Обзоры

Водородные автомобили против электромобилей — что лучше?

Альтернатива мобильности будущего

Водородные автомобили экологичнее электромобилей? Водородные автомобили — лучшая альтернатива мобильности будущего? Они не выделяют CO2 во время поездки — означает ли это, что они не загрязняют окружающую среду?

Как работают водородные автомобили и электромобили

Автомобиль на водородном топливном элементе имеет водородный бак питающий топливный элемент водородным газом под высоким давлением, который смешивается с кислородом. Эта смесь запускает электрохимическую реакцию, в результате которой вырабатывается электричество для питания электродвигателя. Это означает, что водородные автомобили имеют характеристики как электромобилей (из-за использования электроэнергии и двигателя), так и обычных бензиновых автомобилей (из-за бака). Тем не менее, они представляют собой уникальную долю транспортного рынка, и их также называют FCV (автомобили на топливных элементах) или FCEV (электромобили с полным аккумулятором).

Водородные автомобили
Как работают водородные автомобили и электромобили

Топливные элементы являются основным компонентом автомобилей, работающих на водороде. Короче говоря, топливные элементы превращают накопленный водород (смешивая его с кислородом) в электричество. Это электричество затем используется для питания электродвигателя, приводящего в движение транспортное средство, без каких-либо токсичных выбросов из выхлопной трубы. Фактически, единственным побочным продуктом всего процесса является вода и тепло в результате соединения атомов водорода и кислорода, образующего молекулы H2O.

С другой стороны, электромобили (EV) питаются от электродвигателей, которые потребляют ток от аккумуляторной батареи или других портативных источников электроэнергии. Когда они движутся, химической реакции тоже не происходит, только электрическая, благодаря ранее заряженным батареям. Но что из них лучше и более экологично? Электромобили или водородные автомобили? Прежде чем делать окончательные выводы, необходимо сначала рассмотреть наиболее важные характеристики каждого типа транспортного средства.

Плюсы и минусы водородных автомобилей и электромобилей

Водородные автомобили против электромобилей

Hyundai Nexo (с водородным двигателем) может проехать около 550 километров, что примерно столько же, сколько у электрической Tesla Model S. Тем не менее, точно определить пробег этих автомобилей сложно. Это зависит от ряда показателей, таких как количество пассажиров, которых везет автомобиль, включен или выключен кондиционер, находится ли автомобиль на шоссе или застрял в пробке в центре города, от типа самого транспортного средства и многих других моментов Вот почему разные люди сообщают о разном опыте из-за уникального сочетания всех этих переменных. Однако, поскольку водородные автомобили плотно упаковывают свои накопители энергии, они обычно могут преодолевать большие расстояния. По данным AutomotiveTechnologies, большинство полностью электрических транспортных средств могут проехать от 160 до 320 километров без подзарядки, а водородные — до 480 километров.

Водородные автомобили против электромобилей — доступные электрические / водородные заправочные станции

Количество электрических зарядных станций для электромобилей растет с каждым днем, и к июлю 2019 года в Соединенных Штатах было 20 000 электрических зарядных станций, которые располагали почти 70 000 зарядных портов. Большое количество по сравнению с 74 заправочными станциями водородом в Северной Америке, большинство из которых находится в Калифорнии. Действительно, инфраструктура, поставки и технологии водородных автомобилей все еще отстают от электромобилей.

Водородные автомобили против электромобилей — время зарядки / дозаправки

Время, необходимое для закачки водорода в бак, намного меньше (от 5 до 10 минут, как у любой бензиновой машины), чем у электромобилей. В то время как быстрые зарядные устройства Tesla (мощностью 120 кВт) обеспечивают 80% заряда аккумуляторов за полчаса, для полной зарядки BMW i3 или Nissan Leaf может потребоваться около 4 или 8 часов соответственно. В конце концов, время работы электромобилей, очевидно, зависит от зарядной станции и типа зарядного разъёма. Но какой бы ни была комбинация, и даже с нагнетателем Tesla V3, это явная победа для водородного автомобиля — все потому, что 1 килограмм водорода хранит в 236 раз больше энергии, чем литий-ионный аккумулятор массой 1 килограмм.

Настоящая проблема — получение водорода

Хотя водород — самый распространенный элемент во вселенной, на Земле он не существует в чистом виде. Это означает, что если мы хотим использовать его в качестве топлива для автомобилей, необходимо производить его из других соединений, таких как вода, природный газ или другие ископаемые виды топлива или биомасса. А для этого необходимо использовать энергию, а также учитывать экологические и экономические затраты.

Водородные автомобили
Настоящая проблема — получение водорода

С одной стороны, можно получить водород чистым способом, обратив вспять процесс электролиза воды. Проблема в том, что этот процесс разделения молекул H2O для получения водорода требует больших затрат энергии, что делает его очень дорогостоящим. Однако, если эта энергия может поступать из возобновляемых источников энергии, таких как солнце или ветер, чистый энергетический цикл может стать дешевле, и процесс станет более экологически чистым. Еще одна ситуация которую необходимо учитывать — это эффективность процесса составляющего всего 75% и учитывает 25% потерь электроэнергии.

Вот почему большая часть водородного топлива сегодня получается в процессе риформинга природного газа, который дешевле, чем электролиз. Обратной стороной является то, что в процессе образуются вредные побочные продукты, такие как углекислый газ и окись углерода, что способствует глобальному потеплению.

Преимущества автомобилей с водородным двигателем

Автомобили с водородными топливными элементами вместо типичных литий-ионных аккумуляторов электромобилей предлагают привлекательное ценовое предложение, которое, похоже, решает проблему окончания жизненного цикла литиевых аккумуляторов. На данный момент это плюс, в то время как все еще существует некоторая неуверенность в отношении будущего этих батарей (от автомобилей, а также от солнечных батарей, мобильных телефонов и других), поскольку они больше не служат своей основной цели. Их трудно переработать, и в настоящее время разрабатываются проекты по их повторному использованию в качестве резервных генераторов в городских зданиях, таких как больницы.

Водородные автомобили
Преимущества автомобилей с водородным двигателем

Кроме того, вождение без каких-либо выбросов загрязняющих веществ (как это могло бы произойти, если учесть, что сети возобновляемых источников энергии растут во всем мире благодаря декарбонизации), плюс быстрая дозаправка за 5-10 минут по сравнению с лучшим сценарием 40-минутной зарядки или наиболее распространенным сценарием 3-6 часов зарядки электромобилей — неоспоримая победа для движения за водородную мобильность. Некоторые исследования также показывают, что водородная экономика может снизить глобальные выбросы CO2 на 0–27%.

Электромобили против водородных автомобилей — что лучше?

Несмотря на упомянутые выше преимущества, сегодня большая часть водорода производится в процессе риформинга метана. Это разрушает весь потенциал автомобилей с водородным двигателем как решение по борьбе с изменением климата из-за образующихся в процессе окиси углерода и двуокиси углерода. Кроме того, необходимость использования природного газа (ископаемого топлива), который может улетучиваться на этапе добычи и транспортировки (по трубопроводам), также не очень убедительна. Даже если процесс крекинга метана будет улучшен (а усилия не повернуты в обратном направлении), это вряд ли будет долгосрочным решением.

Тем не менее, по мере развития технологий, возможно, процесс электролиза воды для получения водорода может быть улучшен и в дальнейшем использоваться по мере повышения эффективности процесса. Потому что тот факт, что водородные автомобили подразумевают использование энергии дважды (для производства водорода и последующего использования его в транспортных средствах), в то время как электромобили могут сразу использовать энергию из сети, является сильным аргументом в пользу электромобилей. Все потому, что после преобразования электричества в водород и обратно в электричество может возникнуть потеря энергии до 45% (включая сжатие ее в жидкость и ее хранение), что делает этот процесс не очень эффективным.

электромобили
Электромобили против водородных автомобилей — что лучше?

Однако пока разрабатываются новые методы производства водорода, такие как протонообменная мембрана, эффективность которой, по мнению ученых, может достигать 86%, нам нужно подождать и посмотреть, что произойдет. Использование дополнительного источника энергии для производства водорода и создание какой-либо гибридной версии водородно-литий-ионных автомобилей также может быть чем-то перспективным, после того, как появятся решения в новых исследованиях позволяющие более эффективно использовать этот избыток энергии (без учета других воздействий) или производство водорода. На сегодняшний день электромобили являются более доступным средством передвижения по разным типам автомобилей и точкам зарядки. Они включают в себя более эффективные процессы по сравнению с автомобилями, работающими на водороде, и, если их литиевые батареи будут повторно использоваться для различных целей, они позволяют оставаться более экологичным решением, по крайней мере, в течение следующих нескольких лет.

Читайте также:
Китайские автопроизводители стремятся увеличить продажи водородных автомобилей
Nikola Badger отменил дебют пикапа
Электромобили, ожидаемые в ближайшие годы

Поделиться:
Теги

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Back to top button
RussiaEnglish
Close
Close
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять
Политика конфиденциальности