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

Микробы от похмелья Микробы от похмелья

Бактерии, которые способны утилизировать алкогольный токсин в кишечнике

Популярная механика
Саймон Столенхаг: Байки из петли. Отрывок из книги Саймон Столенхаг: Байки из петли. Отрывок из книги

Саймон Столенхаг известен своими постапокалиптическими работами

СНОБ
Первый хочет стать главным Первый хочет стать главным

Мир готовится к глобальному энергетическому переходу

Эксперт
Сергей Измалков: «Это точно не про колхоз» Сергей Измалков: «Это точно не про колхоз»

Сергей Измалков об экономике шеринга и тренде на совместное потребление

РБК
Рафаэль высшего ткачества Рафаэль высшего ткачества

Ватикан показал гобелены великого живописца

Огонёк
Сколько раз в неделю надо заниматься сексом? Мнение ученых и главные мифы Сколько раз в неделю надо заниматься сексом? Мнение ученых и главные мифы

Есть ли какое-то универсальное число для занятий сексом

Playboy
Переговоры между военными делегациями КНДР и Республики Корея Переговоры между военными делегациями КНДР и Республики Корея

Пханмунчжом, 1983 год

Дилетант
Трудности перевода: как британский профессор бизнес-этики 30 лет наблюдает за русскими предпринимателями Трудности перевода: как британский профессор бизнес-этики 30 лет наблюдает за русскими предпринимателями

Британский профессор Том Роулинс переехал в Россию почти 30 лет назад

Forbes
Ненастоящий царь Ненастоящий царь

В отечественной традиции свергнутый правитель воспринимается как слабый

Дилетант
Дружественные виды Дружественные виды

Вся жизнь — борьба, но есть в ней место и для сотрудничества

Вокруг света
Гийом Мюссо: Тайная жизнь писателей. Отрывок из книги Гийом Мюссо: Тайная жизнь писателей. Отрывок из книги

Отрывок из книги Гийома Мюссо «Тайная жизнь писателей»

СНОБ
Первая скрипка Первая скрипка

Светлана Сурганова рассказывает о своём новом проекте и отношении к рэпу

OK!
Худой психопат и толстый политик: Кристиан Бейл и все его трансформации в кино Худой психопат и толстый политик: Кристиан Бейл и все его трансформации в кино

Посмотрим, как Кристиан Бейл менялся для разных фильмов

Cosmopolitan
Заплатите за нематериальное. Чем грозит бизнесу новая атака на офшоры Заплатите за нематериальное. Чем грозит бизнесу новая атака на офшоры

Тренд по борьбе с выводом нематериальных активов в офшоры набирает обороты

Forbes
Космические струны, кротовые норы и черные дыры: что ученые знают о путешествиях во времени и телепортации Космические струны, кротовые норы и черные дыры: что ученые знают о путешествиях во времени и телепортации

Как путешествия во времени и телепортация выглядят с точки зрения науки?

Forbes
Галина Боб: «Мужу пора вручать «Оскар»!» Галина Боб: «Мужу пора вручать «Оскар»!»

Галина Боб поделилась, почему не хочет отдавать сыновей в детский сад

StarHit
От От

Все меры по защите автомобиля можно разделить на три основные группы

Популярная механика
Юлия Хлынина: «Компромисс для меня означает проигрыш» Юлия Хлынина: «Компромисс для меня означает проигрыш»

Юлия Хлынина никогда не встречала мужчин, стремящихся запереть в золотой клетке

Караван историй
Русская дигитализация Арабских Эмиратов Русская дигитализация Арабских Эмиратов

Как заработать на рынке Арабских Эмиратов: рассказывает директор iiko

Эксперт
Как правильно пить самбуку? Лучшие способы — с поджиганием и не только Как правильно пить самбуку? Лучшие способы — с поджиганием и не только

У этого напитка есть несколько интересных вариаций употребления

Playboy
На здоровье На здоровье

Как инвестирует частный фонд, специализирующийся на медицинских проектах

Forbes
Леон Фелипе Леон Фелипе

Леон Фелипе - нормальный трагический поэт, обычный такой гений

Дилетант
Что такое омологированные шины и зачем их покупать? Что такое омологированные шины и зачем их покупать?

Что такое омологированные шины и чем они отличаются от премиальных

Esquire
«Свинг укрепил мои отношения с мужем»: откровенная история одной пары «Свинг укрепил мои отношения с мужем»: откровенная история одной пары

Алена и ее муж Саша вместе уже 11 лет, у них есть дети, работа и маленькая тайна

Cosmopolitan
Сломать меч, восстать из гроба: 10 киноклише, невозможные в реальности Сломать меч, восстать из гроба: 10 киноклише, невозможные в реальности

Сюжетные ходы, которые невозможно повторить в реальности

РБК
Электрокамины: есть ли в них смысл и стоит ли покупать? Электрокамины: есть ли в них смысл и стоит ли покупать?

Многие без ума от электрических каминов, но некоторым они не нравятся

CHIP
Узнай, как сшить шторы своими руками Узнай, как сшить шторы своими руками

Ремонт набирает обороты или обуяла тяга к обновлению жилища?

Cosmopolitan
Юань на черный день: к чему приведет дедолларизация ФНБ Юань на черный день: к чему приведет дедолларизация ФНБ

В среднесрочной перспективе изменения валютной структуры ФНБ выглядит разумно

Forbes
На разрыве стихий На разрыве стихий

Марк Шагал в Музейном комплексе «Новый Иерусалим»

Огонёк
Сильный бренд Сильный бренд

«Звездные Войны» — огромная франшиза, проникнувшая во все сферы нашей жизни

Вокруг света
Открыть в приложении