АТТЕСТАТ ЗРЕЛОСТИ
АТТЕСТАТ ЗРЕЛОСТИ
ТЕНДЕНЦИИ: ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Что ж, можно сказать, такие машины закончили среднюю школу и заслужили «аттестат зрелости». Правда, чтоб стать реальными соперниками обычных автомобилей, предстоит еще получить «высшее образование», но повод подвести итоги уже есть.
Для начала – восстановим справедливость. По сути 1-ый электромобиль с литий-хлорным топливным элементом компании «Юнион Карбайд» представили публике еще ранее – 28 октября 1966 года. Это был «Джи-Эм Электровэн», в каком четыре из 6 мест съела энергетическая установка. Он даже развил благопристойную скорость 105 км/ч и мог катиться без дозаправки целых 200 км… Почему же мы ведем отсчет с «Некара»? Просто «Электровэн» был полностью непригоден для каких-то поездок, не считая демо, ведь мощность его энергетической установки составляла всего 5 кВт. Ну и жила она менее 1000 часов.
«Некар» же, хотя и его грузовой отсек полностью заняла 800-килограммовая энергоустановка, мог повытрепываться полностью авто мощностью – 50 кВт, так что шофер и пассажир не ощущали себя в городском потоке париями.
10 ЛЕТ СПУСТЯ
Сейчас по дорогам колесят «некары» с индексами 4а и 5. Они выполнены на базе «Мерседес-Бенца» А-класса, чья сэндвич-структура пола позволила упрятать топливные элементы под ногами пассажиров. Багажник версии 4а практически свободен: не считая сверхпрочного баллона, там осталось место для пары чемоданов. При всем этом припас хода составляет 450 км со скоростью до 140 км/ч. На «Некаре-5» баллонов с водородом нет совсем. Взрывоопасный газ производит реформер прямо на борту из метанола, который заливают в штатный бак. Одной заправки хватает на 400 км. Мощность «электростанции» – 75 кВт, а наибольшая скорость – 150 км/ч.
Что еще (и как) ездит сейчас на водороде? Ну, во-1-х, «Гидроген-3» на базе «Опеля-Зафира». Такие мини-вэны попадаются на улицах Берлина, Токио, Вашингтона и еще бог знает где с самыми обыкновенными местными номерами. Под сиденьями, которые пришлось малость приподнять, размещен криогенный бак с 68 л водянистого водорода: этого хватает на 400 км пробега. Мощность энергоустановки – 90 кВт, а при пиковой нагрузке – все 129 кВт! Скорость добивается 150 км/ч.
«Форд» снабдил топливными элементами собственный «Фокус», добавив ему индекс FCV (Fuel Cell Vehicle), и запустил на дороги Калифорнии. Водород сжат в баллоне до 250 атмосфер, что дает припас хода 160 км. Масса авто выросла до 1727 кг, так что 65 кВт могут разогнать таковой «Фокус» только до 130 км/ч.
Не отстают и жители страны восходящего солнца. «Тойота FCHV-4» катается по родным дорогам и южноамериканским хайвэям, пробегая от заправки до заправки по 250 км (давление в баллонах побольше – 350 атм). Мощность силовой установки – 90 кВт. Есть уже и FCHV-5 с реформером, модифицирующим в водород жидкое горючее. Подобные авто строят сегодня и «Хонда», и даже… ВАЗ.
Поездить в этих, пусть и допущенных на улицы городов, но все таки экспериментальных водородомобилях вам, почетаемый читатель, навряд ли получится, а вот проехаться на водородном автобусе – просто! «Небусы» от «Даймлер-Крайслера» прогуливаются по обыденным городским маршрутам в 10 европейских государствах. На их крышах лежат 150-литровые баллоны со сжатым до 300 атм водородом, которого хватает на 250 км. По ходовым качествам автобусы ни в чем же не уступают дизельным собратьям: спасибо 250 кв мощности. Это, но, еще не все – дополнительные 190 кВт зарезервированы для отопления, освещения и иных вспомогательных нужд.
Не считая этих «водоробусов», пассажиров уже вовсю возят «Цитаро», МАН, «Неоплан-8008FC». Публичный транПодвеска переводить на водород прибыльнее: автобусы намного дороже автомобилей, потому относительное повышение их цены за счет установки топливных частей не настолько приметно.
АТМОСФЕРЫ Либо ГРАДУСЫ?
Одна из основных заморочек водородомобиля – хранение припаса горючего на борту. Ее можно решить, получая газ прямо на борту (из бензина, метана, метанола, метабората натрия и т. д.). Чтоб возить припас газа, нужно сжимать его до сотен атмосфер или охлаждать практически до абсолютного нуля, когда водород становится водянистым. Все эти методы сегодня интенсивно проверяются на практике. Возникновение на части экземпляров «Гидрогена-3» баллонов, выдерживающих 700 (!) атм, позволило довести пробег до 400 км и тем уравнять его с способностями криогенного варианта, где снутри не настолько крепкого бака-термоса царствует стужа в –253°С.
Кстати, о морозе. Вначале у топливного элемента был совсем неприменимый для автомобиля температурный спектр работы: он начинался от 0°С. Конкретно тут в сегодняшнем году произошел прорыв: сотворен элемент, запускающийся при –20°С. В «Опеле-Гидроген-3» он выходит в данном случае на режим полной мощности всего за 30 с. Это уже что-то, по последней мере для Европы, Америки и Стране восходящего солнца.
Правда, РОДИВШАЯСЯ В СПОРЕ
Как всякая новенькая мысль, авто с топливными элементами сходу обрели и приверженцев, и врагов. Аргументы первых ординарны и понятны: никаких выхлопов, шума, прямого расхода ископаемых ресурсов. Оппонентам, но, тоже не откажешь в логике. Водорода (в свободном виде) либо метанола на Земле нет. Их нужно поначалу получить, а для этого затратить море энергии. Означает, выхлопы и расход ресурсов просто переместятся на фабрики по выработке водорода либо спирта?
Точку в затянувшемся споре должно поставить исследование Well to wheel, проведенное по инициативе «Дженерал моторс». Для начала исследователи уточнили характеристики современного евро автомобиля. По их воззрению, он должен:
– разгоняться до 100 км/ч за 12 с, а до 50 км/ч – за 4 с;
– разгоняться с 80 до 120 км/ч на высшей передаче за 15 с;
– обеспечивать ускорение 4,5 м/с2;
– одолевать 30-процентный подъем;
– развивать 180 км/ч;
– проходить без дозаправки 650 км.
Отчет ученых, скрупулезно просчитавших всю энергетическую цепочку от добычи (синтеза) горючего до колес едущего автомобиля, занимает более 500 страничек, но сущность наглядно представлена в одной-единственной диаграмме издержек, нужных для преодоления 1 км. Некие решения, еще не так давно считавшиеся многообещающими (к примеру, внедрение водорода, приобретенного электролизом либо разложением спирта), оказались совсем нерациональными. Общий же результат такой: максимум экономии – 15% – энергоресурсов дает водородомобиль, работающий на сжатом водороде, приобретенном «на стороне» из метана.
Сейчас оценим сравнительный вклад в парниковый эффект, от которого, как считают, происходят все климатические катаклизмы. Тут значимый выигрыш дают только машины, работающие на сжатом водороде, образовавшемся при перегонке древесной породы, либо на водянистом водороде, выделенном из воды за счет энергии ветра.
В конце концов, вспомним, что себестоимость электронного водородомобиля сейчас раз в 10 выше, чем обычного авто. Вывод: работы нужно продолжать, но чтоб гласить о серийном производстве таких машин, придется подождать, пока они закончат высшую школу... а в ЗР выйдет статья, посвященная 20-летию «Некара».
ЧТО Снутри?
1-ый топливный элемент соорудил на лабораторном столе в 1839 году британский физик сэр Уильям Роберт Гроув. Это просто ряд пробирок с впаянными в их платиновыми электродами. Открытой стороной пробирки были погружены в серную кислоту, а место над ней заполнял водород либо кислород. Оказалось, что такая система дает электронный ток (очень слабенький), при этом количество газа равномерно уменьшалось. Ах так оценил в 1887-м перспективы нового источника тока Вильгельм Оствальд: «Только задумайтесь, как поменяются промышленные районы! Ни дыма, ни сажи, ни паровых машин, никакого огня…»
Сейчас в водородомобилях употребляют в главном топливный элемент PEM (Proton Exchange Membrane) с протонообменной мембраной. Его реальный КПД добивается 60%, мощность – 250 кВт. Рабочая температура 0–80°С. Он похож на макет сэра Гроува наличием платинового катализатора, а отличается электролитом: заместо серной кислоты употребляют полимерную мембрану, пропускающую только протоны. На аноде молекула водорода распадается на четыре протона и четыре электрона. Протоны проходят на катод через мембрану, а электроны попадают туда же через внешнюю цепь, совершая попутно полезную работу в нагрузке. На катоде все собираются совместно и соединяются с кислородом, образуя водяной пар. Одна ячейка дает напряжение чуток наименее 1 В.
ТЕНДЕНЦИИ: ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Что ж, можно сказать, такие машины закончили среднюю школу и заслужили «аттестат зрелости». Правда, чтоб стать реальными соперниками обычных автомобилей, предстоит еще получить «высшее образование», но повод подвести итоги уже есть.
Для начала – восстановим справедливость. По сути 1-ый электромобиль с литий-хлорным топливным элементом компании «Юнион Карбайд» представили публике еще ранее – 28 октября 1966 года. Это был «Джи-Эм Электровэн», в каком четыре из 6 мест съела энергетическая установка. Он даже развил благопристойную скорость 105 км/ч и мог катиться без дозаправки целых 200 км… Почему же мы ведем отсчет с «Некара»? Просто «Электровэн» был полностью непригоден для каких-то поездок, не считая демо, ведь мощность его энергетической установки составляла всего 5 кВт. Ну и жила она менее 1000 часов.
«Некар» же, хотя и его грузовой отсек полностью заняла 800-килограммовая энергоустановка, мог повытрепываться полностью авто мощностью – 50 кВт, так что шофер и пассажир не ощущали себя в городском потоке париями.
10 ЛЕТ СПУСТЯ
Сейчас по дорогам колесят «некары» с индексами 4а и 5. Они выполнены на базе «Мерседес-Бенца» А-класса, чья сэндвич-структура пола позволила упрятать топливные элементы под ногами пассажиров. Багажник версии 4а практически свободен: не считая сверхпрочного баллона, там осталось место для пары чемоданов. При всем этом припас хода составляет 450 км со скоростью до 140 км/ч. На «Некаре-5» баллонов с водородом нет совсем. Взрывоопасный газ производит реформер прямо на борту из метанола, который заливают в штатный бак. Одной заправки хватает на 400 км. Мощность «электростанции» – 75 кВт, а наибольшая скорость – 150 км/ч.Что еще (и как) ездит сейчас на водороде? Ну, во-1-х, «Гидроген-3» на базе «Опеля-Зафира». Такие мини-вэны попадаются на улицах Берлина, Токио, Вашингтона и еще бог знает где с самыми обыкновенными местными номерами. Под сиденьями, которые пришлось малость приподнять, размещен криогенный бак с 68 л водянистого водорода: этого хватает на 400 км пробега. Мощность энергоустановки – 90 кВт, а при пиковой нагрузке – все 129 кВт! Скорость добивается 150 км/ч.«Форд» снабдил топливными элементами собственный «Фокус», добавив ему индекс FCV (Fuel Cell Vehicle), и запустил на дороги Калифорнии. Водород сжат в баллоне до 250 атмосфер, что дает припас хода 160 км. Масса авто выросла до 1727 кг, так что 65 кВт могут разогнать таковой «Фокус» только до 130 км/ч.
Не отстают и жители страны восходящего солнца. «Тойота FCHV-4» катается по родным дорогам и южноамериканским хайвэям, пробегая от заправки до заправки по 250 км (давление в баллонах побольше – 350 атм). Мощность силовой установки – 90 кВт. Есть уже и FCHV-5 с реформером, модифицирующим в водород жидкое горючее. Подобные авто строят сегодня и «Хонда», и даже… ВАЗ.
Поездить в этих, пусть и допущенных на улицы городов, но все таки экспериментальных водородомобилях вам, почетаемый читатель, навряд ли получится, а вот проехаться на водородном автобусе – просто! «Небусы» от «Даймлер-Крайслера» прогуливаются по обыденным городским маршрутам в 10 европейских государствах. На их крышах лежат 150-литровые баллоны со сжатым до 300 атм водородом, которого хватает на 250 км. По ходовым качествам автобусы ни в чем же не уступают дизельным собратьям: спасибо 250 кв мощности. Это, но, еще не все – дополнительные 190 кВт зарезервированы для отопления, освещения и иных вспомогательных нужд.Не считая этих «водоробусов», пассажиров уже вовсю возят «Цитаро», МАН, «Неоплан-8008FC». Публичный транПодвеска переводить на водород прибыльнее: автобусы намного дороже автомобилей, потому относительное повышение их цены за счет установки топливных частей не настолько приметно.
АТМОСФЕРЫ Либо ГРАДУСЫ?
Одна из основных заморочек водородомобиля – хранение припаса горючего на борту. Ее можно решить, получая газ прямо на борту (из бензина, метана, метанола, метабората натрия и т. д.). Чтоб возить припас газа, нужно сжимать его до сотен атмосфер или охлаждать практически до абсолютного нуля, когда водород становится водянистым. Все эти методы сегодня интенсивно проверяются на практике. Возникновение на части экземпляров «Гидрогена-3» баллонов, выдерживающих 700 (!) атм, позволило довести пробег до 400 км и тем уравнять его с способностями криогенного варианта, где снутри не настолько крепкого бака-термоса царствует стужа в –253°С.
Кстати, о морозе. Вначале у топливного элемента был совсем неприменимый для автомобиля температурный спектр работы: он начинался от 0°С. Конкретно тут в сегодняшнем году произошел прорыв: сотворен элемент, запускающийся при –20°С. В «Опеле-Гидроген-3» он выходит в данном случае на режим полной мощности всего за 30 с. Это уже что-то, по последней мере для Европы, Америки и Стране восходящего солнца.
Правда, РОДИВШАЯСЯ В СПОРЕ
Как всякая новенькая мысль, авто с топливными элементами сходу обрели и приверженцев, и врагов. Аргументы первых ординарны и понятны: никаких выхлопов, шума, прямого расхода ископаемых ресурсов. Оппонентам, но, тоже не откажешь в логике. Водорода (в свободном виде) либо метанола на Земле нет. Их нужно поначалу получить, а для этого затратить море энергии. Означает, выхлопы и расход ресурсов просто переместятся на фабрики по выработке водорода либо спирта?
Точку в затянувшемся споре должно поставить исследование Well to wheel, проведенное по инициативе «Дженерал моторс». Для начала исследователи уточнили характеристики современного евро автомобиля. По их воззрению, он должен:
– разгоняться до 100 км/ч за 12 с, а до 50 км/ч – за 4 с;
– разгоняться с 80 до 120 км/ч на высшей передаче за 15 с;
– обеспечивать ускорение 4,5 м/с2;
– одолевать 30-процентный подъем;
– развивать 180 км/ч;
– проходить без дозаправки 650 км.
Отчет ученых, скрупулезно просчитавших всю энергетическую цепочку от добычи (синтеза) горючего до колес едущего автомобиля, занимает более 500 страничек, но сущность наглядно представлена в одной-единственной диаграмме издержек, нужных для преодоления 1 км. Некие решения, еще не так давно считавшиеся многообещающими (к примеру, внедрение водорода, приобретенного электролизом либо разложением спирта), оказались совсем нерациональными. Общий же результат такой: максимум экономии – 15% – энергоресурсов дает водородомобиль, работающий на сжатом водороде, приобретенном «на стороне» из метана.
Сейчас оценим сравнительный вклад в парниковый эффект, от которого, как считают, происходят все климатические катаклизмы. Тут значимый выигрыш дают только машины, работающие на сжатом водороде, образовавшемся при перегонке древесной породы, либо на водянистом водороде, выделенном из воды за счет энергии ветра.
В конце концов, вспомним, что себестоимость электронного водородомобиля сейчас раз в 10 выше, чем обычного авто. Вывод: работы нужно продолжать, но чтоб гласить о серийном производстве таких машин, придется подождать, пока они закончат высшую школу... а в ЗР выйдет статья, посвященная 20-летию «Некара».
ЧТО Снутри?
1-ый топливный элемент соорудил на лабораторном столе в 1839 году британский физик сэр Уильям Роберт Гроув. Это просто ряд пробирок с впаянными в их платиновыми электродами. Открытой стороной пробирки были погружены в серную кислоту, а место над ней заполнял водород либо кислород. Оказалось, что такая система дает электронный ток (очень слабенький), при этом количество газа равномерно уменьшалось. Ах так оценил в 1887-м перспективы нового источника тока Вильгельм Оствальд: «Только задумайтесь, как поменяются промышленные районы! Ни дыма, ни сажи, ни паровых машин, никакого огня…»
Сейчас в водородомобилях употребляют в главном топливный элемент PEM (Proton Exchange Membrane) с протонообменной мембраной. Его реальный КПД добивается 60%, мощность – 250 кВт. Рабочая температура 0–80°С. Он похож на макет сэра Гроува наличием платинового катализатора, а отличается электролитом: заместо серной кислоты употребляют полимерную мембрану, пропускающую только протоны. На аноде молекула водорода распадается на четыре протона и четыре электрона. Протоны проходят на катод через мембрану, а электроны попадают туда же через внешнюю цепь, совершая попутно полезную работу в нагрузке. На катоде все собираются совместно и соединяются с кислородом, образуя водяной пар. Одна ячейка дает напряжение чуток наименее 1 В.