мира

Elle
Открыть в приложении