В Челябинске появился любопытный автомобиль с наклейками «Машина на водороде» и контактной информацией фирмы-установщика, что возбудило мой интерес. Ведь ещё недавно водород считался самым перспективным видом топлива, и по миру продаётся несколько серийных водородомобилей, например, Toyota Mirai и Hyndai Nexo. Может, на волне импортозамещения и наши умельцы освоили выпуск водородной техники? Я связался с фирмой, изучил её сайт и выяснил много интересного.
Что предлагается?
Компания по установке водородных систем работает по франшизе, и её представительства есть по всей России. На симпатичном сайте расписываются прелести водородомобилей: тут и экономия топлива, и увеличенный ресурс мотора.
Компания предлагает не чистые водородные установки, как у той же Toyota Mirai, а некий цилиндрический девайс, который путём электролиза вырабатывает водород из воды прямо на борту автомобиля и подаёт его во впускной коллектор. Ставить его можно и на дизельные грузовики, и на бензиновые легковушки.
Список обещаний щедр: экономия топлива до 50%, повышение мощности до 30%, увеличения срока службы масла и всё в таком духе. Ещё ниже есть псевдонаучные рассуждения, что основной причиной низкого коэффициента полезного действия (КПД) у моторов является неполное сгорание топлива, цитируем: «Даже при самом благоприятном прогнозе, всего лишь 40% топлива подвергается сгоранию, оставшаяся часть летит в трубу». А вот присутствие водорода в корне меняет дело, потому что он, попадая в цилиндры, «заполняет пространство между молекулами топлива и является переносчиком огня». Ускоренное и более полное сгорание якобы резко увеличивает КПД, ну, а попутно влечёт массу других оздоровительных эффектов (и даже для оздоровления кожи водород используется, сказал нам представитель фирмы). В общем, через пять минут становится ясно, будущее — за водородом.
В челябинском представительстве ответили, что занимают темой недавно и система пока ориентирована на коммерческий транспорт, а цена составляет 90 тысяч. Версия для легковых автомобилей появится ближе к лету примерно за 70 тысяч рублей. В центральном офисе компании рассказали, что систему придумал некий инженер (фамилию назвать отказались), который уже не в России, а по поводу эффективности системы сослались на отзывы в соцсетях и заключение некого казахского института. При этом, с их слов, система обеспечивает неодинаковую экономию для разных моторов, но всё равно она достаточно ощутима, например, для испытанного ими мотора Chevrolet снижение расхода составило аж 47%. Эффект объяснили высоким октановым числом и низкой теплопроводностью водорода.
А как на самом деле?
Водород действительно можно получить из воды электролизом. При этом дистиллированная вода электричество не проводит, так что обычно используются кислотные или щелочные растворы.
Но выработка водорода энергозатратна. Так, низшая теплота сгорания водорода составляет порядка 33 кВт*ч/кг, а расходы энергии на его получение электролизом — более 55 кВт*ч/кг, то есть в полтора раза выше. И тут ещё нужно учесть КПД двигателя, вырабатывающего энергию для электролиза. Поэтому, например, чтобы заместить 1% бензина водородом, нужно дополнительно сжечь 15-20% бензина (ниже есть подробный расчёт). Закон сохранения энергии не обмануть.
Как считается энергетический баланс? Пусть наш двигатель работает на смеси из 99% бензина и 1% водорода по массе. Теплотворная способность такой комбинации составляет порядка 12,5 кВт*ч/кг — эта энергия выделяется при сгорании и частично преобразуется в полезную работу. На получение водорода тратится 55 кВт*ч/кг, а поскольку нам нужно лишь 1%, мы потратим порядка 0,55 кВт*ч (на килограмм искомой смеси). Энергию будет давать ДВС и его электрический генератор, КПД которых меняется в широком диапазоне, но примем их за 25%. Тогда выход энергии от нашего топлива снижается в четыре раза, то есть составляет 3,13 кВт*ч/кг. Чтобы получить 0,55 кВт*ч/кг для электролиза, нужно сжечь 17,6% исходного топлива, а в награду получить искомый 1% водорода. Даже его трёхкратная теплотворная способность не компенсирует этих затрат. Почему баланс настолько невыгодный? Потому что на каждом этапе процесса есть потери: и при выработке энергии, и при электролизе. А значит, чтобы водородный генератор не пожирал энергию мотора, на борту автомобиля можно вырабатывать лишь незначительное количество водорода.
Впрочем, продавцы устройства обещают выгоду благодаря некой интенсификации сгорания, и водород действительно горит раз в десять быстрее бензина. Но зависимость КПД от интенсивности сгорания сравнительно пологая, а вот нагрузки на детали цилиндро-поршневой группы растут драматично, равно как и температурный режим двигателя. Соображения надёжности во многом и ограничивают инженеров в стремлении увеличить КПД двигателя за счёт повышенных температур и давлений в цилиндре. И не забываем, что речь о небольшой примеси водорода, и его гомеопатические дозы обеспечат, скорее, эффект плацебо.
Сентенции агитаторов о том, что львиная доля топлива «уходит в трубу» и вовсе абсурдны. Если не брать условные карбюраторные «Волги», современные моторы выбрасывают небольшое количество несгоревших углеводородов, которые дожигаются в нейтрализаторе выхлопных газов. Водород, как и бензин, при сгорании оттягивает на себя кислород, то есть сам он «дожигать» несгоревшие углеводороды не способен.
У водорода действительно очень высокое октановое число (более 130 единиц), что в теории позволяет поднять степень сжатия. Но это сложная процедура, требующая, по сути, перепроектирования мотора, а главное, такой подход сработает, если доля водорода в общем балансе значительна, а не доли процента, как в нашем случае.
Не будем говорить веско, но всё же тщательно изучите вопрос, прежде чем клевать на посулы «водородной революции». К тому же за 70 тысяч рублей можно установить на машину ГБО на пропан-бутане или даже метане, которые обеспечивают вполне доказанное сокращение расходов на топливо.
Водородомобили — это фейк?
Не совсем. Одно время они считались машинами будущего, но с ними возникло много проблем. Например, при сжигании водорода действительно образуются только водяные пары, но поскольку температура горения очень высока, а в атмосферном воздухе полно азота, получается и много его токсичных окислов.
Поэтому внимание инженеров переключилось с водородных ДВС на топливные элементы (электрохимические генераторы): устройства, позволяющие окислять водород с получением электрической энергии. Чистота и КПД процесса гораздо выше, чем у ДВС, и концепция стала основной: та же Toyota Mirai и есть по сути водородный электромобиль.
Водород сложно хранить. Его теплотворная способность в три раза выше, чем у бензинов, однако газ является очень лёгким и требует колоссального сжатия. Если кубометр воздуха при нормальном давлении весит более килограмма, то водород — 90 грамм. Поэтому в трёх баллонах Toyota Mirai хранится лишь 6 килограммов водорода под давлением 700 атмосфер. Для сравнения, привычные нам машины с ГБО на пропан-бутане используют давления до 16 атмосфер, а в случае с метаном — порядка 200.
Водородомобили действительно экономичны: например, во время рекордного заезда Toyota Mirai на 5,6 кг водорода проехала более 1000 км, то есть расход составил 0,56 кг на сотню (но это всё же рекорд, а не средняя величина). Экономичность водородных машин связана как с эффективностью топливных элементов, так и высокой калорийностью водорода.
Но победа получается пирровой: цена килограмма водорода в Европе составляет 10-15 евро, то есть даже в режиме максимальной экономичности «Мирай» проехал 1000 км примерно за 56-84 евро. Для сравнения, при цене дизтоплива 1,6 евро/литр и расходе 5 л/100 км европейская малолитражка одолела бы ту же дистанцию за 80 евро без всяких ухищрений. Впрочем, оптимисты говорят, что цена водорода к 2030 году может упасть чуть ли не до 2 евро. Водородные станции есть и в России, но считанные единицы.
Водород ещё и взрывоопасен, о чём вы наверняка знаете из истории дирижабля «Гинденбург». И он не безвреден для металлов, увеличивая хрупкость и пористость сталей (хотя при желании эту проблему можно решить).
Ведущие автоконцерны пока делают ставку на электромобили, но водородная энергетика не списана со счетов. Например, развитие ветряных и солнечных станций создаёт проблемы с хранением и передачей больших количеств электроэнергии, и одна из концепций — превращать её в водород, который можно продавать в чистом виде или превращать в метан, основной компонент природного газа. А уж что делать с природным газом, спросите «Газпром».
««Даже при самом благоприятном прогнозе, всего лишь 40% топлива подвергается сгоранию, оставшаяся часть летит в трубу». А вот присутствие водорода в корне меняет дело, потому что он, попадая в цилиндры, «заполняет пространство между молекулами топлива и является переносчиком огня». Ускоренное и более полное сгорание якобы резко увеличивает КПД, ну, а попутно влечёт массу других оздоровительных эффектов (и даже для оздоровления кожи водород используется, сказал нам представитель фирмы). » Прочитал и сразу ясно — хуйня. Такая же как всякие катализаторы топлива и подобное:) Забавно, что они при этом какое-то устройство втюхивают, могли бы просто «черный ящик» дать, больше маржа была бы:)
Переносчик огня, бля:)))))) Очень убедительно звучит, ахахах))
Да, я тоже ржал. А чувак, который руководит этой конторой в Уфе, похоже, вообще далёк от темы, но при этом апломба выше крыше. Вчера говорили с ним по телефону, он начал мне такой: да ты разберись сначала, как двигатель работает, половина топлива в трубу вылетает и для этого и нужен нейтрализатор, чтобы его дожигать (хотя там малые доли процента несгоревших углеводородов дожигаются, да и то уже частично расщеплённых). Потом начал что-то про детонацию в дизельных моторах говорить, потом про то, как мотор мягко работает на водороде (хотя если скорость сгорания увеличивается, дизель напротив жёстче долбит, это для них иногда проблема). Короче, чистой воды «Гербалайф». Ну, и добила меня фраза, что их водород для омоложения лица можно использовать. Графы Дракула мля)
Ну вы куда полезли? Вы б еще в аудиофилькино сообщество, развенчивать всякие «теплые ламповые, глубина композиции». Любим мы всякие подорожники, а вы так с размаху и все прелесть портите.
Для меня всегда интересно, огромные концерны ничего путного предложить не могут, а тут какие-то неизвестные дядечки, доктора наук, не меньше, открывают неизведанные законы Вселенной, не соответствующие 2 закону термодинамики: то электричество из эфира, то вот это. Оно и понятно, там корпорации, жидо-масоны, жаждущие нажиться на простом трудяге-пролетариате-среднем классе. Здесь же все просто, практически, альтруисты, готовые почти бескорыстно помочь побороть мировое зло.
Я сначала за эту машину с рекламой зацепился вполне искренне, думая, что речь о домашних установках получения водорода, который потом сжимается и закачивается в баллоны. В принципе, тот же электромобиль, только с очень быстрой заправкой. В Японии вроде такое есть, у нас было бы сенсация. А потом увидел, что у них сеть по всей России, бизнес прёт как на дрожжах, ценники нескромные (ну, брали бы хоть тыщ 5, а то под сотку сразу), и решил, что надо народу рассказать.
При этом есть ведь, например, чип-тюнинг, которые действительно в некоторых случаях позволяет поднять мощность/экономичность. Тут сразу вопрос, типа, а чего сам условный Volkswagen не додумался свои TSI движки чиповать? Но у современных турбомоторов действительно бывает большой запас на прокачку, потому что производитель зажат экологическими нормами и соображениями надёжности мотора (особенно в первые годы), поэтому то же давление наддува или углы опережения зажигания выбирают более консервативно, чем на свой страх и риск делает чип-тюнер. Вот люди и верят, что какая-то электрическая приблуда может вдвое снизить расход топлива.
А потом, мне интересно было разобраться в том, можно ли электролизом делать достаточные количества водорода на борту. Ответ: нет)
Тут скорее психологический момент: если 5000, то это явное разводилово. А 90 — это прям что-то стоящее, действительно уникальное, сложное и новое. Скорее всего, есть инфографика с окупаемостью и прочим. В общем, «Бендер чтил Уголовный кодекс и знал около 400 относительно честных отъемов денег у населения.» И на самом деле, относительность здесь в том, что можно недоговорить, опустить некоторые детали, полагаясь на неосведомленность обывателя. Дело Бендера не просто цветет, а просто заливает всю Россию удушливым ароматом.
Согласен, я сам увидел цену и подумал: наверное, чет интересное наши Кулибины нахимичили. Но эйфория длилась, пока не открыл их сайт )
Ну а вообще, кататься на баллоне в 200 атм со взрывоопасным газом…. Я бы не рискнул. Жену не могу уговорить на ГБО — боится газа (все объяснял, по колесам пинал, фары протирал….), а тут такое.
Там не 200, там 700 атм. Двести — это для метана.
И это проблема, конечно: баллоны, клапаны, трубопроводы должны быть супернадёжными. Для метана тоже такая проблема существует, но водород ещё более взрывоопасный.