Водневий автомобільGeneral Motors

 

Корпорація General Motors вкладає великі кошти в розробку абсолютно нового типу автомобіля, що використовує як паливо водень. Проте вибраний американським автогігантом підхід радикально відрізняється від традиційного. Більшість автовиробників, що експериментують з водневим паливом, просто встановлюють на серійний автомобіль електродвигун, паливний елемент для вироблення енергії і балон високого тиску для водню (серію таких машин на базі джипа Highlander у кінці цього року збирається випустити Toyota).

 

Шасі AUTOnomy

Що розробляється ж в надрах General Motors концепт-кар AUTOnomy, про який розповідається в журналі Wired, є принципово новим типом автомобіля. По-перше, інженери GM вирішили повністю відмовитися від таких традиційних елементів конструкції як гідравлічна гальмівна система, механічне рульове управління і зчеплення. Замість них в новій машині використовується складна електронна система, якій можна давати команди за допомогою джойстика (схожа схема реалізована в шведському концепт-каре Filo, який демонструвався на торішньому автосалоні в Женеві).

По-друге, інженери General Motors вирішили відмовитися від традиційної для легкових автомобілів схеми з одним двигуном. Замість цього в AUTOnomy використовуються 4 електромотори, розміщених безпосередньо в колесах. Сьогодні така схема використовується лише в кар'єрних самоскидах і іншій важкій техніці. Можливо також, що кожен з моторів отримуватиме енергію від окремого паливного елементу.

Подібні конструктивні зміни можуть привести до значного - до 20 років - збільшенню терміну нормальної експлуатації автомобіля. Головною причиною цього є зменшення числа схильних до зносу частин, що рухаються. Іншим побічним ефектом від може стати значне здешевлення машин, пов'язане з ціною електронних комплектуючих, що постійно знижується. Результатом падіння ціни може стати розширення ринку збуту GM за рахунок бідних держав.

Проте до появи AUTOnomy на вулицях пройде ще немало часу. Причин тому декілька, і не останню роль грає проблема зберігання запасу водню в автомобілі. Використання балонів високого тиску не занадто підходить для масового ринку через їх малу місткість і вибухонебезпеку.

Проблему можуть розв'язати непорожнисті металлгидридные "баки", які добре поглинають водень і зберігають його в пов'язаному виді. Проте такі системи досі знаходяться на стадії лабораторних досліджень. Не відпрацьована до кінця і технологія виробництва паливних елементів. Нарешті, виробництво водню сучасними методами (з природного газу або електролізом води) вимагає більше енергії, чим отриманий водень може дати.

Проте, з вичерпанням джерел нафти і газу водень може стати єдиним доступним видом автомобільного палива. Саме з цієї причини, практично усі великі автомобільні компанії вкладають в розробку водневих машин великі кошти. Зокрема, тільки GM збирається вкласти в проект AUTOnomy близько 1 млрд. дол.

Паливо автомобиля майбутнього

Бензин дорожчає услід за нафтою. Що недивно, адже згідно з даними статистичного звіту BP, доведених нафтових запасів на планеті залишилося всього на 41 рік. З іншого боку, ріст світового парку автомобілів призводить до збільшення викидів в атмосферу шкідливих речовин. Усі ці обставини примушують нафтовидобувні і автомобілебудівні компанії шукати альтернативу бензину. Сьогодні деякі виробники автомобілів намагаються використовувати зростаючі ціни на бензин у своїх інтересах. Так, наприклад, концерн Adam Opel нещодавно провів акцію, під час якої його дилери пропонували покупцям машин марки Opel річну заправку на станціях компаній BP або Esso за постійною ціною, - 89 центів за літр. Маркетологам абсолютно ясно на руку такий стан справ, при якому практично кожна людина в тій або іншій мірі залежить від цін на бензин, зупинити ріст яких йому не під силу. Ось і виходить, що для автолюбителя єдиний вихід з цінової пастки, що закривається, - шукати альтернативне бензину паливо.   Застосування газу Найпростіше рішення, вживане вже не перший рік як в Росії, так і за кордоном - газове паливо. По тих, що енергетичним становлять 1 кг газу відповідає 1,5 л бензину або 1,33 л дизельного палива. Автомобілі, працюючі на природному газі, викидають в атмосферу значно менше чадного і вуглекислого газів, оксидів азоту і твердих домішок. Газовий двигун був винайдений ще на початку XIX століття, а активно використовуватися почав в 1930-х роках в СРСР і Німеччині унаслідок нестачі бензину. У світі зараз експлуатується більше 3,4 млн. автомобілів, оснащених газовими двигунами, для їх обслуговування відкрито 6800 заправок і ще 1700 знаходяться на стадії будівництва. Серійний випуск "газових" автомобілів освоїли такі виробники, як Mercedes, BMW, Volvo, Fiat, Volkswagen, Ford. Парк автомобілів, працюючих на метані, в Росії, складає 40 000 одиниць, з яких більше 5000 експлуатуються в "Газпромі". Причому, за останні два роки споживання газу на транспорті збільшилося удвічі. Поки газомоторне паливо купують в основному власники численних автомобілів російського виробництва і недорогих іномарок, а також для громадського транспорту, маршрутних таксі, машин комунальних служб. Проте експерти прогнозують, що в перспективі газ може замінити бензин чи не на 50%. Розвиток індивідуального автомобільного транспорту на газі стримують декілька чинників. Наприклад, вважається, що "газові" автомобілі вимагають дотримання жорсткіших заходів безпеки. Обумовлено це тим, що використовувані в якості палива гази при попаданні в повітря утворюють суміш, здатну вибухати. До того ж значна вага і великі розміри балонів при меншому запасі ходу в порівнянні з бензином доки не радують любителів "погазувати". Біологія згодилася. Якщо в Європі про термін "біопаливо" чули одиниці, то у Бразилії зроблений з цукрової тростини етанол вже став гідною альтернативою бензину. Під час нафтової кризи 1970-х років етанол повністю витіснив в цій країні бензин. А в 1984 році вже 95% нових автомобілів, виготовлених у Бразилії, використовували як паливо саме етанол. Більше того, біопаливо стало важливою статтею бразильського експорту в Європу, США, Японію і Китай. Переваги етанолу в наявності. На 100 км пробігу мотор споживає палива на 2 л менше, ніж звичайного бензину. При цьому літр етанолу стоїть у Бразилії на 30% дешевше за бензин, а автомобіль на "этаноловом" ходу виділяє на 80% менше двоокису вуглецю, чим знову-таки його бензиновий аналог. Правда, у Бразилії вартість нормального бензину, що відповідає нашому АИ-92, зараз досягає 0,76 євро, тобто майже 26 рублів. А значить, вартість літра біопалива складає трохи більше 18 рублів, тобто приблизно на рубель дорожче нашого АИ-92. Проте для бразильських водіїв економія очевидна, тому зараз там більше 3 млн. автомобілів їздять виключно на етанолі. Для тих, що залишилися 17 млн. автомобілів як і раніше використовують бензин, але з 20 - 24% добавкою етанолу. Якщо повернутися на наш континент, то можна згадати, що Комісія ЄС сформулювала завдання до 2010 року замінити бензин біопаливом мінімум на 6%. Значний вклад в досягнення цієї мети вносять європейські нафтові концерни. Так, BP вже 31 рік працює над технологіями використання альтернативних джерел енергії і інвестує значні кошти у відповідні дослідження. Недаремно на англійських автозаправках поряд із зеленим логотипом компанії вивішено гасло Beyond petroleum - "Більше, ніж нафта". Британсько-голландська Shell інвестує в альтернативні джерела енергії упродовж останніх 25 років. На півночі Англії знаходиться досвідчений полігон компанії - Cheshire Innovation Park, де складаються суміші з використанням біопалива. З точки зору Альтернативна енергетика в самому сонячному штаті США - Каліфорнії - зв'язується з ім'ям її губернатора Арнольда Шварценеггера. Йому належить ідея будівництва екологічно чистих "водневих автострад" (hydrogen highways) з водневими ж заправками уздовж узбіччя. Нещодавно Шварценеггер представив концепцію програми вступу Каліфорнії в "водневе майбутнє". Головною рушійною силою програми повинна стати некомерційна організація California Fuel Cell Partnership (CFCP), яка була створена ще в 2000 році. Тоді до неї увійшли виробники автомобілів, нафтовидобувні компанії, міністерства штату і виробники паливних елементів. Серед них - Ford, General Motors, DaimlerChrysler, Honda, Huyndai, Nissan, Toyota, Volkswagen, BP, Chevron, Shell та ін. На думку керівника підрозділу DaimlerChrysler в Сакраменто Вольфганга Вайсса, співпраця "непримиренних конкурентів" у рамках CFCP переконає споживачів і законодавців в перевагах нової технології, а також дозволить добитися прийняття єдиного стандарту для паливних елементів. Слід згадати, що американське міністерство енергетики незалежно від Шварценеггера вже запланувало найближчими роками витратити на дослідження в області паливних елементів не менше $130 млн. Виявляє цікавість до нових розробок і міністерство оборони США. Так, у Вашингтоні минулого року був представлений експериментальний армійський автомобіль Aggressor, що використовує технологію паливних елементів. Aggressor був розроблений каліфорнійською компанією Quantum Fuel Systems Technologies Worldwide спільно з Національним автотранспортним центром, який входить до складу більшої оборонної організації - Центру досліджень і розробок в області танко- і автомобілебудування. Новий армійський автомобіль використовує електродвигун, живлення якого може здійснюватися від батареї паливних елементів або від бортового акумулятора. Ці джерела можуть працювати як разом, так і окремо. Паливні елементи забезпечують роботу двигуна на невеликій потужності близько 10 кВт (13,5 л. с.), а при підключенні акумулятора потужність зростає до 60 кВт (80,5 л. с). Максимальна швидкість Aggressor - 120 км/год, що дуже непогано для армійської машини. При цьому розгін до 60 км/год робиться всього за 4 секунди. У 2003 році в Росії була створена некомерційна Національна асоціація водневої енергетики. Саме вона займається питаннями розвитку водневої промисловості в нашій країні. На ділі ж конструюванням водневого автомобіля займається "АВТОВАЗ". Роботу із створення екологічно чистої машини там почали ще в 1999 році. Моделі Lada Antel 1 і Lada Antel 2 вже були представлені на декількох автомобільних салонах. У кінці вересня 2004 року рада директорів підприємства прийняла офіційне рішення про подальше фінансування проекту. Тоді як практично усі західні компанії закуповують паливні елементи у одного постачальника - канадської фірми Ballard Power Systems, "АВТОВАЗ" організовує виробництво паливних елементів в Росії. Зараз ведеться робота над третьою версією автомобіля. Згідно з прийнятою програмою розвитку цього проекту, в 2006 році публіці буде представлений принципово новий автомобіль на паливних елементах. З урахуванням приходу на "АВТОВАЗ" людей з "Рособоронэкспорта" можна припустити, що цього року доля "водневої" концепції буде визначена остаточно. Якщо нові керівники визнають її економічно ефективною або такою, що відповідає потребам обороноздатності країни, значить, гроші на неї виділені будуть. Інакше волинку ніхто тягнути не стане. Німецький сміттяр - гроза нафтовиків Самою передовою європейською країною в плані застосування альтернативних джерел енергії є Німеччина. Там біопаливо добувається не лише з рапсу і соняшнику, але і з деревних відходів, і навіть із сміття. Керівник сміттєпереробної компанії Hamos з баварського містечка Пенцберг Райнер Ленлехнер в інтерв'ю німецькій газеті VDI - Nachrichten обіцяє, що його фірма не конкуруватиме з нефтедобытчиками з Саудівської Аравії, а має намір вирішувати виключно проблеми утилізації відходів. У наполеонівських планах Hamos запідозрили не випадково. На своїх установках Alphakat компанія робить бензин і дизельне паливо із залишків пластикових пакетів, порожніх пляшок з-під йогурту і газованої води. У Німеччині в рік утилізувалося до 24,5 млн. тонн сміття, з яких пластикові відходи складають 4 - 5 млн. тонн. Якщо виходити з того, що найменша установка по утилізації полімерів з 1500 кг сміття робить 500 л першокласного дизельного палива, то порівняння з саудівськими нафтовиками не здається перебільшенням. Вартість виробництва 1 л такого біопалива обходиться Hamos в 15 - 23 євроценти. Робити бензин виявляється вигідніше, ніж просто спалювати сміття. Адже спалювання тонни сміття стоїть в Німеччині не менше 200 євро.