​Автомобили с водородом не обгонят электромобили, потому что им мешают законы науки

-
18:43
47
​Автомобили с водородом не обгонят электромобили, потому что им мешают законы науки

Водород уже давно рассматривается как будущее легковых автомобилей. Электромобиль на водородных топливных элементах (FCEV), который просто работает на водороде под давлением с заправочной станции, производит нулевой выброс углекислого газа из своих выхлопных газов. Он может заправляться так же быстро, как и ископаемое топливо, и обеспечивает такую же дальность поездки, как и бензин. У него есть несколько тяжеловесов, например, Toyota запускает второе поколение Mirai позже в 2020 году.

Канадская Ассоциация по водороду и топливным элементам недавно выпустила доклад, рекламирующий автомобили, работающие на водороде. Среди прочего, в нем говорится, что углеродный след на порядок лучше, чем у электромобилей: 2,7 г углекислого газа на километр по сравнению с 20,9 гр.

Тем не менее, я считаю, что водородные топливные элементы - ошибочное понятие. Я действительно думаю, что водород будет играть значительную роль в достижении чистого нулевого выброса углекислого газа, заменяя природный газ в промышленном и бытовом отоплении. Но я с трудом понимаю, как водород может конкурировать с электромобилями, и эта точка зрения была подкреплена двумя недавними заявлениями.

Фольксваген, тем временем, сделал заявление о сравнении энергоэффективности технологий. "Вывод ясен", - сказала компания. "В случае легкового автомобиля все говорит в пользу аккумулятора и практически ничто не говорит в пользу водорода".

Проблема эффективности водорода

Причина, по которой водород является неэффективным, заключается в том, что энергия должна преобразовываться, чтобы заставить автомобиль работать. Это иногда называют векторным переходом энергии.

Давайте возьмем 100 ватт электроэнергии, производимой возобновляемым источником, таким как ветряная турбина. Для питания FCEV, эта энергия должна быть преобразована в водород, возможно, путем добывания его из воды (процесс электролиза). Это примерно на 75% экономичнее, поэтому около четверти электроэнергии автоматически теряется.

Производимый водород необходимо сжимать, охлаждать и транспортировать на водородную станцию - процесс, который эффективен примерно на 90%. Оказавшись внутри автомобиля, водород нуждается в преобразовании в электричество, что является 60% эффективным. Наконец, электричество, используемое в двигателе для перемещения транспортного средства, является эффективным примерно на 95%. Вместе взятые, используется только 38% исходной электроэнергии - 38 Вт из 100.

В электромобилях энергия проходит по проводам на всем пути от источника до автомобиля. Те же 100 Вт мощности от одной и той же турбины теряют около 5% КПД на этом пути через сеть (в случае с водородом, я предполагаю, что преобразование происходит на месте, на ветряной электростанции).

Вы теряете еще 10% энергии от зарядки и разрядки литий-ионной батареи, плюс еще 5% от использования электричества, чтобы заставить автомобиль двигаться. Таким образом, вы теряете до 80 Вт.

Другими словами, водородный топливный элемент требует в два раза больше энергии. Цитируя BMW: "Таким образом, общий КПД в энергоцепочки "система питание автомобиля-двигатель" составляет лишь половину от возможного.

На дорогах находится около 5 миллионов электромобилей, и продажи значительно возросли. Это, в лучшем случае, всего около 0,5% от общемирового объема продаж, хотя все еще находится в другой категории, чем водород, который к концу 2019 года достиг примерно 7500 продаж автомобилей по всему миру.

Водород все еще имеет очень мало заправочных станций, и их строительство вряд ли станет приоритетом во время коронавирусной пандемии, однако энтузиасты в долгосрочной перспективе указывают на несколько преимуществ по сравнению с электромобилями: водители могут заправляться намного быстрее и ездить намного дальше на одной заправке. Как и я, многие люди по-прежнему неохотно покупают электромобиль по этим причинам.

Китай, где продажи электромобилей составляют более миллиона в год, демонстрирует, как эти проблемы могут быть решены. Инфраструктура создается для того, чтобы владельцы могли быстро въезжать в заправочные комплексы и менять батареи. NIO, шанхайский производитель автомобилей, претендует на трехминутное время замены на этих станциях.

Китай планирует построить большое количество таких станций. BJEV, дочерняя компания производителя электромобилей BAIC, инвестирует 1,3 миллиарда евро (1,2 миллиарда фунтов стерлингов) в строительство 3000 станций зарядки аккумуляторов по всей стране в течение следующих нескольких лет.

Это не только ответ на "беспокойство по поводу ассортимента" потенциальных владельцев электромобилей, но и решение проблемы их высокой стоимости. Аккумуляторы составляют около 25% от средней продажной цены электромобилей, что все еще несколько выше, чем бензиновые или дизельные эквиваленты.

Используя концепцию обмена, батареи могут быть арендованы, при этом часть стоимости обмена является платой за аренду. Это уменьшило бы стоимость покупки и стимулировало бы общественное потребление. Сменные батареи можно было бы также заряжать, используя излишки возобновляемой электроэнергии, что является огромным положительным экологическим эффектом.

Правда, эта концепция потребовала бы определенной стандартизации технологии аккумуляторов, которая может не понравиться европейским автопроизводителям. Тот факт, что технология аккумуляторных батарей может вскоре сделать возможным питание автомобилей на миллион миль, может сделать бизнес-модель более привлекательной.

Она может не подойти для более тяжелых транспортных средств, таких как фургоны или грузовики, так как им нужны очень большие аккумуляторы. Здесь водород действительно может выйти на вершину - как предсказывал BloombergNEF в своем недавнем докладе.

И, наконец, слово в слово о претензиях по выбросам углекислого газа из отчета Канадской ассоциации по водородным и топливным элементам, о котором я упоминал ранее. Я проверил источник статистики, который показал, что они сравнивают водород, полученный из чисто возобновляемой энергии, с электромобилями, работающими на электричестве от ископаемого топлива.

Если бы оба они заряжались с использованием возобновляемой электроэнергии, то углеродный след был бы одинаковым. Первоначальный отчет финансировался промышленным консорциумом H2 Mobility, поэтому он является хорошим примером того, что нужно быть осторожным с информацией в этой области.

География:
  • Общемировой тренд
RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!
Загрузка...