В автомобиле прошлого далеко не уедешь

Наши города окутаны смогом, источник которого –  автомобили. Как бы чист ни был бензин, который заливается в топливные  баки, от выхлопных газов никуда не деться. Транспорт входит в десятку лидеров загрязнителей воздуха. По оценкам разных исследователей на его долю приходится от 40 до 75 % вредных выбросов, попадающих в атмосферу. Люди уже давно пришли к пониманию: в карете, то есть, автомобиле прошлого далеко  не уедешь. Пора искать ему замену. 

Эпоха нефти подходит к концу

Эпоха нефти дорого обошлась человечеству. Ведь это только кажется, что бензин значительно дешевле других видов топлива. На самом деле, за каждый литр бензина мы платим чрезвычайно дорого, хотя эта высокая цена и неочевидна. Давайте разбираться.

«Не будем обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она мстит», – в своё время сказал Фридрих Энгельс. И пример напрашивается сам собой: участившиеся в последнее время катастрофы. Связь между ними и добычей углеводородов давно стала очевидной. 

Наверное, впервые об этом человечество заставило задуматься землетрясение, которое произошло в 1939 году на месторождении Уилмингтон – центре нефтедобычи в Калифорнии. Оно послужило спусковым крючком серии трагедий, в результате которых разрушились здания, мосты, дороги, нефтяные скважины и трубопроводы. В этом густонаселённом районе погибли люди, целые семьи остались без крова, токсичная сырая нефть попала в окружающую среду. Но этот случай просто наиболее показателен. 

Техногенные катастрофы такого рода по всему миру  случаются всё чаще по мере роста отбора из недр нефти и газа. Проседание грунта, из-за которого  случаются землетрясения, зафиксированы и в России, особенно на Старогрозненском месторождении. С этим явлением борются, закачивая воду в глубинные пласты. Так, в случае с Уилмингтоном на каждую тонну отобранной нефти нагнетается 1600 л воды.  Однако учёные полагают, что подобное  средство не является панацеей. Закачанная вода может повысить температуру массива и, в свою очередь, стать причиной землетрясений. 

В последнее время появились тревожные известия о проседании дна Северного моря  на участке месторождения Экофиск. Оно сопровождается деформацией стволов скважин и самих нефтяных платформ. Никто пока не может подсчитать, какой ущерб уже наносится и ещё будет причинён экосистеме. Да, тектонические сдвиги – неизбежные спутники нефтедобычи.  

Однако это ещё не всё. Вспомним самую крупную техногенную катастрофу на море, которая произошла в 2010 году. На нефтяной платформе Deepwater Horizon, с которой производилось бурение скважины и добыча нефти на морском шельфе,  произошёл взрыв. В Мексиканский залив попало 5 млн баррелей нефти (более 670 тысяч тонн), образовалось нефтяное пятно 75 тыс. кв. км. Компания ВР, владелец лицензии на добычу нефти, едва не обанкротилась, пытаясь ликвидировать последствия аварии. Но дело, конечно, не в ней. Сильнейший удар был нанесён по биоразнообразию мирового океана: безвозвратно погибли десятки видов растений, животных, рыб… Экосистема не оправилась до сих пор.

К сожалению, нефть попадает  в водные бассейны и множеством других путей: в первую очередь, по существующим в земной коре разломам.  Согласно статистике, в местах переработки и добычи нефти, по ходу проложенных нефтепроводов, количество разлитого сырья достигает 200 литров на каждые два квадратных километра. Это неизбежный процесс, который можно остановить лишь одним способом: прекратить добычу нефти. 

Человечество давно пришло к этой мысли. Недаром на дорогах уже появились автомобили, работающие на альтернативном топливе из возобновляемых источников энергии, не вредящих окружающей среде. 

Электрические «лошадки»

Об электромобилях говорят уже давно. Они действительно гораздо чище «грязных» двигателей внутреннего сгорания. Но их создатели пока не справились с огромным количеством минусов, которые заставили бы людей массово пересесть на «электрических лошадок». Вот лишь некоторые из них.

Электромобиль проезжает сравнительно небольшое расстояние от одной зарядки до другой, а «накормить» его негде. Количество зарядных станций весьма ограничено даже в Европе, что уж говорить, скажем, о России?  Да и сам процесс зарядки длителен: он может занимать даже несколько часов. Весьма сомнительна успешная эксплуатация электромобиля в холодном климате. А это очень важной вопрос не только для России, но и для США, Канады, ряда европейских  государств. 

Нулевой выхлоп

Автомобилем будущего называют водородомобиль. Его «сердце» –  это электромотор. Каково же, в таком случае,  отличие от электромоблия?  Чтобы не углубляться в тонкости процесса, достаточно сказать: электричество вырабатывается в результате химической реакции с участием Н2. Она происходит внутри ячеек топливных элементов. 

У водородомобиля есть весьма положительные отличия от «бензинового» авто. На «выходе» вместо  вредоносных газов в атмосферу выделяется чистейший водяной пар – это тот самый «нулевой выхлоп», на котором настаивают все европейские конвенции. 

Чем ещё хорош водоромобиль? Бесшумный ход по сравнению с обычными машинами. Быстрый старт. Экономичность: 1 грамм водорода позволяет получить почти в 6-7 раз больше энергии, чем такое же количество бензина. Водородомобиль  заправляется также быстро, как и бензиновый автомобиль, и значительно быстрее электромобиля. Его запас хода 500-600 км – это значительно больше, чем у электромобилей и немногим уступает машинам с двигателем внутреннего сгорания (у них средний показатель в среднем 800-900 км).  

Немаловажна и простота технического обслуживания (ТО). Замена свечей и масла в двигателе внутреннего сгорания – обо всём этом кошмаре традиционного ТО владелец водородомобиля может забыть. 

Да, водородомобиль весьма толерантен к окружающей среде, прост и удобен в использовании, но прежде чем он завоюет дороги планеты, предстоит решить ряд проблем. 

Инфраструктура

Развитие водородного транспорта требует развития его инфраструктуры. 

Пока работающую на водороде машину заправить сложнее, чем просто залить в бак бензин. Н2 должен быть в сжатом или сжиженном состоянии. Проблема заправочныхстанций очень важна, иначе водородный транспорт не сможет развиваться. Вот что получается, если сравнивать с электромобилями. Электрозарядки можно размещать повсюду, даже в общественных местах (в случае с водородом это пока  невозможно). Правда,  время зарядки значительно отличается (повторимся). Электромобили заправляются от 1 до нескольких часов, а водородомобили  – в течение нескольких минут. 

И всё-таки количество водородных заправочных станций (ВЗС) в мире растёт. К началу 2020 года на нашей планете открылись 432 станции.  Особенно радикально проблема решается в Азии: 178 станций, из них 114 находятся в Японии, а 33 – в Корее. В Китае собираются открыть 1000 заправок к 2030 году. В Европе было 177 станций, из которых 87 расположены в Германии, а 26 – во Франции. В  Швейцарии насчитывается 4 ВЗС, а 26 пока достраивают. В Северной Америке работают 74 станции, 48 из них – в Калифорнии. 

Пока против водородомобилей и высокая цена топлива (по сравнению с электромобилем), зато цены на бензин и водород  не слишком отличаются. Правда, с появлением новых технологий будет дешеветь и водородное топливо. 

А пока водоромобили уже заинтересовали традиционных автопроизводителей. Вот лишь некоторые из них.

Компания Honda первой представила серийную версию автомобиля, работающего на водородных топливных элементах, – Honda FCX Clarity.

Концерн Toyota выпускает водородомобиль с весьма красноречивым названием  Toyota Mirai («будущее» в переводе с японского).

Вызвал интерес электрический кроссовер Hyundai Nexo  на водородных топливных элементах.

Водородное топливо завоёвывает воздух. Так, в июне 2019-го компания Alaka’i Technologies (Массачусетс) представила макет самолёта Skai, работающего на жидком водороде. Он вмещает пять пассажиров, может пролететь за одну загрузку 600 км, находясь в воздухе около четырёх часов. Это не первая летающая машина. Ранее свой вариант представила компания Boeing. 

Авиационная компания ASX (Мичиган) разработала новый аппарат с вертикальным взлётом и посадкой VTOL. Это инновационное летательное судно с нулевым выбросом, не производящее шума.

Аэрокосмический концерн Airbus в сентябре прошлого года продемонстрировала модели трёх пассажирских самолётов, тоже  работающих на топливе будущего – Н2. Недаром проект называется ZEROe (от английского Zero Emissions – «нулевые выбросы»). 

… Заменит ли водородомобиль традиционные машины? В его пользу высказывается всё больше  людей, заботящихся  об окружающей среде и будущем своих детей. Но это ещё далеко не всё.

Запасов нефти и газа хватит, по разным  оценкам, на каких-нибудь 50-100 лет. Цена на топливо уже непомерно высока и будет неизбежно расти – по мере выработки природных ресурсов.  Между тем, методы управления этой дорого достающейся энергией неэффективны: вынужденные выбросы углекислого газа достигают 28%. 

Специалисты полагают, что водород поможет  миру избавиться от «углеводородной зависимости». В конце концов, по мере развития технологий каждая семья получит в своё распоряжение устройство по производству водорода для собственных нужд,  своего рода персональную «скважину» по производству энергии. Что это означает? Полную  независимость от централизованных газовых и электрических коммуникаций, самообеспечение теплом и горячей водой. Энергоэффективный автономный дом, содержание которого требует минимальных затрат. Вода – источник получения Н2 – гораздо доступнее, чем нефть, и не грозит вредными выбросами. Другими словами, Н2 способен осуществить давнюю мечту человечества: обеспечить полную свободу – от передвижения до личных потребностей и самореализации. Водород – это именно тот энергоресурс, который действительно доставит нас в будущее.