Среди различных технологий, к которым обращается будущее автомобилей, автомобиль на водородных топливных элементах уже стал реальностью. Эта технология была впервые представлена на автомобиле из линейки Renault — Renault Master VanH2-TECH — в 2021 году. Водород меняет правила игры в электрической мобильности, как с точки зрения задач, так и возможностей. Вот несколько объяснений, которые помогут лучше понять этот знаменитый химический элемент.
Хотя для многих термин «топливный элемент» (источник) может звучать как сложная передовая технология, секрет этого нового способа производства энергии заключается в простой химической реакции между кислородом и водородом. Так в чем же особенности водородного автомобиля? Как это работает? Каковы его преимущества? И, более конкретно, каковы возможные варианты использования водородного автомобиля в повседневной жизни?
Проблемы водородного электромобиля
Начнем с контекста. Термин «водородный электромобиль» относится к транспортному средству, питаемому конкретным источником энергии — водородом — с помощью специального устройства: топливного элемента. Транспортное средство на водородных топливных элементах принадлежит к большому семейству электромобилей, поскольку его тяга обеспечивается электрической трансмиссией. В электромобиле, питающемся от литий-ионной батареи, электрическая энергия просто сохраняется в батарее после зарядки от электрической сети. В этом и заключается разница с водородным автомобилем. Электричество, необходимое для работы трансмиссии, вырабатывается не только аккумулятором, но и топливным элементом, использующим водород, хранящийся на борту автомобиля. По такому принципу работает большинство водородных автомобилей, выпускаемых в настоящее время автопроизводителями.
Автомобиль с водородным двигателем разделяет те же амбиции вождения без выбросов, что и «обычный» электромобиль. Тем не менее, все еще остается ряд проблем, которые необходимо преодолеть, чтобы максимально снизить воздействие производства водорода на окружающую среду. Современный метод извлечения этого химического элемента основан на паровой конверсии углеводородов и называется «серым» водородом, поскольку его добывают из ископаемого топлива (подробнее).
Но есть и другой способ получения водорода: электролиз воды. Если электричество, используемое в процессе электролиза, поступает из устойчивого источника энергии, такого как солнечная или ветровая энергия, можно производить «зеленый» водород. Этот метод экстракции — решение на будущее.
Как работает водородный электромобиль на топливном элементе
Как на практике работает автомобиль на водородных топливных элементах? Его электрическая энергия вырабатывается топливным элементом. Водород под давлением хранится в специальных резервуарах на борту автомобиля. Газ (H2) вместе с диоксидом кислорода (O2) из окружающего воздуха подаются в топливный элемент. Эти два газа затем подвергаются электрохимической реакции внутри ячейки, в свою очередь производя электричество, тепло и водяной пар (H2O), который выделяется в виде газа через небольшую трубку, расположенную под автомобилем.
Полученная в результате энергия, а также энергия аккумулятора питают электродвигатель автомобиля, который затем может работать бесшумно и с нулевым уровнем выбросов загрязняющих веществ или CO2*. Когда дело доходит до пополнения запаса водорода, заправка происходит на специальных станциях с использованием насосов, которые очень быстро впрыскивают водород в бак автомобиля в виде газа под давлением.
Энергопотребление автомобиля на водородных топливных элементах
Сколько потребляет электромобиль на водородных топливных элементах? Имейте в виду, что атом водорода, два из которых необходимы для образования молекулы диводорода (H2), является одним из самых простых и легких природных элементов в таблице Менделеева (классификация, в которой перечислены все химические элементы, присутствующие на Земле). Имеет очень низкую объемную плотность. Итак, чтобы получить количество водорода, необходимое для питания автомобиля, необходимо хранить значительное его количество в больших резервуарах под высоким давлением.
Электромобиль на водородных топливных элементах по версии Renault Group
Электромобиль на водородных топливных элементах для Renault Group — это электромобиль, сочетающий под одним капотом литий-ионную батарею и водородный топливный элемент. Решив использовать обе технологии вместе, бренд сочетает в себе лучшее из обоих миров. Вот почему за культовым ромбовидным логотипом на своем электромобиле Renault Master Van H2-TECH компания Renault встроила топливный элемент.
В архитектуре Renault Master Van H2-TECH двигатель водородного электрофургона питается от литий-ионной батареи. Что касается топливного элемента, он обеспечивает дополнительный запас энергии, который увеличивает запас хода автомобиля (обеспечивая большую автономность и более короткое время зарядки). Транспортные средства с водородным двигателем предоставляют водителю практические и финансовые преимущества электрической энергии, а также предлагаемые преимущества. водородом с точки зрения гибкости и дальности действия.
Преимущества автомобиля на водороде
За рулем автомобиля с водородным двигателем водитель получает преимущество, прежде всего, от почти удвоенного запаса хода. В рамках взаимодополняющих отношений между топливным элементом и литий-ионной батареей электроэнергия, вырабатываемая топливным элементом с использованием накопленного водорода, добавляется к аккумуляторной емкости его основной батареи. Например, Renault Master Van H2-TECH оснащен аккумулятором емкостью 33 кВтч в сочетании с бортовым хранилищем водорода емкостью, эквивалентной 30 кВтч. Таким образом, его дальность увеличивается с 230 километров до 400 километров (цикл WLTC*). Таким образом, водородную систему можно рассматривать как «расширитель диапазона».
Вишенкой на торте является скорость заправки. Помимо подзарядки от сети, максимум пяти минут достаточно для заправки бака водородом для питания топливного элемента, что мгновенно увеличивает запас хода автомобиля.
И это не единственные преимущества: автомобиль с водородным двигателем предлагает все преимущества вождения электромобиля, начиная с отсутствия шума двигателя, удовольствия от вождения и доступа к ограниченным зонам вождения в некоторых центрах городов.
Зарядка автомобиля с водородным двигателем
Как именно заряжается электромобиль на водородных топливных элементах? Ответ различается у разных производителей. В Renault есть два пути восстановления запасов энергии автомобиля. Во-первых, подзарядка от штатного электрического терминала для питания литий-ионного аккумулятора (вариант, облегченный количеством доступных зарядных станций). Во-вторых, заправка на водородной станции для заправки бензобака занимает всего несколько минут — в течение дня, например, когда водителю необходимо продлить поездку.
Смотрите больше новостей Renault Group: http://www.renaultbook.ru/chapter/news
