Вода през ауспуха
Абонирайте се за Капитал

Всеки петък икономически анализ и коментар на текущите събития от седмицата.
Съдържанието е организирано в три области, за които Капитал е полезен:

K1 Средата (политическа, макроикономическа регулаторна правна)
K2 Бизнесът (пазари, продукти, конкуренция, мениджмънт)
K3 Моят капитал (лични финанси, свободно време, образование, извън бизнеса).

Абонирайте се за Капитал

Вода през ауспуха

flickr (CC)

Вода през ауспуха

Автомобилните гиганти обединяват сили за развитието на водородните горивни клетки

Юлиян Арнаудов
11497 прочитания

flickr (CC)

© Revolve Eco Rally


Двигателят с вътрешно горене е неизменна част от лекия автомобил повече от един век. Технологията, която може да го замени, се търси от години, но засега сравнително неуспешно. През последните няколко години всички надежди за революция в автомобилната индустрия бяха свързани с електричеството. Покрай това всички като че ли забравиха малко по-футуристично звучащите, но и перспективни, коли с водородни горивни клетки. Те сякаш изчезнаха от голямата картина, която ни представят основните играчи в автомобилната индустрия.

Най-видими в момента са проекти като Tesla Motors на Елън Муск, който си поставя амбициозната задача да направи електромобилите масово превозно средство. Големите автомобилни концерни пък решиха да наложат междинно решение с пускането на превозни средства с хибридно задвижване (комбинация между двигател с вътрешно горене и електрически), както и да изпробват свои електрически коли. От началото на тази година обаче същите тези водещи производители върнаха на бял свят технологията за водородните горивни клетки. Освен че инвестират милиарди в развойна дейност, автомобилните концерни решиха да  обединят усилия в разработването на масови коли, които да разчитат на нетрадиционния метод на задвижване. Някои от тях дори вече планират да пуснат масови модели през следващите две-три години. Подобно на електромобилите обаче инженерите и учените трябва да решат някои основни проблеми, свързани с водородните клетки, за да може те да са адекватна конкуренция както на традиционните бензинови/дизелови коли, така и на електрическите.

Екоавтомобил – мечта?

Колите с водородно задвижване са базирани на откритие, направено в далечната 1839 г. Тогава уелският учен сър Уилям Робърт Груув решава "да обърне" популярния метод за електролизата, при който водата се разделя на водород и кислород чрез пускане на електрически ток. Сър Груув прави точно обратното: използва водород, за да произвежда електричество и вода. Близо век по-късно методът е доразвит от Франсис Бейкън, който прави и първата работеща водородна горивна клетка.

Концепцията е проста: водородът минава през катализираща мембрана, където се свързва с атмосферния кислород. При този процес се отделят електрони и съответно се създава електрически ток, който задвижва колата. Като вторичен продукт на процеса се получават нагрети водни пари. Тоест за разлика от традиционните бензинови коли, горивните клетки не отделят въглероден диоксид. Така на пръв поглед всеки, който иска да опази природата, може да кара автомобил и да изпуска вода вместо вредни емисии.

Има обаче няколко уловки, които правят технологията трудна за реализиране и същевременно поставят под въпрос екологичността й.

Празен резервоар

Подобно на бензиновите си събратя основният проблем пред автомобилите с водородни клетки е свързан с набавянето на необходимото гориво. На Земята водородът не се среща в свободно състояние, тоест трябва да бъде произвеждан от други вещества. Съществуват няколко варианта – от разграждане на молекулите на водата до използването на биомаса или преработка на природен газ. Най-лесният, но същевременно неекологичен, вариант е последният. При него обаче се използва фосилно гориво. Същевременно процесът изисква да се разбие въглеводородна молекула, при което се отделя голямо количество въглероден диоксид. Все повече се развиват методите за добиване на водород от вода или биомаса, но технологиите още не са достатъчно напреднали, за да влязат в масова употреба.

Съществува и друг проблем – подобно на електромобилите все още няма изградена инфраструктура за зареждане на клетките, което пък е обвързано с огромни инвестиции. Една станция за презареждане в момента се оценява на около 2 млн. долара, а за изграждането на пълна инфраструктура в САЩ ще се необходими по песимистични изчисления около 500 млрд. долара. Самото им построяване също така ще отнеме години. Така че дори и част от недостатъците на технологията да се преодолеят, автомобили с подобно задвижване ще ни изправят пред въздесъщия проблем – откъде да заредя гориво. Допълнително все още не е създаден достатъчно добър механизъм за съхраняване на силно компресиран водород.

Набавянето на водород и изграждането на инфраструктура за зареждане не са единствените пречки, за да се превърне технологията в достъпна за масовия пазар. В катализатора на горивната клетка се използва един от редките метали, който е по-ценен и от златото – става дума за платината. 80% от световния й добив в момента се случва в ЮАР, други 10% пък са дислоцирани в Сибир в Русия. Именно цената на платината е един от факторите, които оскъпяват развойния процес, и действа като ръчна спирачка за масовото производство на горивните клетки. Заради редкия метал цената на една бройка започва от 100 хил. долара.

Високите разходи за развиването на технологията са и основната причина големите производители на леки коли да обединят сили в тази област. Първо през януари Daimler, Ford и Nissan обявиха намерението си да пуснат заедно достъпни автомобили с тази технология през 2017 г. Няколко месеца по-късно подобно сътрудничество подписват и General Motors и Honda. Инициативата на гигантите не е провокирана от някакви специфични държавни или наддържавни регулации за намаляване на вредните емисии – зададените сегашни параметри могат да се постигнат с понижение на масата на колите или с добавяне на повече изминати километри на електрическа батерия. Автомобилните концерни, изглежда, вярват, че могат да възродят водородната технология и че в нея все още има бъдеще. Този ход обаче предизвика скептицизъм сред привържениците на електромобилите, които изтъкват сериозните проблеми, пред които горивните клетки са изправени, за да се наложат масово.

Водород срещу електричество

Водородните клетки имат едно основно предимство пред своя основен конкурент. Ахилесовата пета на задвижваните с електричество коли са техните батерии. Те са тежки, обемни, с недостатъчен капацитет и се зареждат дълго. Учените са ограничени от настоящата технология, въпреки че се правят усилия да се подобрят характеристиките им. Водородните клетки от своя страна се зареждат с почти същата скорост, с която сипвате бензин в традиционната лека кола. Издържат повече, което означава и повече изминати километри, без да е необходимо презареждане.

Поради тази причина основните противници на водородните клетки са именно защитниците на електромобилите. Основателят на Tesla Motors Елън Муск например ги критикува ожесточено.  "Водородните клетки трябва да бъдат преименувани на "клетки на глупака", коментира той в интервю за Bloomberg. "Ако вземем най-добрата разработка на горивна клетка, тя пак няма да може да се конкурира с литиево-йонната батерия", допълва Муск. Учените, които се занимават с водородни клетки, обаче работят активно и докато преди няколко години направата на един автомобил с горивни клетки е струвала 1 млн. долара, сега разходите се понижават с близо 80%.

Същевременно двете технологии имат много по-голямо КПД спрямо традиционните двигатели, чиято ефективност едва 15%. Това е и основната причина бензиновите мотори да загряват толкова – защото не използват горивото по най-оптималния начин. Водородните клетки от своя страна имат 50% ефективност, което е близо три пъти повече. Затова и автомобилните концерни все повече залагат на тази технология. Разработват се и нови катализатори, които да заменят свръхскъпата платина.

Независимо че технологията още не е усъвършенствана, производителите вече започнаха да проектират и дори да пускат автомобили с водородни клетки. Първи на пазара ще са Hyundai с техния модел ix35 Fuel Cell, който ще се появи през 2015 г. Засега обаче цената на този SUV е над 100 хил. долара. Въпреки това са продадени първите бройки, които ще се използват от обществени институции в Дания и Швеция. Японският Toyota също планира да пусне свой модел SUV през 2015 г., но ще се опита да се вмести в цена между 50 и 100 хил. долара. С това автомобилната индустрия дава заявка, че технологията за водородните клетки не е мъртва и тепърва ще се развива. Което пък означава, че скоро може да станем свидетели на свирепа битка между електромобилите и тези с горивни клетки за това кой ще наследи добрия стар двигател с вътрешно горене.

Двигателят с вътрешно горене е неизменна част от лекия автомобил повече от един век. Технологията, която може да го замени, се търси от години, но засега сравнително неуспешно. През последните няколко години всички надежди за революция в автомобилната индустрия бяха свързани с електричеството. Покрай това всички като че ли забравиха малко по-футуристично звучащите, но и перспективни, коли с водородни горивни клетки. Те сякаш изчезнаха от голямата картина, която ни представят основните играчи в автомобилната индустрия.

Най-видими в момента са проекти като Tesla Motors на Елън Муск, който си поставя амбициозната задача да направи електромобилите масово превозно средство. Големите автомобилни концерни пък решиха да наложат междинно решение с пускането на превозни средства с хибридно задвижване (комбинация между двигател с вътрешно горене и електрически), както и да изпробват свои електрически коли. От началото на тази година обаче същите тези водещи производители върнаха на бял свят технологията за водородните горивни клетки. Освен че инвестират милиарди в развойна дейност, автомобилните концерни решиха да  обединят усилия в разработването на масови коли, които да разчитат на нетрадиционния метод на задвижване. Някои от тях дори вече планират да пуснат масови модели през следващите две-три години. Подобно на електромобилите обаче инженерите и учените трябва да решат някои основни проблеми, свързани с водородните клетки, за да може те да са адекватна конкуренция както на традиционните бензинови/дизелови коли, така и на електрическите.


Благодарим ви, че четете Капитал!

Вие използвате поверителен режим на интернет браузъра си. За да прочетете статията, трябва да влезете в профила си.
Влезте в профила си
Всеки потребител може да чете до 10 статии месечно без да има абонамент за Капитал.
Вижте абонаментните планове

15 коментара
  • 1
    mityr avatar :-|
    mityr

    Водорода е добър вариант за съхраняване на енергия, пример ВЕИ , АЕЦ при ниско потребление. Изграждане на инфраструктура за водородно задвижвани ПС е скъпа и сравнена с ел. мрежи икономически неизгодна.
    Все пак решение е за държави с прилежаща акватория солена океанска вода, ядрена енергетика и цели за ВЕИ и доста пари в джоба:)

  • 2
    hristostefanov avatar :-|
    hristostefanov

    БМВ имат от години водородна версия на 7ма серия, която е изложена в Света на БМВ в Мюнхен.
    Мен по ме притеснява дали не е малко като подвижна бомба, като се има предвид под какво високо налягане е водородът в резервоара.
    http://www.youtube.com/watch?v=uBrSi4W3KHM

  • 3
    geoimg avatar :-(
    Geoimg

    Водородните двигатели са от първите опити за алтернатива, НО петролните картели изглежда успешно го саботират!?

  • 4
    nefertiti_egipt avatar :-P
    Нефертити

    Ако може и някои модели с летене да измислят :)

  • 5
    ceco avatar :-|
    Цецо

    Е проблемът с водорода е оставен без особено разглеждане. За да е еко трябва електролиза. Което е скъпичко. Меко казано. Ако е от органика си е с отделяне на бол СО2. Което пак е скъпо (не като електролизата) и не е еко.
    Та се съгласявам с Муск.

  • 6
    ijj avatar :-|
    ijj

    "Същевременно двете технологии имат много по-голямо КПД спрямо традиционните двигатели, чиято ефективност едва 15%."

    Ако става въпрос за топлинния к.п.д. на двигателя, това "15 %" е малко тенденциозно. Обикновено стойността е над 20%. При най-добрите бензинови автомобилни двигатели е около 30%, а за някои автомобилни дизелови двигатели се твърди, че достига до 46%:

    http://en.wikipedia.org/wiki/Four-stroke_engine

    Може би все пак 15% да е ефективността за целия жизнен цикъл - като се започне с добива на нефта, преработката в рафинерията и чак тогава използването на горивото в двигател с вътрешно горене. Ама тогава и при горивните клетки ефективността няма да е "50%" :)

    При горивните клетки скъпият елемент е мембраната (за която е необходима платина) - тъй наречената "протонна мембрана", която пропуска водородни йони само в едната посока.

    Вторият интересен въпрос е дали водородът може да се съхранява в автомобилите не в резервоари, а по някакъв друг начин - например чрез чрез адсорбция към специални материали. Ако се появят революционни открития в тези 2 области, нищо чудно горивните клетки (или както някои ги наричат - горивни елементи) да получат масово разпространение.

  • 7
    velkov76 avatar :-P
    velkov76

    До коментар [#4] от "Нефертити":

    ..и това ще стане някой ден,ти кво мислиш...

  • 8
    geordgeo avatar :-P
    geordgeo

    Интересно съревнование, надявам се от него да спечели масовия потребител, а не петролните картели...

  • 9
    caiko avatar :-?
    Цайко

    Да разбираме ли, че като настъпи светлото ток и жици бъдеще, поради липса на интерес цената на бензина ще се колебае некъде, около, приблизително към 23-24 ст. за литър и тогава ще можем да караме коли с 8-цилиндрови карбураторни двигатели на воля, нещо като забавление за плебса. Щото хайлайфът е ясен ще се вози в коли с размера на голф на цена некъде, около малко над 100 хиляди долара.

  • 10
    contxt avatar :-|
    conTXT

    Нещо, което масово се пропуска е фактът, че отделянето на водни пари само на пръв поглед изглежда екологично чисто. Казваме си, какво толкова, изпускаме водни пари, но не и въглероден диоксид, но истината е съвсем друга. Замислете се"Парниковият ефект" не случайно се нарича така


Нов коментар

За да публикувате коментари,
трябва да сте регистриран потребител.


Вход

Още от Капитал

Дигитални модели

Дигитални модели

С използването на сайта вие приемате, че използваме „бисквитки" за подобряване на преживяването, персонализиране на съдържанието и рекламите, и анализиране на трафика. Вижте нашата политика за бисквитките и декларацията за поверителност. OK