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

От чего умер Ленин? От чего умер Ленин?

На момент смерти Ленину было всего 53 года. На здоровье он никогда не жаловался

Дилетант
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
Лена Горностаева Лена Горностаева

Какую часть мужского тела Лена Горностаева считает самой сексуальной?

Playboy
Памятка на зиму: как выбрать пуховик Памятка на зиму: как выбрать пуховик

Что нужно учесть и на что обратить внимание при выборе пуховика

Esquire
Великая стена Великая стена

Защитить Европу от затопления с помощью самой большой дамбы в истории

Огонёк
Сила ничегонеделанья Сила ничегонеделанья

Время в нашем мире стало дефицитным товаром: большинству его не хватает

Psychologies
Вагон наличных Вагон наличных

Физик из России заработал $90 млн на азиатских заемщиках

Forbes
Город из трех букв Город из трех букв

За что любят Дно его жители

Огонёк
Инвестиционный кодекс для всех, помощь для избранных Инвестиционный кодекс для всех, помощь для избранных

Правительство подготовило масштабный закон о стимулировании инвестиций в России

Эксперт
Икра с огнем Икра с огнем

Где она, там праздник — если, конечно, вы не ошиблись в выборе баночки

Добрые советы
Тимоти Шаламе: «Главное – оставаться самим собой» Тимоти Шаламе: «Главное – оставаться самим собой»

Тимоти Шаламе – о взрослении, актерских принципах и ностальгии

Cosmopolitan
Философский камень, или немного sapientia ex cupro Философский камень, или немного sapientia ex cupro

Идеи вечной жизни, молодости и излечения от всех болезней не умерли

Наука и жизнь
Ошибки на пути к карьерным высотам Ошибки на пути к карьерным высотам

Почему гореть на работе и читать бизнес-литературу - прошлый век?

Cosmopolitan
Инофизики и инолирики. Почему иностранных агентов становится все больше — и не только в России Инофизики и инолирики. Почему иностранных агентов становится все больше — и не только в России

Госдума продолжает отгораживать россиян от разлагающего влияния из-за рубежа

СНОБ
Алкоголизм предложили лечить небольшими дозами наркотика Алкоголизм предложили лечить небольшими дозами наркотика

Кетамин поможет лечить зависимость от алкоголя, ослабляя воспоминания о прошлом

Популярная механика
Как не допустить синдрома самозванца у ребенка Как не допустить синдрома самозванца у ребенка

В современном обществе дети больше взрослых страдают от синдрома самозванца

Psychologies
Новый год в компании: о чем стоит договориться с подростком Новый год в компании: о чем стоит договориться с подростком

Нашим детям хочется организовать и встретить праздник в компании друзей

Домашний Очаг
Турецкий берег и экотропы: как и куда путешествует поколение Z Турецкий берег и экотропы: как и куда путешествует поколение Z

Поезда вместо самолетов, отказ от сувениров и маршруты по геотегам Instagram

РБК
Аарон Джеймс: Кто такие мудаки и как с ними общаться. Отрывок из книги Аарон Джеймс: Кто такие мудаки и как с ними общаться. Отрывок из книги

Психолог собрал эссе ведущих ученых, философов и писателей на предмет глупости

СНОБ
Следи за собой Следи за собой

Статистика знает все обо всех, но ничего не скажет о конкретном человеке

Популярная механика
Фотоистория: пассажиры московского метро Фотоистория: пассажиры московского метро

Самые первые и самые последние посетители Московского метрополитена

Esquire
Почему иллюзия богатства, успеха и красивой жизни по‑прежнему хорошо продается — на примере историй главных аферистов 2010-х Почему иллюзия богатства, успеха и красивой жизни по‑прежнему хорошо продается — на примере историй главных аферистов 2010-х

Пусть их истории фейк, зато люди сопереживают и любят их по-настоящему

Esquire
Скорая эмоциональная помощь: как поддержать мужчину, а как женщину Скорая эмоциональная помощь: как поддержать мужчину, а как женщину

Как помочь человеку справиться с эмоциональной болью

Psychologies
Правила жизни Эда Харриса Правила жизни Эда Харриса

Американский актер и кинорежиссер. Четырехкратный номинант на премию «Оскар

Esquire
Инновации в молоке Инновации в молоке

Российский рынок молочной продукции продолжает перестраиваться

РБК
Святой Людовик и Бани Святой Людовик и Бани

На портрете адмирала графа Гейдена изображен совершенно другой человек

Дилетант
Гвозди бы делать Гвозди бы делать

«Тех-Креп» - крупный игрок на рынке крепежей в России

Эксперт
«Желтые жилеты»: революция на развязке «Желтые жилеты»: революция на развязке

Технологии, цели и причины самого массового протеста Европы

Русский репортер
Какое будущее ждет «Формулу-1»? Какое будущее ждет «Формулу-1»?

«Формула-1» отметила 70-летний юбилей. Не пора ли ей на пенсию?

GQ
Почему все вокруг помешались на токсичности? Почему все вокруг помешались на токсичности?

И как слово «токсичный» помогает нам во всех своих бедах винить всех вокруг

GQ
Открыть в приложении