Водородное движение
Для предыдущего выпуска журнала Y Magazine (№ 3 за 2025 год) я подготовил статью «Электрическое движение», посвященную шагам повышения экологической безопасности яхт, в частности за счет электродвижения. В конце я затронул тему использования водорода как альтернативного и весьма экологичного вида топлива для судовых силовых установок. В статье, помимо прочего, публиковались показатели эффективности применения водородного топлива в сравнении с запасаемым электричеством, приводящим в движение пропульсивные установки. Здесь я хочу продолжить тему водородного топлива для силовых установок и уделить внимание состоянию вопроса в автопроме и технологическим особенностям производства водородного топлива. Особенно это актуально в связи с тем, что в данной области за последние годы произошли значительные изменения.
H2: плюсы и минусы
Позволю себе напомнить читателям: несмотря на всю привлекательность «батарейного» электродвижения яхт, использование накопленного электричества имеет ряд недостатков, больших и поменьше, о которых адепты «электричек» умалчивают. Одни — по неведению, другие — защищая собственные интересы. Например, самый богатый человек планеты Илон Маск заявил (по крайней мере, так его цитируют), что применение водорода в качестве топлива является «тупой и примитивной технологией». Но Маск — в первую очередь крайне успешный бизнесмен с удивительным чутьем на «стреляющие» инновации, а не гений инженерии. Отстаивая свой электробизнес, он как бы не замечает всего комплекса производства и жизненного цикла батарей, хотя именно здесь и зарыта собака. Весьма грязное производство батарейных накопителей энергии и проблемы с их утилизацией (батареи долго не живут) практически сводят к нулю суммарные экологические бонусы такой пропульсии. Это и есть самый большой «скрытый» минус, которого лишены технологии использования водорода как топлива. Но давайте пойдем дальше.
Водородно‑топливная тема не нова. Водород в газообразном состоянии начали использовать для сжигания в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) еще в позапрошлом веке. При этом процессе выхлопные газы ДВС представляют собой чистый водяной пар. Мечта эколога! Развитие транспорта на водородном топливе до поры сдерживали следующие факторы:
1. Летучесть и чрезмерная взрывоопасность газа при соединении с кислородом воздуха (как следствие, проблемы с хранением и заправкой).
2. Стоимость производства «зеленого» (чистого) водорода, пригодного для экологически оправданного использования.
3. Отсутствие инфраструктуры заправок.
Однако технологический прогресс — процесс перманентный, за последнее время произошли (и, я уверен, процесс продолжится) положительные сдвиги в решении этих проблем, обусловленные высоким потенциалом развития водородной энергетики как в общем поле, так и в приложении к водному и автомобильному транспорту.
Как дела в автопроме?
Не секрет, что автоиндустрия, динамично реагирующая на технологические инновации, нередко оказывается локомотивом решений, позднее появляющихся на моторных яхтах. Первые коммерчески привлекательные автомобили на водороде выпустили в Германии еще в прошлом веке. Связано это было с внедрением технологии так называемых водородных ячеек. Физика процесса водородной ячейки такова: при подаче в ячейку водорода происходит перенос заряда внутри ячейки, и она сразу же начинает выдавать электродвижущую силу (ЭДС), способную довольно резво крутить электродвигатель. Выделяемое попутно тепло можно использовать в системе обогрева. Плюсов здесь немало:
— время заправки автомобиля среднего класса составляет не более трех минут;
— энергоемкость заправки в три раза выше углеводородной (менее 8 кг Н2 достаточно для 500 км пробега);
— отсутствие зависимости от погодных условий (ЭДС не меняется в диапазоне от +50 до –50 °C).
И главное — большой ресурс водородной ячейки, у которой практически отсутствует деградация. Срок службы аккумулятора электромобиля при интенсивной эксплуатации, да еще при перепадах температур, вряд ли превысит пять лет, а стоимость батареи доходит до 50% от стоимости автомобиля. Я уже не говорю о весьма высоком факторе самовозгорания, необходимости замены батареи после ДТП и пр.
Да, у водорода есть минусы. Помимо уже отмеченного отсутствия развитой инфраструктуры водородных заправок, стоимость этого топлива примерно вдвое выше его углеводородного аналога. Однако продолжает развиваться и технология использования водородного топлива путем прямого сжигания в существующих ДВС без особых их переделок. При сжигании в ДВС водородное топливо имеет гораздо более высокую энергоотдачу на единицу веса, чем ископаемое топливо, а это большая мощность и эффективность. Водород закачивается в баллоны высокого давления, расположенные на месте топливных баков, и через редуктор подается в двигатель.