Двигатель на водороде: Водородные двигатели не так хороши, как кажется

Содержание

Группа «ГАЗ» может запустить массовое производство водородных двигателей через 2,5 года | Водородная энергетика

Гендиректор «Силовых агрегатов» компании отметил, что конструкция двигателя на водороде будет близка к конструкции газопоршневого двигателя

Группа «ГАЗ» может запустить массовое производство газопоршневого двигателя, работающего на водородном топливе, через 2,5 года. Об этом в ходе заседания комиссии Российского союза промышленников и предпринимателей (РСПП) по автомобильному и сельскохозяйственному машиностроению сообщил генеральный директор «Силовых агрегатов» группы «ГАЗ» Константин Рухани.

«Мы понимаем, что мы можем вывести серийную продукцию. Через 18 месяцев мы выйдем уже с испытаний, где-то через 2,5 года мы выйдем на собственное производство данной продукции, на конвейер», — сказал Рухани, добавив, что конструкция двигателя на водороде будет близка к конструкции газопоршневого двигателя.

«Мы считаем, что в настоящий момент, если мы придем к стратегии применения газопоршневого двигателя, работающего на водороде, мы можем получить транспортное средство на 30-40% дороже, чем нынешние. Двигатель будет менее требователен к чистоте водородного топлива», — добавил он.

В сентябре группа сообщила, что разработает первые два образца двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на водороде в 2021 году. Также в сентябре компания презентовала на выставке две модели городских водоробусов, которые созданы на базе электробуса и оснащены водородными топливными элементами. Откалиброванный образец городского автобуса с водородным двигателем внутреннего сгорания будет представлен в 2023 году.

«Группа ГАЗ» является ведущим производителем и поставщиком автобусов в России. Компания выпускает полную линейку автобусов малого, среднего, большого и особо большого классов. Модельный ряд включает городские, пригородные, междугородные автобусы пассажировместимостью от 19 до 201 человек. Компания также является крупнейшим в России поставщиком школьных автобусов.
 

Все, что вам нужно знать о водородном двигателе

В мире двигателей и возобновляемых источников энергии мы стремимся оптимизировать те, которые не загрязняют атмосферу и не зависят от ископаемого топлива. Дни дизельных и бензиновых двигателей внутреннего сгорания сочтены. Электромобили дают много поводов для разговоров, учитывая их ускоренную эволюцию и увеличение их парка в последние годы. Но водородные двигатели также становятся тенденцией, учитывая их возможности и характеристики.

Вы хотите знать все о водородных двигателях?

Работа водородного двигателя

Думать, что существуют двигатели, топливом которых является водород, — значит думать о чистом будущем без выбросов в атмосферу. И дело в том, что газообразный водород находится в высокой концентрации в атмосфере и может использоваться в качестве топлива.

По сравнению с двигателями электромобилей их работа аналогична. Оба двигателя работают с электричеством, чтобы двигать автомобиль. Тем не мение, Основное различие заключается в том, как они получают для этого энергию.

Автомобили на водороде приводятся в действие комбинацией двух типов двигателей: внутреннего сгорания и электрического. Двигатель работает от аккумулятора, который питается за счет реакции ячеек, хранящих водородное топливо.

Элементы, как и остальные батареи, имеют положительный и отрицательный полюсы, называемые анодом и катодом. Они разделены центральной мембраной, через которую проходят ионы и электроны водорода и генерируют электрический ток. Этот ток хранится в аккумуляторе и доступен, когда автомобиль начинает движение.

Энергия в батарее объединяется с кислородом среды с образованием водяного пара. Выбросы из выхлопной трубы водородных автомобилей — это водяной пар. Мы помним, что, хотя водяной пар является естественным парниковым газом, его жизненный цикл в атмосфере составляет всего несколько дней. Облака обладают собственным естественным парниковым эффектом, который поддерживает стабильную температуру на Земле и делает планету пригодной для жизни, поэтому увеличение выбросов водяного пара не приведет к усилению глобального потепления.

Проблемы с водородным двигателем

Водородный двигатель не так совершенен, как многие думают. Поскольку они еще не получили широкого распространения в мире, точек подзарядки водородных элементов очень мало. Это очень затрудняет автономность водородных транспортных средств. и задерживает его распространение на рынках. Кому может понадобиться автомобиль, подзарядка которого требует больших затрат и может «оставить вас в затруднительном положении» посреди поездки? Кроме того, способ производства водорода для хранения в батареях является дорогостоящим и загрязняющим. Поэтому, хотя при использовании в обороте транспортного средства он не загрязняет, при производстве он загрязняет.

Что касается автономности водородного двигателя, он аналогичен бензиновому двигателю внутреннего сгорания.

Он может иметь дальность действия до 596 километров. Ускорение и мощность обычно не такие большие, как у традиционного двигателя внутреннего сгорания.

Как заправить автомобиль водородом?

Хотя водородные двигатели еще не получили широкого распространения, его считают топливом будущего. Заправлять водородные двигатели очень просто и быстро. Всего за пять минут он может полностью зарядиться и снова иметь автономию 596 километров.

Способ заправки очень похож на традиционный. Используется шланг, который герметично соединен с баком, и через него газ впрыскивается в аккумуляторную батарею двигателя. Когда аккумулятор полностью заряжен, зарядка завершена. Этот процесс занимает всего около пяти минут, поэтому водородные станции получают все большее распространение по всему миру.

Безопасность водорода

Перед выпуском водородного автомобиля на рынок проводятся исчерпывающие испытания, чтобы гарантировать полную безопасность этих водородных двигателей. Для начала нужно проверить реакцию этого типа транспортного средства на любую аварию. Необходимо знать, может ли водородный бак взорваться, может ли он нанести вред пассажирам, какой у него тип реакции и долговечность и т. Д.

Хотя водород — один из самых распространенных элементов во Вселенной, самый легкий и экологически чистый, с ним нужно обращаться правильно. Чтобы свести к минимуму риски водородных двигателей при дорожно-транспортных происшествиях, в них была интегрирована система безопасности, которая останавливает поток водорода в аварийных ситуациях, как лобовых, так и боковых и задних, что подтверждает большую безопасность этого типа двигателя по сравнению с традиционным сгоранием.

Мифы и правда о водородных двигателях

Существует множество мифов о водородных двигателях, учитывая их общее невежество среди населения, которые мы собираемся опровергнуть ниже.

Водородный двигатель, вопреки распространенному мнению,

не работает только с водородом, разве что у двигателя много доработок. Для работы этих двигателей требуется большая электрическая мощность, и это не только водород.

Водородные двигатели нуждаются в постоянном мониторинге и обслуживании для обеспечения хорошего уровня электролитов. Вопреки тому, что считается, когда вы покупаете водородный автомобиль и думаете, что можете забыть о нем позаботиться.

Хотя цена стала несколько дешевле, Это основная проблема, почему эти автомобили не попали на рынок. Учитывая высокую стоимость производства в водороде, его цена довольно высока.

Одна из причин, по которой автономность не выше, связана с тем, что высокая стоимость энергии что требует предварительного разделения водорода и кислорода. Чтобы решить эту проблему, необходимо изучить и принять во внимание множество аспектов.

Как видите, водородные двигатели все еще находятся в стадии полной разработки, хотя, если многие люди считают его двигателем будущего, это будет для чего-то.


В России хотят создать авиадвигатель на водороде

https://ria.ru/20210901/dvigatel-1748107012.html

В России хотят создать авиадвигатель на водороде

В России хотят создать авиадвигатель на водороде — РИА Новости, 01.09.2021

В России хотят создать авиадвигатель на водороде

Российский авиационный двигатель ВК-2500 планируется в течение пяти лет перевести на водородное топливо, рассказал в интервью РИА Новости гендиректор… РИА Новости, 01.09.2021

2021-09-01T09:24

2021-09-01T09:24

2021-09-01T12:26

технологии

ссср

як-40

камов

объединенная двигателестроительная корпорация

михаил гордин

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/01/1d/1595084995_0:44:981:595_1920x0_80_0_0_59dca898f271cd3c9cc5b5448b1f075e.jpg

МОСКВА, 1 сен – РИА Новости. Российский авиационный двигатель ВК-2500 планируется в течение пяти лет перевести на водородное топливо, рассказал в интервью РИА Новости гендиректор Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») Михаил Гордин.Ранее водородное топливо в отечественном авиастроении применялось только во времена СССР. В 1988 году цикл полетов совершил самолет-лаборатория Ту-155 с экспериментальным двигателем НК-88, использовавшим в качестве топлива жидкий водород.»Мы хотим и двигатель ВК-2500 перевести на водородное топливо. Это будет отдельный проект совместно с «Объединенной двигателестроительной корпорацией», с криогенным баком, системами термостатирования и подачи жидкого водорода. Процесс создания такого двигателя, по предварительным оценкам, займет порядка 5 лет и будет включать в себя весь комплекс работ и испытаний», — сказал он.Летные испытания двигателя на водородном топливе в составе демонстратора технологий гибридной силовой установки могут пройти на летающей лаборатории Як-40ЛЛ, уточнил Гордин.В настоящее время ВК-2500 устанавливается на вертолеты марки «Камов» и «Миль».Читайте полный текст интервью >>

https://ria.ru/20210901/dvigatel-1748103911.html

https://ria.ru/20210901/dvigatel-1748099805.html

ссср

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/01/1d/1595084995_27:0:911:663_1920x0_80_0_0_98e85c1e27e26c93fd988ae85eb2bfa2.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

технологии, ссср, як-40, камов, объединенная двигателестроительная корпорация, михаил гордин

09:24 01.09.2021 (обновлено: 12:26 01.09.2021)

В России хотят создать авиадвигатель на водороде

Перспективы перевода водного транспорта на водород — ЭкспертРУ

Весной этого года компания Kawasaki представила первый в мире танкер, предназначенный для перевозки сжиженного водорода из Австралии, где он будет производиться, в Японию, которая к 2050 году планирует добиться нулевых выбросов парниковых газов.

Статья по теме:

Ожидается, что первая партия сжиженного водорода поступит в Японию весной будущего года. В специальном созданном танке объемом 1250 кубометров судно будет перевозить водород, охлажденный до минус 253 градусов Цельсия.

Вместе с тем основная силовая установка этого танкера — три дизельных двигателя мощностью 1,32 МВт каждый, потребляющих, соответственно, углеводородное топливо.

Использование водорода в судоходстве — одна из составляющих декларируемого энергоперехода, который предполагает отказ от ископаемого топлива и декарбонизацию экономики.

Перспективы перевода водного транспорта на водород «Эксперт» обсудил с Питером Тервишем, президентом бизнеса «Автоматизация процессов» компании ABB, членом исполнительного комитета Европейского альянса чистого водорода (European Clean Hydrogen Alliance, ECh3A).

— Считаете ли вы, что энергопереход, основанный на водороде, назрел и существуют технологические предпосылки, чтобы он состоялся?

— Я не рассматриваю водород как источник энергии. Я рассматриваю водород как энергоноситель, переносчик энергии, если хотите. Водород — это точно не источник энергии, потому что для его получения всегда требуются другие источники. Он представляет собой некое промежуточное звено, требуя либо электричества, в том числе из возобновляемых источников, либо углеводородов, и потому не является источником энергии сам по себе.

Что касается технологических предпосылок для энергетического перехода, то здесь нужно смотреть на решения, которые будут использоваться в течение следующих десяти лет, то есть до 2030 года. Мы уже располагаем знаниями, которые помогут достичь наших целей на этом временном промежутке, и это дает нам время для дальнейшего усовершенствования уже имеющихся технологий, а также исследований и разработки новых технологий, которые будут необходимы после 2030 года.

— Что вы имеете в виду под этими технологиями? Вы собираетесь производить электролизеры, топливные элементы, автоматику для обслуживания водородных систем или что-то еще?

— Наши решения позволяют снижать неизбежные для водородной энергетики капитальные расходы и операционные затраты в процессе получения водорода. В этой сфере наша компания очень активно инвестирует в технологии электрификации, автоматизации, цифровизации. А разработкой конкретных технологий, в частности электролизеров или топливных элементов, занимаются уже наши партнеры, с которыми мы плотно сотрудничаем.

— Насколько технологически мы готовы к переходу на использование водорода в качестве источника энергии? Необходимое оборудование — топливные элементы, электролизеры — уже существует, его уже можно устанавливать на поезда, суда и так далее?

— Думаю, сейчас мы находимся на той стадии, когда сами технологии уже готовы, но сценарии их использования все еще дорабатываются. Например, по вопросам масштабирования и применения новых технологий в судостроительной отрасли мы сотрудничаем с известным производителем топливных элементов компанией Ballard Power Systems. Их топливные элементы мы интегрируем в судовые системы. В настоящее время эти элементы используются для замены вспомогательных двигательных систем, а не основных двигателей. В то же время для малых судов мы поставляем силовые установки полностью на водородных топливных элементах. То есть уже существуют океанские суда со вспомогательными водородными двигателями и малые суда, полностью работающие на водородных топливных элементах.

— Насколько много таких судов? Если мы так стремимся к безуглеродной экономике и водород — один из способов достижения этой цели, почему это не становится массовым явлением?

— Тут стоит учитывать два момента. Первый, конечно, деньги. С этой точки зрения водород, особенно «зеленый» водород, все еще экономически невыгоден по сравнению с другими видами топлива, в частности на фоне низкого углеродного налога во многих странах. В связи с этим, как я уже говорил, ключевую роль играет снижение капитальных вложений, а также операционных и производственных затрат. Это что касается экономики. Второй фактор можно сравнить с вопросом «Что было раньше — курица или яйцо?». Спрос возможен только при наличии инфраструктуры. А инфраструктура не появится там, где нет спроса. Здесь очень важна роль государств. Они могут, с одной стороны, способствовать созданию необходимой инфраструктуры, а с другой — прогнозировать и планировать спрос потенциальных потребителей для повышения уверенности производителей.

Suiso Frontier — первый в мире танкер для перевозки сжиженного водорода от компании Kawasaki

«Зеленый» пока дорогой

— Насколько велика роль углеродного налога, который собираются вводить, в распространении водородных технологий?

— Плата за выбросы углекислого газа — в виде сбора, повышения цены или налога (в зависимости от экономической системы того или иного государства) — имеет важное значение для развития «зеленых» технологий. Для обеспечения устойчивого развития и снижения влияния на климат необходимы высокие сборы за углеродный след и выбросы углекислого газа. Иначе, как мне кажется, мы не сможем добиться распространения технологий «зеленого» водорода в обозримом будущем и уж тем более в сроки, установленные Парижским соглашением. В ближайшее время «зеленый» водород не сможет конкурировать, например, с углем. В связи с этим углеродный налог — это, без сомнения, важный фактор для ускоренного развития «зеленой» энергетики и применения «зеленого» водорода.

— Не получится ли так, что суда, которые имеют водородную энергетическую установку, будут очень дорогими, в результате чего их не будут покупать и их станет меньше, сократятся перевозки, станут дороже товары из-за сокращения перевозок? Не приведет ли переход на более дорогой источник энергии к удорожанию всего?

— С экономической точки зрения очевидно, что в этой сфере нужны инвестиции. А любые инвестиции — это всегда расходы для одних и доходы для других. Некоторые товары, например углеводороды, сейчас слишком дешевы. Поэтому они будут дорожать. В то же время контроль за выбросами углекислого газа рождает новые возможности. Появляются новые рабочие места и источники дохода. Мы технологическая компания, и наша роль заключается в том, чтобы обеспечить эффективное решение задач контроля за выбросами углекислого газа и способствовать минимизации инвестиций, а также тому, чтобы со временем стоимость производства водорода стала максимально низкой. Вот вклад, который мы как технологическая компания можем внести. Существует вопрос, сможет ли электричество конкурировать с водородом в процессе создания «зеленой» экономики. На мой взгляд, они идеально дополняют друг друга. Как пример: электроэнергия из возобновляемых источников питает электролизер или аккумулятор (в зависимости от ваших требований к аккумулированию энергии), а затем высвобождается из аккумулятора или из совершенно другой фазы в определенный момент времени через топливный элемент. Эти две технологии прекрасно дополняют друг друга. Поэтому мы очень активно работаем в обоих направлениях.

Наша компания работает не только над аспектами, связанными с водородом как транспортным топливом, но и над цепочкой его получения. Мы используем различные подходы, в том числе небольшие модульные или крупные цепочки, для производства водорода на основе углеводородов или «зеленого» электричества в разных частях света. Мы уже осуществляли поставки для проектов в этой области по всему миру, в том числе для проектов, связанных с электрификацией, автоматизацией или цифровизацией. Порой мы работали над всеми тремя типами проектов одновременно.

— Как соотносится цена энергетической установки на традиционном топливе (углеводородах) и цена сопоставимой по мощности водородной установки? Что дороже, что дешевле?

— Это зависит от специфики того, что мы рассматриваем. Например, «голубой» водород производится из угля или газа, то есть в этом случае стоит дополнительно учитывать применение и хранение углеводородов, и поэтому к первоначальной стоимости энергии надо добавить затраты на разделение и секвестрацию. Сейчас «голубой» водород стоит дешевле, чем водород, полученный с использованием «зеленой» энергии от ветряных электростанций или солнечных электростанций. Тем не менее мы видим, что стоимость «зеленой» электроэнергии продолжает снижаться по мере увеличения объемов ее производства. Перед нами стоит цель приблизить стоимость «зеленого» водорода к стоимости «голубого». Но чтобы не столкнуться с вопросом «курица или яйцо?», о котором мы говорили ранее, нельзя просто ждать, когда появится полностью «зеленое» производство, и уже потом переходить на водород. Должна быть фаза сосуществования «голубой» и «зеленой» энергии, в ходе которой будет осуществляться постепенный переход от одного типа энергии к другому, а не внезапный переход ко все еще дорогостоящим решениям, которые необходимы для борьбы с изменением климата и снижения выбросов углекислого газа.

— Я имел в виду стоимость самой энергоустановки без учета топлива, которая приводит в движение судно, например.

— Нужно смотреть на всю цепочку, потому что водород — это не источник энергии, а только энергоноситель. Кроме того, важно учитывать затраты на производство «зеленой» электроэнергии. Общая стоимость зависит от капитальных затрат и эффективности преобразования. Сначала необходимо сравнить стоимость и эффективность электролизера и топливного элемента. Только после этого можно переходить к конечному использованию. Если рассматривать этап за этапом, то я бы сказал, что в ряде стран стоимость производства электроэнергии из возобновляемых источников начинает приближаться к стоимости энергии на основе углеводородов. Это позволяет снизить рыночную цену электроэнергии в странах, где много света для солнечных батарей или ветра для ветроэлектрических установок. Сегодня стоимость начинает достигать уровня, аналогичного значениям при производстве электроэнергии на основе углеводородов. Вырос также КПД электролизеров и топливных элементов. В России, как мне кажется, водородная энергетика вряд ли сможет удовлетворить все требования потребителей в ближайшее время. Экономический переход возможен в том случае, если вы работаете в специфической отрасли с высоким уровнем использования углерода и ищете способы производства, например, безуглеродной стали, а ваши заказчики готовы платить за это. Сегодня все больше производителей готовы оплачивать дополнительные расходы, связанные со сложностью использования водорода и экологически чистой электроэнергии вместо углеводородов.

— И все-таки: ABB является поставщиком двигательных энергосистем для судостроения. Есть двигательные энергосистемы, в которых источником является органическое топливо (газ, солярка и так далее), и есть энергосистемы, в которых источником энергии является водород. Какова разница в цене между двумя этими системами?

— Я не могу назвать точные цифры. Давайте начнем с того, что это непрерывный процесс. На традиционных судах используется обычная двигательная установка с большим двигателем, который вращает вал, приводящий в движение гребной винт. К примеру, газ с Ямальского месторождения сегодня транспортируется на арктических судах с большими двигателями. Но этот большой двигатель не вращает механический вал. Он запускает генератор, который вырабатывает электричество, и уже оно приводит в движение три гребных винта судна.

Итак, есть чисто механическая традиционная система, а есть электромеханическая традиционная система, которая экономит пятнадцать процентов топлива, но стоит дороже. Она дороже с точки зрения капитальных затрат, однако эксплуатационные затраты у этой системы меньше, и она гораздо лучше подходит для движения во льдах. Такие системы стоят на ледоколах длиной триста метров. Если же ваши суда не работают на углеводородном топливе, то вам могут подойти двигатели внутреннего сгорания, которые в качестве топлива используют непосредственно водород, — такие сейчас находятся в разработке. Это все еще не топливный элемент, а двигатель внутреннего сгорания и силовая установка, которую я только что описал. Наконец, существуют двигатели на водородных топливных элементах. В настоящее время такие двигатели предназначены в основном для судоходства по рекам и на небольшие расстояния. Для охвата сектора дальних морских перевозок мы сейчас работаем с несколькими заказчиками, которые рассматривают другие виды топлива, получаемые из водорода, а не только возможность хранения водорода в чистом виде. Как потенциальные виды топлива они рассматривают, например, аммиак (Nh4) или синтетический метанол.

Водородные производные

— Получается, что сегодня нельзя создать достаточно мощную энергосистему движения на водороде, чтобы можно было установить ее на крупные суда. И причина того, что она устанавливается на речные суда, — как раз то, что там нужна небольшая мощность и она достаточна?

— Я думаю, что в некоторой степени это так. Если рассматривать разные способы хранения энергии, то электрические накопители, скажем аккумуляторы, можно сделать большими и энергоемкими. Но электричество может оказаться не самым оптимальным решением для перевозки длительностью больше часа или двух, например на пароме. Водород, вероятно, можно использовать в течение более длительного времени, но из-за таких факторов, как давление, его хранение требует больших затрат. Для протяженных маршрутов через Атлантику, Тихий океан или вокруг света вместо самого водорода, даже если вы получаете его с помощью «зеленого» электричества, проще использовать производные вещества, например аммиак или метанол. То есть «зеленый» водород будет перерабатываться дальше, что позволит снизить стоимость и упростить обработку на борту судна. Таким образом, дело не в недостаточной мощности, а скорее в длительности использования накопителей для конкретного энергоносителя.

Вы можете использовать водородную энергию на морском судне, и я знаю людей, которые серьезно рассматривают возможность хода только на топливных элементах. Мы видим определенный интерес к этой технологии. Технически это осуществимо. Но не стоит забывать об экономической целесообразности. Такой проект может быть реализован, однако он рискует оказаться слишком дорогостоящим.

— Значит ли это, что ставить топливные элементы и использовать водородные системы на больших океанских судах невыгодно?

— Я бы сказал иначе. Если вы заинтересованы в «зеленом» океанском судоходстве, то на сегодняшний день водород не самый оптимальный вид топлива. Однако вы можете рассмотреть альтернативное топливо, полученное из водорода. Этот вариант возможен, но в настоящее время не оптимален для «зеленого» океанского судоходства.

— Например, аммиак, о котором вы говорили?

— Да, Nh4 и другие синтетические углеводороды. Сегодня рассматриваются обе эти возможности. И прямо сейчас индустрия, похоже, склоняется в сторону Nh4. Но мне кажется, что это не окончательное решение, а скорее промежуточная позиция.

Промышленные активы, будь они в морской или перерабатывающей промышленности, обычно имеют длительный срок службы. Это инвестиции на десятилетия вперед. Поэтому тем, кто сегодня принимает решения, особенно важна возможность выбора, в том числе между «голубым» и «зеленым» топливом или, возможно, товарными видами топлива. Например, природный газ вместе с водородом или аммиак отлично подойдут для такого оборудования, как двигатель внутреннего сгорания, а также для некоторых типов топливных элементов. В рамках текущего переходного процесса возможность выбора имеет большое значение. Это обусловлено высокой степенью неопределенности в отношении использования активов в последующие десятилетия.

— Какую наибольшую мощность сегодня могут выдавать топливные элементы?

— Несмотря на существование мегаваттных топливных элементов, более распространены элементы мощностью до нескольких сотен киловатт, которые могут быть соединены друг с другом. Их чаще выбирают для небольших систем. Такие топливные элементы в некоторой степени схожи с солнечными батареями. Необязательно ставить только большие модули — достаточно взять много маленьких и подключить их друг к другу. На мой взгляд, в связи с этим возникают два вопроса. Первый: элементы какой мощности выбрать? Для судов, я думаю, отлично подойдут мегаваттные топливные элементы. Но тогда возникает второй вопрос: сколько элементов нужно, чтобы достичь нужных мощностей?

Концепт большого судна-контейнеровоза, работающего на водородных топливных элементах Источник: ПРЕДОСТАВЛЕНО КОМПАНИЕЙ ABB

— В том-то и вопрос: сколько мегаваттных топливных элементов поместится на судне? Получится разместить их в корпусе столько, чтобы выдать мощность в районе 10–15 мегаватт, необходимую для большого судна?

— В условиях ограниченного пространства для хранения водорода требуется больше места, чем для топливного элемента. Обе технологии относительно сложны. Другой вопрос: предположим, вы хотите использовать водород в качестве топлива. Его можно будет применять в двигателе внутреннего сгорания, если произвести ряд изменений. Но даже при наличии водорода топливные элементы и двигатель внутреннего сгорания — это совершенно разные технологии. Модульность топливных элементов лишь один из их параметров. Боюсь, что на данном этапе технологического прогресса нет ответа в стиле «всегда следует поступать именно так». Есть несколько путей, и каждый из них имеет свои плюсы и минусы.

Существуют поршневые двигатели. Есть газотурбинные двигатели, некоторые из них могут работать на топливной смеси с определенным количеством водорода. А есть топливные элементы. В общем, существуют разные способы превратить водород в электричество. Это и турбины, и двигатели внутреннего сгорания, например поршневые, и широкий ряд технологий топливных элементов. На данном этапе существует целый спектр технологических возможностей. Время и прогресс покажут, какие из них наиболее привлекательны с коммерческой точки зрения.

— Какая из этих технологий наиболее зрелая и готовая к внедрению и использованию?

— Для небольших систем это топливные элементы. Для крупномасштабных — стандартные двигатели, на данный момент они достаточно развиты технологически. Если говорить о сжигании смеси природного газа и водорода, то стоит отметить, что и двигатели внутреннего сгорания, и газовые турбины получили достаточное развитие в этой области.

— Из общего объема заказов компании ABB на двигательные установки какова доля установок на водороде? Я имею в виду сопоставимые суда — только речные, на которых возможно использование водородной установки. И какова динамика объемов этих заказов и прогноз на перспективу?

— В настоящее время подавляющее большинство судов по-прежнему работает на традиционных системах. Но интерес к гибридным системам, в которых топливная двигательная установка отделена от электрической, продолжает расти. Все более популярными становятся электрические двигательные установки. Это может быть гибридная установка или электрическая двигательная установка с питанием от аккумуляторов. Мы видим большой интерес ко всем технологиям, которые мы сегодня обсуждали. В том числе на основе водорода, но в конкретно в этой сфере заказов пока не так много.

— Сколько компания вкладывает в НИОКР, связанные с водородной темой, — в деньгах или в доле от общего объема НИОКР?

— Выделить конкретно водородную тему невозможно. Ранее я объяснял, как работают электрические цепи. Например, что есть электрические преобразователи, необходимые для электролизера или топливного элемента, или гибридные двигательные системы. Эти технологии невозможно отделить друг от друга с точки зрения финансов. Наша компания тратит более одного миллиарда долларов на исследования и разработки, и значительная часть этих средств идет на снижение выбросов и повышение энергоэффективности. Если вы спросите, сколько тратится на технологии, которые мы сегодня обсуждали, то, вероятно, основная часть средств уходит на работу по экологизации промышленности. Однако назвать конкретную сумму у меня вряд ли получится.

— Сотрудничаете ли вы с российскими компаниями в части водородной тематики?

— На данном этапе наша деятельность в России напрямую не связана с водородной энергетикой. У нас есть технологический центр для поддержки решений в области электрификации, автоматизации и цифровизации, а также специальная организация, разрабатывающая необходимые технологии. Но, насколько мне известно, на данный момент мы не сотрудничаем с российскими компаниями в части водородной тематики.

При этом мы определенно обладаем всеми необходимыми компетенциями и с радостью готовы удовлетворить потребности наших российских партнеров и заказчиков в этой области.

ПолитРоссия: Авиаэксперт рассказал, какие самолеты могут получить новый водородный двигатель от Ростеха

Работающий на водороде авиационный двигатель, разработку которого начали специалисты Ростеха, позволит нашей стране получить отличный технологический и научный задел на будущее. Об этом «ПолитРоссии» сообщил авиаэксперт Роман Гусаров.

Работающий на водороде авиационный двигатель, разработку которого начали специалисты Ростеха, позволит нашей стране получить отличный технологический и научный задел на будущее. Об этом «ПолитРоссии» сообщил авиаэксперт Роман Гусаров.

Госкорпорация Ростех приступила к разработке авиационного двигателя, работающего на водороде. О старте этой программы объявил в рамках Международного авиационно-космического салона (МАКС-2021) генеральный конструктор Объединенной двигателестроительной корпорации Юрий Шмотин. По его словам, на данный момент уже собрана рабочая группа проекта и начаты опытно-конструкторские работы. 

Шмотин также отметил что сейчас конструкторы рассматривают две основные технологии: непосредственное сжигание водородного топлива в модифицированных газовых турбинах и электрохимическое преобразование топлива в электрическую энергию с использованием топливных элементов. При этом, по его словам, для снижения углеродного следа в авиации и нефтегазовой отрасли применение водородного топлива является одним из наиболее перспективных направлений.

Как отметил в беседе с корреспондентом «ПолитРоссии» главный редактор портала Avia.ru, эксперт комитета по транспорту Госдумы РФ Роман Гусаров, сам факт разработки подобного двигателя является большим событием для нашей страны. Как минимум хотя бы по причине того, что речь идет о действительно сложном и интересном в техническом исполнении механизме. В то же время  надо понимать, что пока о каком-либо успехе этих начинаний рассуждать еще рано, равно как и преждевременно будет гадать, какой именно самолет получит водородный двигатель.

«Если говорить, для каких самолетов разрабатывается такой двигатель, то судить об этом пока еще рано. Все будет зависеть от того, какого класса это будет двигатель, какой тягой он будет обладать и какими габаритами. Только получив ответы на эти вопросы, мы сможем понять, куда его можно будет применить. Пока же мы можем говорить о разработке, некоем научном поиске», – отмечает эксперт.

По его словам, использование водорода в качестве энергоносителя позволит как существенно сократить потребление ископаемых углеводородных топлив, так и значительно продвинуться в решении экологической проблемы загрязнения атмосферы. Помимо этого, нельзя не принимать во внимание и рост цен на энергоносители, которые и вынуждают разработчиков обратить свой взор на другие виды топлива.

При этом чисто технологически задача полета на водородном топливе была решена еще в 80-е годы прошлого века. В Советском Союзе был экспериментальный самолет Ту-155. Работы по его созданию начались еще в 1970-е годы. Тогда в мировой энергетике назревал кризис – газовое топливо стало цениться дороже, чем нефтяное, в результате чего потребление нефти продолжало снижаться. Именно тогда советские инженеры и решили использовать в качестве авиационного топлива жидкий водород – почти идеальное экологически чистое топливо выделяет при сгорании в основном воду и незначительное количество окислов азота. А по теплотворной способности водород и вовсе втрое превосходит традиционный авиационный керосин. Но в то же время водород взрывоопасен, хранить и транспортировать его можно только в жидком состоянии при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю. И это представляет собой серьезную проблему.

«Эта технология при всех плюсах проявила и определенного рода неготовность внедрения водородного топлива на тот момент. Потому что это и банально большая выработка водорода, и транспортировка, и хранение. Ему нужны были специальные условия, специальные баки и так далее. То есть с экономической точки зрения это было нецелесообразно. На сегодняшний день, понятное дело, тоже эти задачи до конца не решены. Но, как говорится, дорогу осилит идущий, и иметь технологический научный задел и идти в ногу со временем, конечно же, всегда хорошо. Поэтому Ростех вполне обоснованно ведет разработки в этом направлении», – уверен Роман Гусаров.

Безусловно, пока еще о готовом образце говорить рано. И даже в Ростехе пока не спешат называть хотя бы примерные сроки появления нового двигателя. В то же время нельзя не вспомнить, как ранее глава Минпромторга Денис Мантуров неоднократно заявлял, что именно водород станет главным топливом едва ли не для всех видов транспорта. И новая разработка Ростеха позволит России идти в ногу со временем в этом вопросе.

«В любом случае, никаких ограничений нет. Такой двигатель может быть создан как для большого самолета, так и для малого. Например, это может быть небольшой бизнес-джет,  что позволит быстрее окупить все затраты на него. А может быть и большой пассажирский лайнер, которым и был Ту-155.  Здесь все чисто технические вопросы, в общем-то, давно уже решены. И понятно, что сейчас эти двигатели будут существенно отличаться от того, что мы видели в прошлом веке. Сейчас на дворе XXI век, а это значит, что нам доступен другой технологический уровень, другие возможности и другие технически и экономически обоснованные решения», – резюмирует Роман Гусаров.

Ранее «ПолитРоссия» рассказывала своим читателям о том, что Военно-­кос­ми­чес­кая академия имени А. Ф. Можайского и Санкт-Петер­бург­ский политехнический университет Петра Великого создали творческий коллектив, который будет заниматься разработкой ионного электрического ракетного двигателя нового поколения.

Ракетный двигатель РД-0120 на водороде

РД-0120

Описание

Двигатель с самыми высокими удельными характеристиками среди двигателей своего класса. Сертифицирован на 6 включений. Продемонстрировал возможность работы на дросселированном до 25% от номинального режима. Достигнутые высокие технические показатели агрегатов подачи позволили обеспечить работоспособность системы при относительно низких температурах генераторного газа. При изготовлении элементов двигателя впервые применена гранульная технология получения заготовок деталей.

РД-0120

технические характеристики

  • Жидкостный ракетный двигатель с дожиганием восстановительного генераторного газа с одновальным ТНА (3-х ступенчатый насос горючего).
  • Топливо: кислород + водород
Модификации двигателя РД-0120
Период разработки 1976-1987
Назначение РН «Энергия»
Количество и период пусков  2 пуска (15.05.1987 — с макетом полезного груза;
15.11.1988 — с орбитальным самолетом «Буран»)

Основные этапы программы РД-0120

К разработке РД-0120 КБХА приступило в 1976 г.
Первый двигатель поступил на испытательный стенд осенью 1978 г.
Первое огневое испытание РД-0120 состоялось 26.04.1986.
Первый запуск РН «Энергия» с макетом полезного груза осуществлен 15.05.1987.
Запуск РН «Энергия» с орбитальным самолетом «Буран» осуществлен 15.11.1988.

JCB модернизировало свой дизельный двигатель

JCB, один из мировых лидеров по производству строительной и специальной техники, продолжает движение в сторону декарбонизации своего модельного ряда. Ранее мы уже рассказывали вам, что компания выпустила линейку аккумуляторных машин.

JCB 19C-1E electric mini excavator

В основном это техника лёгкого класса — мини экскаватор, думперы, погрузчики, фирменный накопитель энергии. Это та техника, которая применяется в основном для лёгких работ, или в закрытых помещениях. Но для тяжёлых строительных работ, как полагают в JCB, аккумуляторная технология будет не слишком эффективна. И поэтому тут только одна альтернатива — водород.

Правда стоит оговориться, что многие конкуренты JCB с таким подходом не слишком согласны, и создают аккумуляторные трактора и экскаваторы. Но об этом в следующих материалах. Конечно самым главным противником водородной технологии в наземном транспорте, что вполне естественно, является глава Tesla Илон Маск, который как-то сказал, что водородные двигатели это «ошеломляюще тупая технология».

Но на самом деле технология применения водорода в качестве топлива была придумана далеко не сегодня. Этой идее более 200 лет! Ещё в 1806 году французский инженер Франсуа Исаак де Риваз, получив водород через электролиз воды, задумался над его использованием в качестве топлива. Но первый официально зарегистрированный патент на  водородный двигатель внутреннего сгорания был выдан в Англии в 1841 году. А работающий прототип водородного ДВС был создан в Германии в 1852 году. Но как мы знаем из истории, на том уровне развития этой технологии она не смогла завоевать для себя место в конкуренции нарождающимися тогда аккумуляторными электромобилями, а потом и бензиновыми и дизельными машинами.

JCB hydrogen

Но время прошло много, технологии совершили поистине космический скачёк. Водород уже рассматривается как топливо будущего, которое заменит дизель в тяжёлом наземном, железнодорожном и авиационном транспорте. А JCB хочет его внедрить в свои экскаваторы и трактора.

Лорд Бэмфорд, Председатель JCB

Лорд Бэмфорд, Председатель JCB, «Заглядывая в будущее, мы не забываем о своих корнях. Мы ускоряем наш путь к «SwitchToZero», поскольку сейчас мы разрабатываем водородный двигатель с нулевым выбросом углерода на основе аналогичной технологии, используемой в текущей линейке двигателей JCB. Я никогда не довольствовался статус-кво. Тот факт, что на протяжении многих лет всё делалось определенным образом, не является причиной не делать что-то по-другому. Успешный бизнес должен постоянно изобретать себя заново; опережать события, опережать конкурентов, но самое главное, чтобы клиенты были довольны. Вот почему перед всеми в JCB стоит задача всегда искать лучший путь. Это наша операционная модель — она ​​гарантирует, что JCB всегда будет делать правильные вещи на благо наших клиентов и, конечно же, это то, что отличает нас от других в отрасли«.

водородный двигатель JCB hydrogen

Инженеры JCB Power Systems, завода по производству двигателей в Дербишире, Великобритания, разработали первый водородный двигатель в отрасли строительной техники. Используя и адаптируя технологию дизельных двигателей, с легкодоступными компонентами, водород сжигается, и мощность передается точно так же, как и в старом дизельном двигателе. Прототип экскаватора-погрузчика, оснащенный новым водородным двигателем, может делать всё, что и его дизельный аналог.

Как отмечают в JCB, эта технология намного менее сложна, чем технология водородных топливных элементов, а из выхлопной трубы не выходит ничего, кроме водяного пара. Также как и при использовании технологии водородных топливных элементов. Водород находится в двух высокопрочных баллонах, созданных из композитных материалов. Они в свою очередь закрыты прочным кожухом, чтобы предотвратить случайные повреждения на строительной площадке.

JCB hydrogen

Уважаемые читатели, а что думаете вы? Что станет основным энергоносителем в будущей строительной технике — аккумулятор или водород? То, что дизель уйдёт и из этого сегмента транспорта, это так же однозначной, как и в случае с прочим транспортом. Сейчас в Европе, наравне с обычным транспортом, идёт политика декарбонизации и строительной техники. Так что итог абсолютно очевиден. Вопрос только в том, какой вариант возобладает в этом сегменте транспорта и техники.

___________________________

Уважаемые читатели, чтобы не пропустить наши свежие статьи вы можете подписаться на наш Телеграм-канал. Оставляйте комментарии, ставьте лайки, делайте репосты (кнопки соцсетей есть в конце каждого материала). Ваше участие нам очень важно!

статью прочитали: 737

Поделиться ссылкой:

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Похожее

Что такое водородный двигатель внутреннего сгорания и может ли он стать реальной альтернативой аккумуляторным электромобилям? Новости технологий, Firstpost больше неопределенности, чем когда-либо, единственная хорошо задокументированная уверенность заключается в том, что ископаемое топливо скоро будет заменено альтернативными источниками энергии для мобильных приложений во всем мире. Большинство автопроизводителей уже поднялись на борт многообещающего электромобиля и работают над переходом от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) к автомобилям с литий-ионными батареями.Однако не все игроки хотят идти по этому пути, и некоторые известные имена оценивают другие формы источников энергии для будущих транспортных средств, в том числе использование водорода в качестве топлива в автомобиле с ДВС.

Разве автомобили с водородным двигателем не существуют уже много лет?

Да, за последние несколько десятилетий мир видел множество электромобилей на водородных топливных элементах (FCEV) — как в концептуальных, так и в серийных формах. Однако, несмотря на несколько попыток, ни одному автопроизводителю не удалось вывести FCEV в центр внимания, и поэтому они продолжают оставаться редкостью.В настоящее время производятся только кроссоверы Hyundai Nexo и Toyota Mirai, а Honda недавно прекратила выпуск Clarity FCEV. И Hyundai, и Toyota используют водород для питания топливного элемента, который превращает энергию в электричество посредством химической реакции и приводит в действие электродвигатель, приводящий в движение автомобиль.

Toyota Mirai — один из двух автомобилей на водородных топливных элементах, продаваемых в настоящее время. Изображение: Тойота

Но это сложный процесс, и приложение стоит дорого.Теперь Toyota предлагает более прямое (и почти столь же чистое) решение в виде двигателя внутреннего сгорания, работающего на водороде.

Чем отличается двигатель внутреннего сгорания на водороде? Приносит ли это пользу?

При использовании FCEV нужно учитывать многое: на транспортном средстве установлены водородные баки, топливный элемент, а также электродвигатель или двигатели (в зависимости от конфигурации транспортного средства), все они объединены в единое целое. Он также использует платину, редкий и довольно дорогой ингредиент, для реакции восстановления кислорода в топливном элементе.

Водородный двигатель внутреннего сгорания можно получить, просто внеся ряд модификаций в существующие бензиновые и дизельные двигатели. Изображение: Тойота

Водородный ДВС, как следует из названия, упрощает аппаратное обеспечение, поскольку по сути является старым добрым двигателем внутреннего сгорания, переделанным для работы на х3. Существующие двигатели можно адаптировать, изменив определенные компоненты, такие как система подачи топлива и свечи зажигания, для использования водорода вместо бензина или дизельного топлива, что означает, что у автопроизводителей есть проверенная временем база, которую можно развивать и улучшать для дальнейшего соответствия водородным приложениям. , не делая значительных инвестиций в электрические силовые агрегаты.

Основной целью использования водорода будет превращение автомобиля в транспортное средство со сверхнизким уровнем выбросов. При сгорании водорода транспортное средство будет в основном выделять только водяной пар. Причина, по которой это не приложение с нулевым уровнем выбросов, заключается в том, что незначительное количество углекислого газа (CO2) также выбрасывается из-за сжигания моторного масла, а процесс сгорания в ДВС h3 приводит к выбросу оксидов азота ( NOx). Хотя эти выбросы значительно ниже, чем у бензиновых/дизельных автомобилей, FCEV лучше ДВС h3 в этом отношении, поскольку они действительно являются автомобилями с нулевым уровнем выбросов.

Что сделала Toyota для продвижения разработки водородного двигателя внутреннего сгорания?

Ранее в этом году Toyota переоборудовала 1,6-литровый трехцилиндровый бензиновый двигатель с турбонаддувом от хэтчбека Toyota GR Yaris для работы на сжатом водороде и оснастила его гоночным хэтчбеком Corolla.

По словам Toyota,

Motorsport будет лучшим местом, чтобы дать водородному двигателю внутреннего сгорания шанс на жизнь, поскольку опыт трассы ускорит процесс разработки и поможет осуществить массовое внедрение трансмиссии гораздо более быстрыми темпами.Японский автогигант сразу же бросил Corolla, работающую на водороде, в самое жесткое испытание, приняв участие в 24-часовой гонке на выносливость Super Tec на трассе Fuji Speedway в мае.

Toyota установила 1,6-литровый трехцилиндровый двигатель GR Yaris с турбонаддувом, модифицированный для работы на водороде, в гоночный автомобиль Corolla и приняла участие в 24-часовой гонке на выносливость на гоночной трассе Fuji Speedway. Изображение: Тойота

Удивительно, но Corolla, за рулем которой были, в частности, бывший гонщик Формулы-1 Камуи Кобаяши и глава Toyota Motor Corporation Акио Тойода, смогла закончить гонку в целости и сохранности.Тем не менее, это было не в темпе — за 24 часа Corolla h3 смогла пройти только 358 кругов по трассе Fuji Speedway, что почти вдвое меньше, чем у других автомобилей с обычным двигателем на трассе. Corolla, которая показала небольшую среднюю скорость 68 км/ч, также сделала больше остановок для дозаправки (всего 35) по сравнению со средним показателем 20 для других участников, и каждая остановка для дозаправки также занимала больше времени (около шести-семи минут), что означает, что приходилось останавливаться для заправки примерно каждые 42 минуты, а из 24 часов около четырех часов приходилось заправляться.

В более многообещающих показах Corolla h3 с тех пор участвовала в пятичасовых гонках на выносливость Super Taikyu в Автополисе и Сузуке. случай ранее), с ускорением, увеличенным на 10 процентов, и увеличенным расходом топлива, чтобы сократить время дозаправки всего до двух минут. Говорят, что производительность значительно улучшилась, и энтузиастам понравится тот факт, что он звучит более или менее как обычный гоночный автомобиль, что является освежающим отличием от сверхбыстрых, но абсолютно бесшумных электромобилей.И все это при значительном выделении водяного пара.

Звучит здорово, но ведь должен же быть подвох?

Тут не просто подвох — их много, как есть.

Причина, по которой Corolla h3 должна была сделать столько же остановок для дозаправки, сколько во время 24-часового пробега, заключалась в меньшей эффективности водородного топлива по сравнению с бензином. При хранении в резервуарах высокого давления в газообразном состоянии водород, который не такой плотный, как бензин, страдает от объемной неэффективности и требует большей емкости для хранения и сжигания, чем обычное жидкое топливо.Задние сиденья Corolla были выброшены, чтобы освободить место для водородных баков, которые были сложены на крыше, полностью закрывая обзор через заднее ветровое стекло. В дорожном транспортном средстве необходимое хранилище для водородных баков, которое обеспечило бы транспортному средству приемлемую дальность хода, съело бы массу внутреннего пространства, что сделало бы транспортное средство в значительной степени непрактичным.

Задняя видимость в гоночном автомобиле Corolla была нулевой из-за того, что заднее сиденье было полностью занято большими резервуарами для хранения водорода, без которых у автомобиля просто не было бы необходимого запаса хода.Изображение: Тойота

По сравнению с ДВС с обычным двигателем, водородные ДВС обеспечивают только 20-25% КПД, выходная мощность варьируется в зависимости от плотности энергии водородно-воздушной смеси, а водородные ДВС также склонны к детонации, что может отрицательно сказаться на долговечности двигателя, а также эффективность топлива. Впрочем, последнюю проблему можно решить с помощью системы рециркуляции отработавших газов.

Ну и чистота самого водородного топлива. В настоящее время процесс создания водорода в основном включает использование ископаемого топлива, которое вносит значительный вклад в выбросы CO2.Это контрпродуктивное решение, а идеальная и самая чистая альтернатива, зеленый водород (производимый за счет использования возобновляемых ресурсов), значительно дороже и стоит от 3,5 до 6 долларов за кг. Существенное падение цен на зеленый водород вряд ли произойдет до конца этого десятилетия. До тех пор, пока этого не произойдет, использование водородного транспортного средства — на любой другой форме водорода — может на самом деле быть хуже для окружающей среды, чем использование транспортного средства на ископаемом топливе.

Количество станций заправки водородом в большинстве стран ничтожно мало по сравнению с количеством станций зарядки электромобилей.Изображение: Мерседес-Бенц

А вот и сама инфраструктура водородного топлива. В то время как зарядные станции для аккумуляторных электромобилей создаются почти каждый день по всему миру, в крупных странах есть лишь несколько водородных заправочных станций, а это означает, что движение на водородном транспортном средстве сильно ограничено. Стоимость установки водородной станции, которая, как говорят, колеблется от 2 до 3,2 миллиона долларов в зависимости от типа станции, непомерно высока на большинстве рынков, и, поскольку в продаже почти нет водородных транспортных средств, инвестиции в один из них не окупаются. много делового смысла на данный момент.

Еще больше усложняет ситуацию то, что хотя заправка автомобиля водородом занимает всего несколько минут, на станции все равно придется ждать — до 20 минут, так как в резервуаре для хранения должно быть достаточное давление, чтобы иметь возможность подавать водород в бак автомобиля, который в противном случае не может быть заполнен полностью. В случае массового внедрения очереди на станциях будут извилистыми, и не у каждого водителя будет свободное время.

Даже недавно представленный Hyundai прототип водородного FCEV Vision FK может разогнаться до 100 км/ч менее чем за четыре секунды, что заметно медленнее, чем у большинства современных высокопроизводительных электромобилей, и сама компания признает, что упаковка этого прототипа «чрезвычайно сложная». .Изображение: Hyundai

Безопасность также остается проблемой для водородных хранилищ. Мощные взрывы на объектах заправки и хранения водорода в Норвегии и Южной Корее в прошлом подняли вопросы о том, насколько безопасным будет водород, который легко воспламеняется, для массового потребления, а также привели к тому, что местные группы выступили против создания новых заправочных станций. станции и производственные объекты в их окрестностях.

Наконец, автомобили на водороде уступили электромобилям почти по всем направлениям.Беспокойство по поводу дальности пробега быстро уходит в прошлое благодаря электромобилям с более крупными и эффективными аккумуляторными блоками, а электромобили всегда будут опережать водородные автомобили, когда речь идет о производительности. Время зарядки продолжает сокращаться с каждым годом, а быстрое и постоянное развитие аккумуляторных технологий почти наверняка приведет к тому, что батареям потребуется столько времени для полной зарядки, сколько необходимо для заполнения топливного бака автомобиля с ДВС.

Достигает ли Индия прогресса в области производства экологически чистого водорода?

Стремление к зеленому водороду набирает обороты в Индии.Государственная компания GAIL India Ltd недавно объявила, что в течение следующих 12-14 месяцев построит завод по производству экологически чистого водорода мощностью 10 МВт — крупнейший такой завод в стране. Глава Reliance Industries Мукеш Амбани заявил, что компания в рамках своего бизнеса в области экологически чистой энергии стремится снизить стоимость зеленого водорода до 1 доллара за кг к концу этого десятилетия.

Правительство Индии уже определило стандарты безопасности для производства зеленого водорода, а министр профсоюзов Нитин Гадкари неоднократно выступал за использование водорода в качестве автомобильного и промышленного топлива, принятие которого помогло бы сократить импорт топлива в страну. счет по существу.

Найдут ли где-нибудь применение водородные двигатели или даже станут реальной концепцией?

Существует вариант использования двигателей внутреннего сгорания на водороде, особенно в коммерческих автомобилях. Транспортные средства, время безотказной работы которых значительно выше, чем у автомобилей личного пользования, например большегрузные грузовики, автобусы и тяжелая техника, идеально подходят для водородных двигателей внутреннего сгорания, поскольку они должны работать в течение определенного количества часов (и не могут позволить себе останавливаться на длительный срок). длительности зарядки своих батарей), имеют фиксированные точки в пути и будут бороться с дополнительным весом чрезвычайно больших батарейных блоков.В контролируемой среде и с небольшим количеством водородных заправочных станций такие автомобили могут легко перейти на h3, и ряд производителей, в том числе специалист по тяжелой технике JCB, находятся на пути к внедрению водородного двигателя внутреннего сгорания для своих коммерческих автомобилей.

Водород лучше подходит для коммерческого транспорта и тяжелой техники. Изображение: Мерседес-Бенц

Потенциально можно также использовать водород в автоспорте. Гонки проводятся в контролируемой среде, где водородное топливо может быть доступно по мере необходимости, затраты не будут такими большими, а зрители будут рады снова услышать звук двигателей внутреннего сгорания, в отличие от гоночной серии чисто электрических гонок Formula E. , считающийся скучным из-за отсутствия звука гоночных автомобилей.

Toyota и Hyundai — два основных автопроизводителя, которые продолжают продвигать свою идею общества, работающего на водороде, но потребуются некоторые фундаментальные, революционные технологические прорывы, чтобы двигатель внутреннего сгорания на водороде добился успеха, и даже если это произойдет в ближайшие годы, BEV, вероятно, уже вывели игру за пределы досягаемости h3.

Firstpost входит в группу Network18. Network18 контролируется Independent Media Trust, единственным бенефициаром которого является Reliance Industries.

Эксперименты Toyota GR Yaris с водородным двигателем внутреннего сгорания

Популярность автомобилей, работающих на альтернативном топливе, растет. В то время как гибриды и электромобили побеждают в этой конкретной гонке, водородные автомобили остаются в конце списка. В 2014 году Toyota захватила рынок с Mirai — электромобилем, который заряжается с помощью водородного топливного элемента, — но в последние годы водород просто не завоевал такой популярности, как электромобили.

Toyota хочет это изменить.Японский автопроизводитель работает над улучшением своей водородной технологии, раздвигая границы, чтобы найти, как это универсальное топливо можно использовать для питания автомобилей завтрашнего дня. В новейших тестах Toyota исследуется использование водорода в двигателе внутреннего сгорания вместо традиционного топлива, такого как бензин или дизельное топливо. Toyota, после многих лет испытаний этого довольно неортодоксального источника энергии, поместила свою водородную технологию в свой шумный горячий хэтчбек GR Yaris.

Автопроизводитель начал свои эксперименты с водородным двигателем внутреннего сгорания в 2017 году.Но только недавно она дала общественности представление о перспективах двигателя, когда использовала двигатель в качестве сердца своего гоночного автомобиля Corolla Sport Super Taikyu. В мае Toyota отправила Corolla для участия в 24-часовой гонке на выносливость, где на водородном топливе она преодолела более 930 миль.

[См.: Следующий Defender Land Rover будет работать на водороде ]

Теперь для Yaris автопроизводитель модернизировал заводской 1,6-литровый 3-цилиндровый двигатель с турбонаддувом, изменив его топливную систему и систему зажигания для поддержки использования водорода.Это означает, что двигатель по-прежнему работает аналогично бензиновому двигателю, перекачивая топливо в цилиндр двигателя и полагаясь на процесс сгорания для создания мощности.

Хотя Toyota не раскрыла технические характеристики двигателя, она утверждает, что двигатель более отзывчив из-за более быстрого сгорания водорода по сравнению с бензином.

Автомобили с водородным двигателем в целом все еще довольно новы, и Toyota заявляет, что эта технология сгорания еще не готова для массового внедрения.Но потребители уже могут купить у автопроизводителя автомобиль с батарейным питанием, оснащенный водородным топливным элементом, который заряжает аккумулятор на ходу.

В водородном электромобиле на топливных элементах (FCEV) водород не обеспечивает прямую мощность для колес. Вместо этого топливный элемент действует как генератор, заставляя водород и кислород вступать в химическую реакцию, производя только электричество и воду — без загрязнения выхлопной трубы. Затем бортовая батарея накапливает электроэнергию и, подобно современному аккумуляторному электромобилю (BEV), энергия используется для питания бортовых электродвигателей.Преимущество FCEV по сравнению с традиционным BEV заключается в том, что для полной заправки автомобиля требуется время. В зависимости от зарядного устройства, автомобилю с батарейным питанием может потребоваться несколько часов, чтобы полностью заполнить разряженную батарею, в то время как баки FCEV с водородным двигателем можно заправить за считанные минуты на водородной заправочной станции.

[См.: Как это работает: Toyota Mirai ]

Однако у испытательного стенда

Toyota GR Yaris есть обратная сторона по сравнению с FCEV. Сжигание водорода — значительно менее эффективный процесс получения энергии по сравнению с автомобилем, оснащенным топливными элементами, и еще менее эффективный по сравнению со сжиганием бензина.Toyota не сообщила подробностей о выходной мощности или эффективности Yaris; тем не менее, двигатели внутреннего сгорания на водороде исторически были сложными для компоновки по сравнению с бензиновыми двигателями, учитывая необходимость большего рабочего объема для производства аналогичной мощности.

Двигатель внутреннего сгорания на водороде также не такой экологичный, как водородный топливный элемент. Toyota заявляет, что Yaris производит «почти нулевые выбросы выхлопных газов», а это означает, что углекислый газ и другие газы все еще могут выделяться в процессе сгорания при сжигании масла, используемого для смазки двигателя.

Но место для этой технологии вполне может быть. Враг Toyota — не электрические или бензиновые автомобили, а выбросы. Выбросы водородного двигателя внутреннего сгорания незначительны по сравнению с традиционным автомобилем с бензиновым двигателем. И хотя технология еще не готова для массового покупателя автомобилей, Toyota работает над тем, чтобы выяснить, может ли она когда-нибудь стать осуществимой. И даже если эта технология не станет дорожным горючим топливом, она может найти свое место в гонках, наряду с синтетическим топливом, чтобы сохранить звук и дух двигателя внутреннего сгорания.

Liebherr & Mahle разрабатывает сверхмощные двигатели h3

Mahle Powertrain поддерживает Liebherr в разработке водородных двигателей для тяжелых условий эксплуатации. Дочерняя компания Mahle является поставщиком услуг группы по разработке и предоставляет так называемую систему форкамерного зажигания.

Здесь важно отметить, что двигатели внутреннего сгорания h3 существенно отличаются от приводов на топливных элементах. В то время как последний вариант представляет собой классический привод h3 с топливным элементом, электродвигателем и аккумулятором, водородный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания, работающий на основе водородно-кислородной реакции с водородом в качестве топлива.Хотя такая система не выделяет загрязняющих веществ, содержащих углерод, она выделяет более высокие концентрации оксидов азота.

Сотрудничество Liebherr и Mahle касается двигателей внутреннего сгорания h3. В ходе партнерства компания Mahle Powertrain усовершенствовала свою технологию под названием Mahle Jet Ignition (MJI). Мале говорит, что форкамерное зажигание гарантирует воспламенение и сгорание водородно-воздушной смеси при высокой степени сжатия, что, по словам компании, делает ее эффективной и стабильной.Это должно проложить путь к использованию водорода в тяжелых и внедорожных устройствах, таких как экскаваторы, гусеничные тележки или колесные погрузчики. Мале отмечает, что водородные двигатели идеально подходят для высоких циклов нагрузки с внезапными изменениями нагрузки и хорошо справляются с жарой, пылью и вибрациями. Компания заявляет, что это должно сделать водородные двигатели отличным выбором для использования в тяжелых условиях и на бездорожье.

Задача водородных двигателей внутреннего сгорания, по словам Мале, состоит в том, чтобы предотвратить детонацию двигателя и преждевременное зажигание без снижения степени сжатия и, следовательно, эффективности и выходной мощности.Мале говорит, что решение состоит в том, чтобы запускать водородные двигатели с большим избытком воздуха, но это требует перенастройки во время зажигания. Энергии обычной свечи зажигания недостаточно для воспламенения такой смеси. Передовая система зажигания компании сжигает небольшое количество воспламеняющейся смеси в форкамере цилиндра. Образующаяся газовая плазма проходит через небольшие отверстия в основную камеру сгорания и благодаря высокому энергосодержанию быстро и равномерно воспламеняет основную газовую смесь.

Сообщается, что испытания двигателей Liebherr H966 и H964 дали «отличные» результаты с точки зрения скорости сгорания, мощности и выбросов.

«Использование водорода в качестве топлива для горения может быстро сделать многие тяжелые и внедорожные автомобили климатически нейтральными», — говорит Петер Виеске, директор группы перспективных разработок Mahle. «Большое количество исследований последних десятилетий показало, что водород можно без проблем использовать в двигателях внутреннего сгорания.

Обеспечение быстрого перехода с ископаемого топлива без необходимости полного обновления всего парка узкоспециализированных транспортных средств — это проблема, которая в настоящее время решается с помощью множества различных возможных подходов. Этот в первую очередь финансовый вопрос представляет собой аналогичную проблему как для автомобилей с аккумуляторными батареями, так и для автомобилей на топливных элементах. Что касается специализированных большегрузных аккумуляторных электромобилей, Levo Mobility только что предложила решение, включающее не только инфраструктуру V2G, но и финансирование и лизинг автопарка для компаний, которые не могут позволить себе первоначальные затраты на покупку совершенно нового автопарка и инфраструктуры.

Для Mahle и Liebherr Machines в их поиске решений для сжигания водорода Бузид Себа, руководитель отдела предварительной разработки Liebherr Machines Bulle, говорит: «Опыт инженерных групп Liebherr в области внутреннего сгорания внедорожных двигателей и исследованиях альтернативных видов топлива сыграл решающую роль в этом проекте. ». Здесь Seba подчеркивает открытый подход Liebherr ко всем технологиям, в соответствии с которым компания исследует различные методы преобразования энергии и наиболее подходящие для них виды топлива.

Mahle также занимается поиском разнообразных решений, в том числе в области водорода, включая разработку транспортных средств на топливных элементах.Буквально в прошлом месяце Mahle Powertrain и Bramble Energy договорились о продолжении сотрудничества в разработке технологии водородных топливных элементов Bramble PCBFC, поскольку демонстрационный автомобиль фазы 1 был представлен на выставке Cenex Low Carbon Vehicle.

Включая репортаж Кэрри Хэмпел

mahle.com

DEUTZ запускает водородный двигатель, формирует новое отраслевое партнерство для продвижения технологий

DEUTZ запускает TCG 7.8h3, первый водородный двигатель компании. Привод, отвечающий всем критериям приемлемости, установленным ЕС для двигателей с нулевым выбросом CO 2 , является еще одним дополнением к портфелю приводных систем компании с низким уровнем выбросов и нулевым уровнем выбросов.

«DEUTZ являются пионерами в области углеродно-нейтральных приводных систем для внедорожной техники. Мы уже производим чистые и высокоэффективные двигатели. Теперь мы делаем следующий шаг: наш водородный двигатель готов к выходу на рынок. Это важная веха, которая поможет нам внести свой вклад в достижение Парижских климатических целей», — говорит д-р.Франк Хиллер, генеральный директор DEUTZ AG.

Водородный двигатель успешно прошел начальные испытания на испытательном стенде и должен быть запущен в серийное производство в 2024 году. Доктор Маркус Мюллер, технический директор DEUTZ AG, объясняет: «Шестицилиндровый двигатель TCG 7.8 h3 основан на существующей конструкции двигателя. Генерируя выходную мощность 200 кВт, он работает с нулевым выбросом углерода и очень тихо. В принципе, двигатель подходит для всех текущих приложений DEUTZ, но из-за имеющейся инфраструктуры он, вероятно, будет использоваться в первую очередь в стационарном оборудовании, генераторах и железнодорожном транспорте.”

Узнайте больше о TCG 7.8 h3 и других достижениях водородной технологии в статье «Водород нужен надолго».

Первый пилотный проект с клиентами в разработке

Первое пилотное применение водородного двигателя будет в стационарном оборудовании для производства электроэнергии в партнерстве с региональной коммунальной компанией. Пилотный проект планируется начать в начале 2022 года с целью демонстрации пригодности двигателя для повседневного использования.

23 августа компания DEUTZ объявила, что партнером этого проекта станет компания RheinEnergie AG, поставщик коммунальных услуг из Кёльна. Водородный двигатель DEUTZ будет использоваться для питания генератора мощностью 170 киловольт-ампер. Пилотный проект будет запущен на когенерационной установке RheinEnergie в Кёльн-Ниль. RheinEnergie закупает водород и уже обеспечила его поставку.

Проект является частью усилий RheinEnergie по использованию методов производства энергии с нулевым выбросом углерода.Он считает, что ключевую роль в этом сыграет водород как долгосрочная замена ископаемому топливу.

Первый цикл испытаний продолжительностью около 6 месяцев будет посвящен исключительно выработке электроэнергии с использованием двигателя DEUTZ. За этим последует второй этап, также продолжительностью в несколько месяцев, на котором также будет утилизироваться отработанное тепло из системы (когенерация).

Благодаря имеющейся инфраструктуре, особенно с точки зрения ситуации с поставками водорода, DEUTZ предполагает, что ее недавно выпущенный водородный двигатель первоначально будет использоваться в стационарном оборудовании, подобно проекту с RheinEnergie.«Но, по сути, водородный двигатель мощностью 200 кВт подходит для всех текущих применений DEUTZ в сегменте внедорожников», — объясняет Майкл Веллензон, член правления DEUTZ, отвечающий за продажи, маркетинг и обслуживание. «Мы планируем начать серийное производство с 2024 года. Это первое испытание в реальных условиях является важной вехой на этом пути, и мы рады, что вступаем в него вместе с RheinEnergie».

Два партнера первоначально инвестируют в общей сложности около 1 евро.3 миллиона в ходе эксплуатационных испытаний на заводе Niehl. И хотя этот пилотный проект относительно невелик по масштабу, он может стать началом децентрализованного, устойчивого и свободного от парниковых газов энергоснабжения в городских центрах, особенно когда цена на водород упадет до уровня, при котором достойный вариант для рынка.


Соглашение о разработке для использования водорода во внедорожных транспортных средствах

26 августа компания DEUTZ объявила о подписании соглашения о сотрудничестве с Немецким аэрокосмическим центром (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt [DLR]) для разработки идей и решений для работа строительной и сельскохозяйственной техники на водороде.

Альянс между DEUTZ и Немецким аэрокосмическим центром является продуктом DLR.InnovationHub, который объединяет участников из мира исследований и торговли. Он ускоряет испытания новых инновационных идей и тем самым помогает новым технологиям совершить скачок от исследований к применению. В настоящее время основное внимание уделяется «зеленой строительной площадке», которая включает в себя преобразование существующих технологий, используемых в строительстве, чтобы сделать их низкоуглеродными или даже безуглеродными. Команда отдела технологического маркетинга DLR и Инновационный центр DEUTZ координируют совместную деятельность.

«В рамках процесса интенсивного сотрудничества опыт исследований и разработок используется для поиска новых решений конкретных реальных задач», — говорит профессор Карстен Леммер, член исполнительного совета DLR, отвечающий за инновации, передача знаний и исследовательская инфраструктура. «Такие форматы, как DLR.InnovationHub, и вытекающие из него партнерские отношения — это то, как DLR выполняет свою миссию по превращению исследований в коммерчески жизнеспособные инновации.”

«Соглашение о сотрудничестве с DLR является важной вехой в нашей деятельности по развитию», — говорит д-р инж. Маркус Мюллер, технический директор DEUTZ. «Цель состоит в том, чтобы ускорить прогресс в создании жизнеспособных водородных двигателей для внедорожного сегмента, и мы будем объединять наш опыт и возможности исследований и разработок для достижения этой цели».

Исследователи из Института автомобильных концепций DLR первоначально будут работать со своими партнерами в DEUTZ, чтобы определить необходимые параметры — как технологические, так и коммерческие — для того, чтобы сделать внедорожники углеродно-нейтральными.Людей, которые управляют техникой, также спросят об их требованиях, особенно в отношении данных транспортного средства, вариантов машин, а также профилей нагрузки и использования. DEUTZ сможет использовать свой широкий ассортимент продукции, чтобы предложить бесценную информацию в этих областях. На следующем этапе проекта партнеры будут сравнивать и оценивать различные технологические решения, уделяя особое внимание энергетической логистике для выбранных сценариев применения в сельском хозяйстве и строительстве. Цель состоит в том, чтобы найти решения, которые позволят транспортным средствам, используемым в этих сценариях, работать на водородных двигателях.DEUTZ AG

Транспортные средства, работающие на водороде, нуждаются в дозаправке чаще, чем их дизельные аналоги. Это связано с тем, что дизель имеет более высокую плотность энергии, чем водород. В идеале заправка должна быть интегрирована в существующие рабочие процессы. Сотрудничество DEUTZ-DLR в основном будет направлено на поиск решений, ориентированных на этот конкретный аспект. Мобильные, интеллектуальные и подключенные системы заправки – один из возможных подходов. Это может значительно сократить расстояние, проходимое для дозаправки, и в некоторой степени компенсировать дополнительные усилия, связанные с планированием и выполнением процесса дозаправки.Мобильные самоходные роботы-заправщики — еще одна идея, которую можно использовать, например, когда операторы делают перерыв.

*Примечание редактора: информация из пресс-релизов, предоставленных DEUTZ, составленных и отредактированных Сарой Дженсен.  

Toyota представляет гоночный двигатель внутреннего сгорания на водороде

В конце апреля 2021 года Toyota объявила, что будет тестировать характеристики нового двигателя внутреннего сгорания, работающего на водороде, установив его на гоночный автомобиль, который будет участвовать в одном из самых сложных автоспортивных соревнований Японии: NAPAC Fuji Super TEC 24 Hours.

Двигатель был разработан в рамках усилий Toyota по созданию общества мобильности с нулевым выбросом углерода. Он используется в Corolla Sport, созданной в соответствии с техническими регламентами для серии гонок на выносливость Super Taikuyu. Автомобиль, представленный ORC ROOKIE Racing, дебютировал в гонках 21–23 мая 2021 года.

Toyota Corolla с водородным двигателем во время гонки NAPAC Fuji Super TEC 24 Hours. Фото: Масахидэ Камио

 

Развитие

В отличие от электромобилей на топливных элементах (FCEV), которые вырабатывают электричество для питания двигателя за счет химической реакции между водородом и кислородом в воздухе, водородный двигатель Toyota вырабатывает энергию за счет сгорания, используя системы подачи топлива и впрыска, модифицированные по сравнению с теми, что используются в бензиновых двигателях. двигатель.

Тойота G16E-GTS, трехцилиндровый двигатель с турбонаддувом объемом 1618 см³, работающий на водороде. Фото: Тойота

 

Toyota считает, что достижение углеродной нейтральности потребует использования и улучшения существующих технологий — отсюда и эта стратегия. С этой целью он стремился сделать переход с бензинового двигателя внутреннего сгорания с минимальными изменениями компонентов и технологий управления. Первоначально компания попробовала двухтопливный подход, используя 50% бензина и 50% водорода. Оттуда он попытался получить 100% водород.Первый двигатель сломался в течение пяти минут, но после калибровки команда была уверена, что сможет использовать его в гонках на выносливость для окончательного испытания.

Водородный гоночный двигатель G16E-GTS, установленный на гоночном автомобиле Corolla Sport во время испытаний. Фото: Нориаки Мицухаши/N-RAK PHOTO AGENCY

 

Гоночный двигатель — тот же трехцилиндровый двигатель G16E-GTS объемом 1618 куб. см с турбонаддувом, что и в Yaris GR, в котором используются технологии, которые Toyota усовершенствовала в своих автомобилях, участвующих в автоспорте, и в серийных автомобилях; Только на этот раз он использует сжатое водородное топливо.Поскольку сгорание водорода происходит быстрее, чем сгорание бензина, это обеспечивает потенциал для высокочувствительного гоночного двигателя.

Toyota G16E-GTS, трехцилиндровый двигатель с турбонаддувом объемом 1618 куб. См и трансмиссия, как в Yaris GR. Фото: Тойота

 

Одной из основных задач команды была разработка системы впрыска, способной работать с водородом, а также обеспечивать стабильное и эффективное сгорание. Здесь для установки форсунок был привлечен опыт долгосрочного поставщика Denso.

Учитывая, что водород сгорает в семь раз быстрее, чем обычный бензин, он создает значительно большую пиковую нагрузку на компоненты двигателя. В качестве меры безопасности мощность гоночного двигателя G16E-GTS была адаптирована для работы на водородном топливе за счет снижения мощности по сравнению с 261 л.с. дорожной машины.

Toyota использовала технологию топливного бака своего Mira FCEV (электромобиль на топливных элементах), чтобы обеспечить безопасное хранение водородного топлива в условиях гонок. С этой целью гоночный автомобиль Corolla оснащен четырьмя водородными баками, установленными в салоне — двумя стандартными средними баками и двумя укороченными, что дает общий запас топлива 180 литров.

Водородные баки установлены в гоночном автомобиле Corolla с водородным двигателем. Фото: Нориаки Мицухаши/N-RAK PHOTO AGENCY

 

Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания, работающего на водороде, по сравнению с топливным элементом также должен был учитываться, поскольку первый опорожнял водородные баки намного быстрее из-за продолжительной работы на полном газу. Toyota отметила, что, хотя танки Mirai были тщательно протестированы в сложных дорожных условиях, 24-часовые гонки были неизведанной территорией.

Баки прошли дополнительные испытания на прочность, чтобы убедиться, что они пригодны для использования на соревнованиях. При установке в гоночный автомобиль их окружают композитные пластины, обеспечивающие дополнительную защиту. Обратной стороной необходимого большого объема хранилища является задний обзор для водителей, проблему можно обойти с помощью камеры заднего вида.

Заправочный тест перед гонкой. Фото: Нориаки Мицухаши/N-RAK PHOTO AGENCY

 

Исследовательский полигон Fukushima Hydrogen Energy в городе Намие, Япония, предоставил Toyota водород для мероприятия.В паддоке за пределами пит-лейна была создана специальная зона дозаправки, с двумя большими грузовиками и рядом цистерн, поставляющих сжатый водород, необходимый для того, чтобы автомобиль прошел дистанцию ​​​​гонки.

 

Водородная заправочная станция, установленная для Corolla Sport для 24-часового мероприятия. Фото: Нориаки Мицухаши/N-RAK PHOTO AGENCY

 

Дебютное выступление

Автомобиль Corolla с водородным двигателем, участвующий в Rookie Racing, участвовал в классе ST-Q и преодолел 358 кругов в 24-часовой гонке Super Taikyu с синей лентой со средней скоростью 67.963 км/ч — это примерно 50% скорости автомобиля-победителя.

В ходе гонки команда провела 35 пит-стопов, каждая из которых заняла около семи минут, что в среднем составляет 10,2 круга. Таким образом, на дозаправку автомобиля ушло около четырех часов. Его самый быстрый круг за 2 минуты 04,059 секунды был немного быстрее, чем лучший круг, установленный в самом медленном классе ST-5 (для модифицированных серийных автомобилей с рабочим объемом 1500 куб. См или меньше), и примерно на 24 секунды медленнее, чем самый быстрый круг.

Toyota Corolla с водородным двигателем во время гонки NAPAC Fuji Super TEC 24 Hours. Фото: Масахидэ Камио

 

С точки зрения Toyota, дебют Corolla, работающего на водороде, был успешным, и этот проект ускорит разработку водородных автомобилей и поможет обществу сократить выбросы углекислого газа наряду с электромобилями. Toyota видит в этом усиление своих усилий по достижению углеродной нейтральности за счет продвижения водорода в FCEV и других продуктах. Его использование в автоспорте еще больше совершенствует его технологии водородных двигателей, поддерживая его цель реализации будущего общества, основанного на водороде.

Водородные топливные системы могут стать частью гоночных загонов в будущем. Фото: Noriaki Mitsuhashi/N-RAK PHOTO AGENCY

Могут ли водородные двигатели сделать строительство экологичным?

«Мы думали об электромонтажных работах; теперь мы думаем о водородной рабочей площадке». Эти слова Тима Бёрнхоупа, директора по инновациям и развитию JCB, подчеркивают, насколько быстро меняются стратегии по мере того, как строители борются за минимизацию воздействия на окружающую среду.

Тим Бёрнхоуп, директор по инновациям и развитию JCB.

Он говорил о работе JCB над водородным двигателем внутреннего сгорания с нулевым выбросом CO2, который, по его мнению, сыграет ключевую роль в продвижении строительства к более устойчивому будущему.

Британский OEM-производитель построил и в настоящее время испытывает прототип экскаватора-погрузчика с новым водородным двигателем. JCB использует и адаптирует зарекомендовавшие себя технологии двигателей с легкодоступными компонентами: после воспламенения водорода мощность передается точно так же, как и в дизельном двигателе.

В результате получается экскаватор-погрузчик, который может делать все то же, что и его традиционный дизельный родственник, и ведет себя точно так же – с затратами на топливо, которые, как ожидается, будут очень похожи на дизель. Скучно нормально, можно сказать.

Эта нормальность волнует разработчиков JCB. В конце концов, если его клиенты не примут эту технологию, мы не добьемся прогресса

«Наши клиенты говорят только о двух вещах — не усложнять и не делать слишком дорого для рынка, который они обслуживают», — сказал Бернхоуп

.

Преимущества водорода

Водородный двигатель JCB

имеет примерно такие же размеры, вес и удобство использования, что и его дизельный эквивалент, что означает, что существующее оборудование не нужно значительно переделывать, а необходимое обучение оператора незначительно.Однако, как признает сам Бёрнхоуп, впереди еще долгий путь.

Зарядка экскаватора-погрузчика JCB с водородным двигателем.

«Нашей отправной точкой было то, как мы можем использовать наш опыт в области водорода. Есть способ запустить его в производство, но пока нас ничего не пугает», — комментирует он.

«Следующий шаг — выйти на рынок с некоторыми экспериментальными продуктами. Мы ищем продукты для некоторых клиентов, чтобы они могли использовать их экспериментально, для обратной связи и анализа.Мы рассчитываем, что на данный момент мы будем использовать эти двигатели во всем нашем диапазоне, от экскаваторов-погрузчиков среднего класса до телескопических погрузчиков — от трех до четырех тонн и выше».

Водородная энергетика
Путь компании к водородному двигателю внутреннего сгорания начался с вызова председателя лорда Бэмфорда, результатом которого стало создание группы специалистов на заводе Power Systems в Дербишире, Великобритания.

Компания JCB долгое время работала над экологически чистыми дизельными двигателями: по данным OEM-производителя, производимые сегодня дизельные двигатели производят на 50 % меньше выбросов CO2 по сравнению с машинами, выпущенными в 2010 году.По сравнению с уровнями 1999 года произошло еще более резкое сокращение выбросов твердых частиц и оксидов азота.

OEM-производитель уже выпустил успешный электрический мини-экскаватор и теперь имеет четырнадцать различных моделей в линейке компактного оборудования с литий-ионными батареями, включая телескопические погрузчики, ножничные подъемники, самосвалы и вилочные погрузчики. Затем, в 2020 году, компания разработала 20-тонный гусеничный экскаватор, работающий на водородном топливном элементе.

В топливном элементе водород и кислород объединяются для производства электричества, тепла и воды.

JCB заявляет, что производительность водородного экскаватора-погрузчика не ниже, чем у его дизельного аналога.

Топливные элементы, использующие чистое водородное топливо, полностью не содержат углерода, а их единственными побочными продуктами являются электричество, тепло и вода. Это фантастика с точки зрения устойчивости, но и аккумуляторы, и топливные элементы имеют свои ограничения.

JCB заявляет, что батареи нецелесообразны для техники с эксплуатационной массой более шести тонн, такой как экскаваторы-погрузчики и большие экскаваторы.Батареи весили бы слишком много, стоили бы слишком дорого и привели бы к снижению производительности машины.

В то же время технология топливных элементов имеет нерешенные технические и стоимостные проблемы в сочетании с опасениями по поводу надежности поставок.

«Чтобы было ясно, мы не говорим, что топливные элементы никогда не станут популярными, но впереди еще долгий путь. Мы должны быть настолько осторожны, чтобы не проводить итерации проектирования, которые означают, что конечные продукты не будут доступны, скажем, до 2050 года. Мы должны начать сокращать выбросы CO2 намного, намного быстрее», — говорит Бернхоуп.

«Будущее за использованием правильного решения для правильного оборудования. Низкие часы, низкое использование, это, вероятно, батарея. Более крупные машины, работающие в более удаленных местах, где перезарядка затруднена, — отрасль, вероятно, будет искать другие решения. Тогда мы думаем, что водород вступит в свои права.

«Нам кажется, что будет фрагментированный рынок аккумуляторов, топливных элементов, сжигания водорода —

с маркетом для каждого, в зависимости от применения.Мы открыты ко всем технологиям, которые могут помочь нам на пути к нулевому выбросу CO2, но мы верим, что сжигание водорода поможет нам добиться нулевого выброса CO2 намного быстрее».

JCB заявляет, что водородная энергетика может сыграть ключевую роль в сокращении выбросов в строительной отрасли.

На сегодняшний день прототип JCB, работающий на водороде, отработал пару тысяч часов, и компания рассчитывает, что расчетный срок службы будет как минимум таким же, как у его дизельного аналога.

Разработчики JCB сотрудничали с академическими инженерами и металлургами по вопросам разработки двигателя, пытаясь усовершенствовать топливную смесь.Результатом стал двигатель внутреннего сгорания с турбонаддувом и топливно-воздушной смесью, составляющий одну часть водорода на 100 частей воздуха, решение, обеспечивающее нулевой уровень выбросов и впечатляющие первые результаты.

На данный момент емкости водородных баков на нынешнем прототипе экскаватора-погрузчика, по словам одного из инженеров, вероятно, недостаточно для выполнения работы в течение полного рабочего дня. Однако стоит отметить, что это первый прототип машины, и предстоит еще много работы и обучения.

Очевидно, что одним из вариантов, который следует рассмотреть, является увеличение емкости топливных баков, но дальнейшее повышение эффективности машины за счет изменений конструкции может снизить количество требуемого топлива, и этот подход можно применять ко всем типам машин, независимо от того, какое топливо они используют. .

Какие проблемы с цепочкой поставок?
Возможно, самым большим препятствием для успешной коммерческой разработки водородного двигателя внутреннего сгорания будут не инженерно-технические проблемы, а политическая и нормативная поддержка в сочетании с необходимостью установления отношений с новыми поставщиками.

Безусловно, JCB заинтересована в развитии водородного сектора, который будет стимулировать рост необходимых цепочек поставок. По словам Бернхоупа, «мы не рассматриваем это как возможность продажи другим производителям; мы делаем это в надежде, что другие посмотрят на то, что мы делаем, и примут участие».

Потенциал водорода в борьбе с изменением климата был полностью признан только в последние годы. Долгое время его более или менее игнорировали как регулирующие органы, так и политики.

Тем не менее потенциал водородных двигателей внутреннего сгорания был впервые признан более 200 лет назад.

В 1806 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз разработал первый двигатель внутреннего сгорания, работавший на смеси водорода и кислорода.

За многие десятилетия, прошедшие с тех пор, десятки автомобильных провидцев, изобретателей и инженеров заигрывали с водородными двигателями внутреннего сгорания, но ни один из них не был разработан в коммерческих целях.

Американский производитель двигателей Cummins является одним из тех, кто инвестирует в водородную энергетику.

Сегодня энтузиазм JCB в отношении технологии не уступает некоторым из крупнейших имен в области строительства и не только. Над водородными двигателями работают Liebherr, производитель двигателей Cummins, немецкий специалист по разработке двигателей FEV, британские инженеры-консультанты Ricardo и аэрокосмический гигант Airbus. Даже Формула-1 смотрит на это.

Все надеются, что их инновации и приверженность делу помогут успешно развивать глобальный рынок. На сегодняшний день Liebherr мало рассказал о своей работе, но в июле Cummins объявил, что начал испытания двигателя внутреннего сгорания, работающего на водороде.

«Мы в восторге от потенциала водородного двигателя по сокращению выбросов и обеспечению мощности и производительности для клиентов», — сказал Срикант Падманабхан, президент сегмента двигателей Cummins.

«Мы используем все новые платформы двигателей, оснащенные новейшими технологиями для повышения удельной мощности, снижения трения и улучшения теплового КПД, что позволяет нам избежать типичных ограничений производительности и компромиссов эффективности, связанных с переводом дизельных двигателей или двигателей на природном газе на водородное топливо.

«Мы добились значительных технологических успехов и продолжим двигаться вперед. Мы с оптимизмом смотрим на вывод этого решения на рынок».

Электролизер Cummins PEM, поставляющий Hybalance.

В качестве следующего шага компания планирует оценить двигатель в различных условиях дорожного и внедорожного транспорта и заявила, что водородные двигатели предлагают OEM-производителям и конечным пользователям преимущество адаптивности за счет продолжения использования знакомых механических трансмиссий с транспортными средствами и оборудованием. интеграция, отражающая нынешние силовые агрегаты.

European Clean Hydrogen Alliance
FEV, ведущий международный разработчик автомобилей и силовых агрегатов, базирующийся в немецком городе Аахен, — еще одна компания, идущая в том же направлении. Отчасти это является ответом на то, что Европейский союз инициировал в 2020 году Европейский альянс за чистый водород с целью создания к 2030 году интегрированного рынка водорода.

Решение ЕС оживило дебаты о том, что было бы наиболее подходящим способом использования водорода, и компания FEV пришла к такому же выводу, что и JCB.«Водородный двигатель внутреннего сгорания — это надежный и экономичный вариант транспорта с нулевым выбросом CO2. Его можно относительно просто внедрить в текущую производственную инфраструктуру, и он предлагает потенциал для существующих транспортных средств», — сказал профессор Стефан Пишингер, президент и главный исполнительный директор FEV Group.

Поскольку водород является углеродно-нейтральным топливом, при сгорании смазки образуется лишь минимальное количество окиси углерода, двуокиси углерода и сажи. Основным компонентом отработавших газов является оксид азота (NOx), но его низкая температура отработавших газов означает, что даже без дополнительной обработки отработавших газов уровень оксидов азота уже ниже действующих ограничений.

Как и JCB и другие, FEV заявляет, что необходимы дальнейшие исследования, например, в области системы зажигания, вентиляции картера, топливной смеси и обработки выхлопных газов. Все участвующие компании хотят видеть, как двигатели проходят длительные испытания в рабочих условиях на месте, чтобы устранить любые проблемы, которые до сих пор не были выявлены.

Возможность водородного охрупчивания — когда металлы могут стать хрупкими в результате введения и диффузии водорода в материал — является предметом беспокойства, хотя до настоящего времени о проблемах не сообщалось.Зеленые группы также отмечают, что экологические преимущества разработки двигателей внутреннего сгорания на водороде зависят от того, как производится водород.

Так называемый голубой водород получают из природного газа, и при его производстве в качестве побочного продукта выделяется CO2, который необходимо улавливать и хранить. В результате противники утверждают, что неопределенность, связанная с технологией хранения, означает, что голубой водород не является топливом с нулевым уровнем выбросов и не должен продвигаться как таковой.

С другой стороны, зеленый водород — это производство водорода из возобновляемых источников энергии посредством электролиза, процесса, который расщепляет воду на ее основные элементы — водород и кислород — с помощью электрического тока.Электричество, используемое в процессе, может поступать из возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра, гидроэнергетика и солнечная энергия.

Двигатели внутреннего сгорания на водороде
Помимо наличия зеленого водорода, более серьезными препятствиями, вероятно, являются необходимость политической поддержки, эффективного регулирования и создания важных цепочек поставок с новыми коммерческими партнерами. Как заметил один из инженеров-разработчиков JCB, «у нас появилось много новых друзей».

OEM оптимистично настроен в отношении того, что цепочки поставок будут развиваться и что производство водорода может быть увеличено в достаточной степени для удовлетворения будущего спроса, чему обнадеживают отчеты многих крупных корпораций, стремящихся выйти на рынок.

Но правительствам и регулирующим органам необходимо будет согласовать международные стандарты и быстро разработать политику производства, распределения и хранения водорода. Председатель JCB лорд Бэмфорд подчеркнул, что противостояние ископаемому топливу не должно вести к безоговорочному отказу от двигателей внутреннего сгорания во всех их формах.

Он сказал: «Мы считаем, что следует продолжать использовать и развивать технологию двигателей внутреннего сгорания (ДВС); использование ископаемого топлива в машинах может быть постепенно прекращено в будущем, но это не должно означать, что ДВС не играют важной текущей роли в достижении нулевого уровня выбросов углекислого газа.

Одной из многих организаций, внимательно следящих за развитием событий, является ESTA, европейская ассоциация нестандартного дорожного транспорта и мобильных кранов. Его члены работают над крупными строительными, энергетическими и промышленными проектами.

Директор ESTA Тон Клейн. Директор ESTA

Тон Клейн сказал: «Разработка водородных двигателей внутреннего сгорания очень интересна. Мы можем только надеяться, что наши политические лидеры в Брюсселе и странах-членах ЕС поспеют за темпами перемен.

«Если промышленность будет развивать новые цепочки поставок, которые потребуются, нам нужно, чтобы наши политики продемонстрировали ясное мышление и лидерство, а это означает согласование необходимых нормативных рамок и согласованных стандартов.

«Мы знаем из горького опыта — и из нашей долгой кампании по гармонизации европейских стандартов в нештатных перевозках — что такие цели гораздо легче обсуждать, чем достигать. Мы можем только надеяться, что чрезвычайная климатическая ситуация вызовет гораздо большее чувство безотлагательности».

Без таких соглашений огромные успехи, достигнутые JCB и другими компаниями в области строительства и внедорожной техники, могут оказаться напрасными.

Yamaha и Kawasaki объединяют усилия для создания водородных двигателей

В то время как электрические мотоциклы появляются слева и справа от множества производителей, как крупных, так и мелких, мотоциклетная промышленность почти смирилась с возможной кончиной двигателя внутреннего сгорания.Ну, проще говоря, ответ — нет. Мы говорили о том, как несколько компаний, таких как Ducati и Porsche, вкладывают значительные средства в исследования альтернативных видов топлива с биовозобновляемыми компонентами, также известных как биотопливо.

Вдобавок ко всему, промежуточным звеном между прямой электрификацией двухколесных транспортных средств, по-видимому, является гибридизация — то, что мы наблюдаем в небольших скутерах на азиатском рынке. Есть также водородная энергия, над которой Кавасаки уже некоторое время работает. Теперь, по интересному повороту событий, другой известный японский производитель объединяет усилия с Kawasaki.Yamaha заняла место за столом вместе с Team Green. Обе компании будут вместе разрабатывать новые водородные двигатели для будущих моделей мотоциклов.

Kawasaki уже давно рассматривает водород как альтернативное топливо для своих автомобилей. В настоящее время у компании есть технология, демонстрирующая возможность использования водорода из австралийского бурого угля в двигателях внутреннего сгорания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *