Понимание автомобилей на топливных элементах

Разработчики электромобилей часто заявляют о низком уровне выбросов по сравнению с традиционными автомобилями с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Большинство автомобилей на топливных элементах могут похвастаться нулевым уровнем выбросов — они выделяют только воду и тепло. Автомобиль на топливных элементах по-прежнему является электромобилем (EV), но использует газообразный водород для питания своего электродвигателя. В этих автомобилях вместо батареи используется «топливный элемент», который объединяет водород и кислород и вырабатывает электричество, которое затем приводит в действие двигатель и выбрасывает только экологически чистые выхлопные газы.

Производство водорода, используемого для топлива автомобиля, приводит к некоторому загрязнению парниковыми газами при его получении из природного газа, но его использование в автомобилях на топливных элементах значительно снижает общие выбросы выхлопных газов. Многие производители автомобилей, такие как Honda, Mercedes-Benz, Hyundai и Toyota, часто рекламируемые как автомобиль будущего с более чистой энергией, уже предлагают автомобили на топливных элементах, а другие производители находятся на концептуальной стадии. В отличие от электромобилей, сложные батареи которых накладывают определенные конструктивные ограничения, автомобили на топливных элементах потенциально могут заменить все модели производителя.

Чтобы лучше понять автомобили на водородных топливных элементах, посмотрите, как они сравниваются с обычными двигателями внутреннего сгорания, электромобилями и гибридами с точки зрения дозаправки и запаса хода, воздействия на окружающую среду и доступности.

Заправка и запас хода

Хотя количество заправочных станций в настоящее время ограничено, автомобили на водородных топливных элементах заправляются аналогично автомобилям с ДВС. Водородные заправочные станции продают водород под давлением, который заправляет автомобиль за считанные минуты. Фактическое время заправки зависит от давления водорода и температуры окружающей среды, но обычно оно не превышает десяти минут. Другим электромобилям требуется больше времени для перезарядки, и они не достигают такого же запаса хода, как обычные автомобили.

При полной дальности пробега автомобиля на топливных элементах он аналогичен бензиновым и дизельным автомобилям, проезжая 200-300 миль от полной зарядки. Как и электромобили, они также могут отключать топливный элемент для экономии энергии на светофорах или в пробке. Некоторые модели даже включают рекуперативное торможение для восстановления потерянной энергии и поддержания заряда аккумулятора. С точки зрения топлива и запаса хода автомобили на топливных элементах находят золотую середину некоторых гибридов, которые работают от батареи и/или мощности двигателя в зависимости от условий вождения. Они сочетают в себе лучшее от ДВС и электромобилей с быстрой заправкой, увеличенным запасом хода и энергосберегающими режимами.

К сожалению, как бы ни привлекала дальность и быстрая заправка, количество водородных заправочных станций ограничено несколькими крупными городами — почти исключительно в калифорнийских районах Сан-Франциско и Лос-Анджелеса. Инфраструктура для зарядки и заправки топливных элементов работает, чтобы удовлетворить постоянно растущий спрос, но ей еще многое предстоит наверстать по сравнению с количеством зарядных станций для электромобилей и, тем более, с расположением заправочных станций.

Воздействие на окружающую среду

С традиционными автомобилями, электромобилями и автомобилями на топливных элементах продолжаются дискуссии и опасения по поводу долгосрочного воздействия на окружающую среду. Автомобили с бензиновым двигателем производят огромное количество выбросов, а электромобили с аккумуляторными батареями создают заметный след во время производства.

Водород, используемый в автомобилях на топливных элементах, в основном получают из природного газа. Природный газ в сочетании с паром высокой температуры и высокого давления образует водород. Этот процесс, называемый паром-метановым риформингом, действительно производит некоторое количество углекислого газа, но в целом в меньших количествах по сравнению с электромобилями, гибридами и автомобилями, работающими на ископаемом топливе.

Поскольку автомобили на топливных элементах чаще всего встречаются в Калифорнии, штат требует, чтобы не менее 33 процентов газообразного водорода, заправляемого в транспортное средство, поступали из возобновляемых источников.

Доступность и стимулы

Автомобили на топливных элементах предлагают множество преимуществ с точки зрения эффективности использования топлива и воздействия на окружающую среду. Они быстро заполняются и имеют запас хода, конкурентоспособный с автомобилями с ДВС. Однако их аренда или покупка стоит больших денег, как и их водородное топливо. Большинство производителей покрывают стоимость топлива в течение ограниченного времени, чтобы компенсировать высокую цену, в надежде, что стоимость автомобиля и топлива со временем снизится.

В Калифорнии, штате с самой большой, хотя и небольшой, инфраструктурой топливных элементов, были доступны стимулы. Начиная с февраля 2016 года Калифорния предлагала скидки на автомобили на топливных элементах при наличии финансирования. Это было частью государственного стимула по внедрению на дорогах более чистых транспортных средств. Чтобы получить скидку, владельцы автомобилей на топливных элементах должны подать заявку на свое транспортное средство. Владельцы также будут иметь право на наклейку, дающую им доступ к полосам движения для транспортных средств с высокой вместимостью (HOV).

Автомобили на топливных элементах могут стать практичным автомобилем завтрашнего дня. Хотя стоимость и доступность зарядных станций прямо сейчас сдерживает их спрос, потенциал для широкой доступности и эффективного вождения остается. Они выглядят и работают так же, как и большинство других автомобилей на дороге — вы не найдете сюрпризов, сидя за рулем, — но они предполагают возможность повсеместного вождения с экологически чистой энергией в ближайшем будущем.