Стоимость водорода на заправке

Стоимость водорода на заправке

«Если мы используем “чистый” электромобиль, то и электроэнергия, которая приводит его в движение, должна вырабатываться с помощью “чистой” энергии: солнце, вода или ветер. Однако время и продолжительность, когда мы будем производить такую электроэнергию, не будет совпадать с тем временем, когда мы нуждаемся в ней. Это может быть суточная разница, погодная, сезонная и т.д. Значит, нам надо хранить электроэнергию в батареях долгое время — понадобятся гигантские хранилища. Это нереально, тем более, что нынешние батареи не могут долго хранить энергию. Именно поэтому мы не мыслим будущего без водорода и автомобилей на топливных элементах», — это слова Геральда Килманна, вице-президента по исследованиям и разработкам Toyota.
Японский автопроизводитель видит свое будущее в развитии технологий на топливных элементах, где основным топливом должен стать водород. Но где и как его добывают таким способом, чтобы весь процесс стал экологически чистым? Для ответа на этот вопрос мы отправились в Японию на небольшую опытно-экспериментальную фабрику Hama Wing в Иокогаме, что в 40 минутах езды от Токио. Ее начали строить в 2015 году, а уже в 2018 фабрика должна выйти на проектную мощность. Речь идет о ветряной электростанции, расположенной на самом берегу бухты Иокогама, которая совмещена с производством водорода путем электролиза воды и его хранилищем.
Электричество необходимо для электролизной установки, которая расщепляет воду на кислород и водород, а также компрессоров, которые сжимают водород для последующего стационарного хранения в резервуаре, расположенном на самой станции, либо для транспортировки в грузовиках-заправщиках до конечного потребителя. В данном случае потребителями являются местные предприятия, использующие 2,5-тонные вилочные погрузчики на топливных элементах. Излишки электричества, вырабатываемые ветрогенератором, либо запасаются в хранилище с аккумуляторами, либо отдаются в электросеть города посредством распределительной щитовой. Это если вкратце, но самое интересное кроется в деталях.
Сам процесс выработки водорода происходит в электролизной установке, изготовленной компанией Toshiba. Это небольшой контейнер (длина — 6,2 м, ширина — 2,4 м, высота — 2,9 м), в котором находятся воздушный компрессор, электролизер, охладитель и воздушный ресивер. Рядом с электролизной установкой расположен небольшой резервуар с азотом. Азот нужен для работы охладителя, так как в процессе электролиза выделяется тепло — водород находится в нагретом состоянии. Таким образом система охлаждает всю установку и полученный газ, чтобы исключить возможность его взрыва.
Для транспортировки водорода к конечному потребителю используются дизель-электрические гибридные грузовики Hino Dutro Hybrid последовательно-параллельной схемы, выполненной на манер Toyota Prius. Одного грузовика хватает, чтобы заправить 6 погрузчиков на топливных элементах. Грузовики по сути являются мобильными водородоснабжающими АЗС: они оснащены оборудованием, позволяющим осуществлять закачку водорода под давлением 35 МПа непосредственно в погрузчик на местах, где отсутствует необходимая заправочная инфраструктура.
На заправку «полного бака» одного погрузчика, который вмещает 1,2 кг водорода, уходит 3 минуты. Этого запаса хватает на 8 часов непрерывной работы при температуре окружающей среды 0-40°С. Также на борту стоит преобразователь и бытовая розетка с напряжением 100В — таким образом погрузчик в любой момент может стать на 15 часов источником бесперебойного питания, к которому можно подключать приборы и устройства мощностью до 1 кВт.
У проекта Hama Wing есть несколько важных целей: первая — продемонстрировать всю технологическую цепочку производства и реализации низкоуглеродистого водорода от его получения и хранения до снабжения конечного потребителя; вторая — создать простую и понятную интегрированную систему, которая даст возможность оценить как практическую доступность водорода в качестве вида топлива, так и потенциал дальнейшего коммерческого использования этой системы; третья — использовать производство водорода как эффективную меру для развития региона и борьбы с глобальным потеплением.
О «социальной» значимости данного проекта говорит тот факт, что в центре почти 4-миллионной Иокогамы в парке Ринко, где любят отдыхать местные жители, установлено электронное табло, которое круглосуточно показывает информацию о текущем состоянии ветряка и количестве выработанной электроэнергии. Более того, каждый год порядка 14000 человек посещает «водородную фабрику», чтобы воочию увидеть, как происходит выработка топлива будущего.

Как вы могли понять, фабрика Hama Wing, равно как и вышеупомянутый автомобиль Toyota Mirai, — это лишь начало, часть глобальной идеи японцев по переводу всего и вся на электричество и водород как энергоноситель, получаемые из возобновляемых источников энергии. Например, Toyota уже реализует программу строительства «зданий с нулевыми выбросами», использующих технологию на топливных элементах.
Единственный на данный момент серийный автомобиль с топливными элементами – Toyota Mirai. В конце прошлого года его начали продавать за солидные $57 400 в Японии, в ближайшее время Mirai выйдет на рынки США, Канады и Европы. Этот сопоставимый по размерам с Toyota Camry седан скомпонован так: электромотор и контроллер – на передней оси, за ним – блок топливных ячеек с конвертером, под пассажирским диваном и в багажнике – два бака с водородом и небольшая литий-ионная батарея, необходимая для рекуперативного торможения. Все эти элементы установлены максимально низко, что гарантирует достаточно много места в салоне.
Чтобы Mirai ездил, его нужно заправлять как и обычное авто. Только не бензином, а сжатым водородом. Процесс заправки занимает несколько минут, а не минимум полчаса-час, как у современных электрокаров. Запас хода водородного автомобиля – более 500 км на одном баке, что лучше, чем у самого навороченного электрокара современности Tesla Model S (около 430 км). Электромобили попроще проезжают на одной зарядке около 200 км.
На данный момент большой запас хода и быстрое время заправки – единственные преимущества водородных электромобилей перед традиционными электрокарами на литий-ионных аккумуляторах. Потери электроэнергии в связке «электросеть – зарядное устройство – литий-ионный аккумулятор – электромобиль» составляют не более 15%. В случае с водородным автомобилем потери энергии (электролиз воды, сжатие водорода, его транспортировка, производство электроэнергии в топливных ячейках) достигают немыслимых 60%.
Для производства 1 кг сжатого водорода (по объему он равнозначен 1 галлону, либо же 3,8 л) путем электролиза воды нужно потратить от 50 до 80 кВт*ч электроэнергии. КПД процесса на данный момент – не более 70%. Два бака Toyota Mirai рассчитаны на 5 галлонов водорода, соответственно, на преодоление каждых 100 км пути нужно «вложить» минимум 50 кВт*ч электроэнергии. Это значительно больше, чем средние 20 кВт*ч на «сотню» у Tesla Model S.
Хранение и транспортировка сжатого водорода – также непростая и затратная задача. Это топливо перевозят цистернами, выдерживающими давление до 690 атмосфер (для сравнения: популярный на наших АЗС пропан-бутан транспортируют под давлением 16 атмосфер). Водород – крайне взрывоопасное вещество, поэтому чтобы открыть водородную АЗС или выпустить на рынок автомобиль на топливных ячейках, нужно вложить намного больше средств, чем в случае с электрокаром на литий-ионных батареях.
Инвестиции Toyota, Nissan и Honda в инфраструктуру для водородных автомобилей говорят о том, что они все же видят в таких машинах будущее. Точнее – источник прибыли. Сейчас галлон водорода на американской АЗС стоит около $10. Средняя цена бензина по Штатам – $2,8 за галлон. В переводе на обычный 95-й Mirai потребляет примерно 13 л/100 км, что вполне адекватно как для массивного седана. Экологи спокойны, ведь Mirai не вредит окружающей среде. Японские автогиганты рады, ведь их автомобили все так же требуют регулярных финансовых вливаний в виде заправки. На контролируемых ими АЗС.
По данным ресурса H2Stations.org, в мире действуют или вот-вот должны быть запущены более 600 водородных заправочных станций. Они установлены в США, Западной Европе, Китае и Японии. Это пока чересчур много как для единственного серийного пассажирского автомобиля на топливных элементах Toyota Mirai. Но уже скоро у него могут появиться конкуренты: концепты подобных транспортных средств есть у Honda, Nissan, Volkswagen, Mercedes-Benz и других крупных производителей.

Читайте также:  Замена матрицы ноутбука vaio

Kia решила показать на выставке CES прототип нового Niro EV, который не только имеет электрический мотор, но и обладает массой современных «штук». Например, он уже сейчас может работать с перспективными мобильными сетями 5G, которые в десятки (если не сотни) раз быстрее нынешних. Благодаря 5G автомобиль получит возможность «разговаривать» с другими машинами, с домом хозяина и так далее. А еще эта Киа сможет общаться с пешеходами — различные сообщения появляются на «решетке радиатора» (написано в кавычках, ибо никакой решетки тут нет).
презентация нового водородного кроссовера Hyundai прошла не на автосалоне в Детройте, который откроется уже скоро, а на выставке гаджетов. Итак, встречайте — Hyundai Nexo. Автомобиль, который подтверждает, что корейцы решили бороться с Toyota за перспективный рынок водородомобилей. Кстати о том, как делают водород и почему именно он (а вовсе не электричество) имеет все шансы заменить в будущем традиционный бензин Три баллона для водорода расположены тут под полом задней части кузова и вмещают 6,35 килограмма топлива, а запас хода на одной заправке доходит до 595 километров.
А еще именно Hyundai Nexo станет первой машиной, которая примет участие в испытаниях автопилота четвёртого уровня автономности (подразумевает фактически полный отказ от водителя, его премьера на серийных автомобилях намечена на 2021 год). «Мы понимаем, что будущее — за автономным транспортом, и соответствующие технологии нуждаются в проверке в реальных условиях, что обеспечит их быстрое, безопасное и масштабируемое развертывание», — отметил Янг У Чхоль, вице-президент Hyundai Motor.
Заявленный запас хода Niro EV — меньше 400 километров. По нынешним временам это мало, поэтому корейцы и не акцентируют внимание на этих цифрах. Зато в салон они рекомендуют всем заглянуть. Ведь там новый информационный комплекс, который может появиться на многих моделях компании. Главные особенности: переход на сенсорное управление и функция распознавания голосов и лиц. Последнее означает, что машина сама будет понимать, кто садится за руль или на пассажирские сиденья. И автоматически настроит кресла и включит любимое радио.

Читайте также:  Настройки биоса в картинках подробно

Впервые в России в рамках выставки «АВТОКОМПЛЕКС» фирмой «ТАТСУНО РУС» была представлена водородная заправочная колонка нового поколения – HYDROGEN-NX Series производства японской компании TATSUNO CORPORATION. Редакции журнала «Современная АЗС» удалось пообщаться с представителями TATSUNO и узнать, откуда у компании такой интерес к водородной теме…

Как оказалось, одним из направлений компании TATSUNO является разработка и производство водородных топливораздаточных колонок. Компания уже не один год успешно реализует проекты по созданию инфраструктуры водородного топлива на территории Японии, Китая, Южной Кореи и США. Более того, на территории Японии TATSUNO является единственной уполномоченной компанией, которая проводит тестирование, поверку и пуск в эксплуатацию водородных заправочных станций. В компании уверены в перспективности водорода как топлива и успешно занимаются разработкой, созданием и внедрением водородной инфраструктуры. А водородную заправочную колонку они привезли в Москву, чтобы показать, что будущее уже наступило.

Перспективный водород
Запасы водорода на нашей планете фактически не ограничены, в отличие от углеводородов. Водород можно получить из любого органического вещества. По словам представителей компании TATSUNO, сегодня основными видами сырья для промышленного производства водорода являются газы нефтепереработки, природные горючие и коксовые газы. Его также получают из воды посредством электролиза в местах с доступной электроэнергией. Одним из важнейших методов производства ресурса из природного газа считается каталитическое взаимодействие углеводородов, в основном метана, с водяным паром (т.н. конверсия). Водород, производимый из природного газа, по данным представителей компании TATSUNO, на сегодняшний день является самым дешевым!

Водородные АЗС
Водородные заправочные станции можно разделить на три типа:
• мобильные;
• стационарные;
• домашние.

Мобильные станции предназначены для заправки техники в местах, где нет другой водородной инфраструктуры. Например, для выставочных образцов и под.

Стационарные станции предназначены для продажи водорода, произведённого на самой станции или в другом месте.
Домашние заправочные станции создаются как решение проблемы отсутствия водородной инфраструктуры. Они могут производить 200–1 000 кг водорода в год, что достаточно для заправки 1-5 авто в сутки.

Подавляющая часть водородных заправочных станций продаёт газообразный водород. Из общего количества заправочных станций, построенных с 2004 по 2017 гг., всего 8% работают с жидким водородом, остальные — с газообразным.
Современное оборудование позволяет заправлять транспорт водородом за 3-5 минут, что сопоставимо со временем заправки бензинового транспорта.

Заправочные станции можно условно разделить по размерам на:
• малые – с производством до 20 кг водорода и заправкой до 10 легковых автомобилей в день;
• средние – с производством 50-1250 кг водорода и заправкой до 250 легковых автомобилей или до 25 автобусов в день;
• промышленные – с производством 2500 кг (и более) водорода и заправкой до 500 легковых автомобилей или до 50 автобусов в день.

Малые и средние заправочные станции могут самостоятельно производить водород как электролизом воды, так и риформингом углеводородов (природный газ, керосин и т.д.).

В США стоимость водорода, произведённого электролизом воды на заправочной станции среднего размера, состоит на 58% из стоимости электроэнергии и на 32% из капитальных затрат. У малой заправочной станции в стоимости водорода на долю капитальных затрат приходится 55%, а на долю электроэнергии 35%.

На данный момент в Японии функционирует 91 водородная заправка и насчитывается около 2 200 автомобилей на водородных топливных элементах. Но к 2021 году правительство Японии поставило цель увеличить количество водородных заправочных станций до 40 000!

По словам представителей компании TATSUNO, строительство одной водородной заправочной станции оценивается на сумму от 0,5 до 5 млн долл.

Водородный транспорт
Основное преимущество внедрения топливных элементов в наземные транспортные средства (например, на автомобили) – это предполагаемый высокий КПД. КПД современного автомобильного двигателя внутреннего сгорания достигает 35%, а водородного топливного элемента — 45% и более. Во время испытаний автобуса на водородных топливных элементах был продемонстрирован КПД в 57%. КПД классического свинцового аккумулятора выше – 70-90%. Но основной фактор, сдерживающий массовое производство электромобилей – дороговизна и несовершенство аккумуляторов.

А вот главным барьером на пути развития технологий водородного топлива остается стоимость производства водородных автомобилей и заправочных станций. Как мы уже отмечали, стоимость водородной заправочной станции составляет до 5 млн долл. Что касается автомобилей, например, Toyota Mirai стоит около 59 тыс. долл., что примерно вдвое больше цены на сравнимый по техническим характеристикам электромобиль.

Но дело в том, что водородный автомобиль – это и есть, по сути, электромобиль, только вместо аккумулятора у него стоит ячейка, которая из водорода и кислорода вырабатывает электро­энергию. Но при этом на сегодня запас хода на одной зарядке у электромобиля 200-500 км, а время полной зарядки до 8 часов и время эксплуатации батареи 3-5 лет, а потом утилизация. Есть вопросы и по электроэнергии, уже сегодня некоторые страны сталкиваются с ее нехваткой, особенно в пиковые нагрузки.

Читайте также:  Файловый менеджер для linux mint

Национальная лаборатория по изучению возобновляемой энергии (National Renewable Energy Laboratory, США), которая в своих расчётах использует среднюю дальность пробега легкового автомобиля в 12 000 миль (19 200 км) в год, оценила потребление водорода в 1 кг на пробег 60 миль (96 км). Т.е. обычному легковому автомобилю требуется 200 кг водорода в год, или 0,55 кг в день.

Поэтому в TATSUNO считают, что с небольшими городскими электромобилями водородным машинам будет конкурировать тяжело. Но что касается крупного автотранспорта, грузовиков, автобусов, трамваев, поездов, самолетов и т.д., тут будущее именно за водородными технологиями, как более экономичными и экологичными.

А что же Россия?
Водородной темой в качестве источника энергии в России начали заниматься ещё во времена Советского Союза. Сегодня техническое регулирование в области строительства водородных заправочных станций в Российской Федерации обеспечивается серией национальных и межгосударственных стандартов, идентичных международным стандартам ISO. Система данных стандартов уже содержит необходимые разрешительные документы для строительства водородных АЗС и организации эксплуатации парка водородных автомобилей, автобусов и автопогрузчиков с системами топливных элементов. Так что технологии уже давно созданы. Сейчас идут разработки по их удешевлению, и правительства развитых стран всячески поощряют внедрение таких разработок. Ведь эти технологии еще и экологически чистые: в них нет процессов горения.

В «ТАТСУНО РУС» отмечают, что развитием и внедрением в жизнь водородных технологий занимаются негосударственные структуры. Государство лишь помогает компаниям в расширении внедрения, так как этот процесс взаимовыгодный.

Популяризировать эту тему в развитых странах не приходится. Все понимают, что это тема не будущего, а уже настоящего. «Мы же в России, как страусы, засунули голову в песок и не хотим видеть, что происходит вокруг нас. Оттого что мы даже не пытаемся не отстать от всего мира, проиграем только мы сами!» – констатирует руководитель «ТАТСУНО РУС». И уточняет, что рыночная цена одного литра водорода в России сегодня 78 рублей. Беря во внимание, что один литр водорода равен 5 литрам углеводородного топлива, несложно посчитать, сколько российские потребители переплачивают, катаясь на бензине. И это не принимая во внимание экологию и то, что с каждым годом технологии производства водорода и водородного транспорта становятся все дешевле. «Мы привезли водородную заправочную колонку нового поколения HYROGEN-NX Series на «АВТО­КОМ­ПЛЕКС», чтобы проде­мон­стрировать нашему бизнесу, что будущее уже наступило. Водородные технологии позволят уменьшить количество вспомогательных площадей, исключить огромный парк дорогих батарей и обслуживаемого персонала и уменьшить затраты на закупаемую электро­энергию. И не нужно ждать, что государство за нас с вами все решит, или придут зарубежные компании и все нам построят. Компания TATSUNO в лице своего филиала «ТАТСУНО РУС» готова поделиться своим опытом и знаниями», – отмечает представитель «ТАТСУНО РУС», добавив, что отечественному бизнесу уже давно пора «достать голову из песка».

Напомним, что прорыв в энергетике без углеводородов, то есть без нефти и газа, совершили в Японии. Toyota почти два года назад начала серийный выпуск модели Mirai, который работает на водороде. Автомобиль имеет гибридный электроводородный "движок". Энергия производится с помощью окислительной реакции водорода в электрохимическом генераторе. Мощность электромотора составляет 136 лошадиных сил. Вместо вредного выхлопа двигатель производит чистую воду.

Одной заправки хватит на 650 километров, и обойдется она на наши деньги в 4 рубля 15 копеек (бензиновый автомобиль съест 2470 рублей). Стоимость инновационного автомобиля в Японии составит около 60 тысяч долларов. Правительство страны уже объявило, что все покупатели новых экологичных авто будут субсидированы на сумму в размере 17 тысяч долларов.

Но не всем этот прогресс придется ко двору. Как рассказал "Российской газете" старший научный сотрудник Института экономики РАН Иван Капитонов, современная американская экономика очень сильно заточена на технологию двигателя внутреннего сгорания (ДВС). "Новые альтернативные энергетические и двигательные технологии, — говорит эксперт, — если они смогут оказать экономическую конкуренцию ДВС, способны существенно осложнить жизнь американской экономики. Может быть поставлена под сомнение "сланцевая революция", построенная на кредитные деньги, которые надо возвращать еще 15 лет".

В США может появиться много безработных, начиная от геологов, заканчивая электромонтерами. Если дома и транспорт будут оборудованы водородными генераторами, то отпадет необходимость в атомной и гидроэлектроэнергетике, станут не нужны и ЛЭП, передающие электричество, подешевеет металл.
Между тем главный редактор сайта "За рулем.РФ" Артур Саруханов сомневается, что будущее именно за водородным двигателем. По его словам, разработка двигателей на водородных ячейках очень затратная.

"Тем временем каждый уважающий себя автопроизводитель заявил, что через 5 лет в своей модельной линейке будет иметь, по меньшей мере, по одному электрокару", — говорит собеседник "РГ". Он обращает внимание, что электродвигатели легче внедрить в массы, так как их производство не так затратно. К примеру, чтобы создать сеть водородных заправочных станций, требуется на порядок больше инвестиций, чем на создание электрозарядных станций.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector