Водневий двигун. Як працює та основні недоліки

501

Авто компанії розробляють нові види двигунів для автомобілів майбутнього. Хтось ставить ставку на електромотори, а хтось розробляє водневі двигуни. Розглянемо водневий двигун і його переваги.

Як працює автомобіль на водневому паливі?

Автомобіль на водневому паливі має так званий паливний елемент або по-науковому – електрохімічний генератор. Це свого роду “вічна” батарейка, всередині якої йде реакція окислення водню і на виході виходить водяний пар, азот і електрика. Тобто вихлоп такого водневого автомобіля екологічний чистий, в ньому вміст вуглекислого газу CO2 дорівнює нулю.

Автомобіль з паливними елементами, по суті електромобіль. Тільки з більш компактною батареєю: ємність літій-іонного акумулятора в 10 разів менше, ніж звичайного електромобіля. Тут батарея потрібна тільки в якості буфера для зберігання енергії, одержуваної при рекуперативному гальмуванні і для швидкого холодного старту.

Вся справа в тому, що головне джерело енергії – блок паливних елементів – виходить на робочий режим не відразу. На перших прототипах водневих машин для цього було потрібно близько півтора годин. На сучасних – не більше 2 хвилин, щоб почати перетворення водню і повітря водяна пара, азот і електроенергію. Але на прогрів до робочої температури, коли ККД установки досягає 90% йде від 15 хвилин до години в залежності від навколишньої температури.

В балонах зберігається 5 кг водню, що забезпечують запас ходу до 500 км. Повна заправка балонів займе три хвилини.

Головні недоліки водневого двигуна

Головний недолік водневого автомобіля – висока собівартість. Крім електрохімічного генератора, який при масовому виробництві може коштувати дешевше батарей для електромобілів, потрібні ще міцні і легкі баки. Для цього використовують дорогий вуглепластик.

Наступний серйозний недолік – енергетична ефективність. Якщо використовувати водень як лише як проміжна ланка у ланцюгу доставки енергії від електростанції до коліс автомобіля, то ККД складе не більше 30% з урахуванням втрат на перекачування і охолодження водню перед заправкою. На відміну від 70-80% у електромобілів.

Якщо отримувати водень з попутного нафтового газу, то ККД стає незрівнянно вище – до 70%. Правда, ціною викидів вуглекислого газу.

Якщо зараз виробляти автомобілі з водневими двигуни, то де взяти заправки? В Європі кількість водневих заправок можна перерахувати по пальцях, у нас їх зовсім немає. Інженери для таких випадків винайшли бівалентний двигун, який може одночасно працювати як на водневому паливі, так і на бензині. Тепер власник даного автомобіля не буде залежати від наявності на заправці водневого палива.

Ось дивись, років через п’ять-десять, коли кількість водневих заправок в Європі зросте, тоді водородомобили отримають життя. Поки реалії сьогоднішнього дня не райдужні. Взяти хоча б вартість машини на чисто водневих елементах – вона перевищує вартість звичайного автомобіля майже в два рази. І на 20 відсотків дорозі гібридних версій.

Рекомендую до прочитання: автомобілі на водневому паливі