• Käigukast
• Mootor
• Mootor
• Vedelikud
• Käigukast

Vesinikauto mootor: ravim õlisõltuvuse vastu. Vesinikmootor: tööpõhimõte ja disain Vesinikmootor auto tööpõhimõte

Naftasaaduste kulutõhusamatega asendamise küsimus muutub iga päevaga üha olulisemaks. Täna püüavad planeedi parimad mõistused seda lahendada. Ja palju on juba tehtud. Juhtiv alternatiiv õlitarbijatele on vesinikmootor.

Mis on vesinik ja kuidas seda kasutada

Kui vaadata kõikehõlmavast vaatenurgast, sobib vesinik kõige paremini tänapäeva energiavarustuse vajadustega. Ei saasta keskkonda ja on praktiliselt lõputu, kui saada tavalisest veest.

Juba on autosid, mis töötavad sellisel lenduval ainel nagu vesinik. On selge, et massilise üleminekuni sellele on veel pikk tee minna. Kuid sellegipoolest läheb kõik nii.

See põhineb veemolekulide lagunemise reaktsioonil hapniku- ja vesinikuaatomiteks. Tänapäeval areneb selle reaktsiooni kasutamine kahes suunas:

• vesiniku kasutamine oma töös;
• vesinikkütuseelemendid, mis toidavad elektrimootorit.

Vaatleme igaüks neist eraldi.

Vesinik sisepõlemismootorid

Siin on mitu nüanssi. Muljetavaldav kuumutamine ja kokkusurumine põhjustavad gaasi reageerimist seadme metallkomponentidega ja. Ja kui on leke, siis kokkupuutel kuuma väljalaskekollektoriga see loomulikult süttib. Seda arvesse võttes peate kasutama pöörlevaid mootoreid, mille väljalaskekollektor asub sisselaskekollektorist korralikul kaugusel. Mis vähendab tulekahju tõenäosust.

Nõuab ka mõningaid muudatusi. Ja vesiniku jõul töötav sisepõlemisseade on efektiivsuselt madalam kui vesinikelemente kasutav elektrimootor. Aga see kõik on juba päris pikka aega arenduses olnud, nii et see päev pole enam kaugel.

Siin on näide – BMW 750hL, vesinikkütusel töötav auto. Tuli väikese tiraažiga konveierilt maha. Kapoti all on kaheteistsilindriline mootor. Selle kütus on hapniku ja vesiniku segu, mille koostis on identne raketikütusega. Auto võib saavutada maksimaalselt 140 km/h. Veeldatud ja jahutatud gaas sisaldub täiendavas paagis. Selle mahust piisab kolmesaja kilomeetri läbimiseks ja kui segu teelt otsa saab, hakkab mootor peapaagist automaatselt tarbima. Auto maksumus ei ületa sama kategooria autode hindu, kuid karburaatormootoriga - umbes 90 tuhat dollarit.

Üksused töötavad vesinikupatareidel

Siin on vesinikmootori tööpõhimõte elektrolüüs. Sama mis pliitega. Ainult efektiivsus on 45%.

Sellise "aku" membraanist saavad läbida ainult prootonid. Selle membraaniga eraldatakse erinevate pooluste elektroodid. Anoodile antakse vesinik, katoodile hapnik. Katalüsaator, mis neid katab (plaatina), põhjustab nende elektronide kaotamise. Katood tõmbab ligi membraani läbinud prootoneid ja need hakkavad elektronidega reageerima, reaktsiooni tulemuseks on vee ja elektrivoolu teke. Anoodilt liigub elekter juhtmete kaudu elektrimootorisse, st annab sellele toite.

Vesinikpatareidel töötavad seadmed töönimedega "Antel-1" ja "Antel-2" töötavad juba kontseptsioonina "Niva" ja "Lada". Esimene elektrijaam ületab kakssada tuhat meetrit ühe “täis paagiga”, teine ​​kolmsada.

Kasutamise eeliste kohta

Vesinikuga rikastatakse kütust gaasisegus vaid 10%, kuid see vähendab kütuse enda kulu 30–50%. Selgub, et sama koguse kütusega läbite näiteks mitte sada viiskümmend miili, vaid kakssada.

Need on tänapäeval vesinikmootori eelised. Ja tulevikus avab selle imelise gaasi kasutamine auto liikumapaneva jõuna palju kasulikke aspekte.

Soodsad aspektid

• tasuta tooraine - vesi, millest saab lõputult gaasi võtta;
• reaktsiooni käigus ei kahjusta tekkivad ained keskkonda;
• tänu reaktiivpõlemisele on kõnealuse seadme efektiivsus suurusjärgu võrra kõrgem kui karburaatoril;
• gaasi kolossaalne süttivus võimaldab elektrijaamal töötada katkematult mis tahes atmosfääritingimustes, nii negatiivsetes kui positiivsetes;
• detonatsioon vesiniku segu põlemisel on mitu korda väiksem kui bensiinil, samuti vibratsioon seadme töötamise ajal;
• puudub vajadus keerukate jõuülekande-, jahutus- ja määrdesüsteemide järele, mis tähendab, et hoolduse lihtsus suureneb osade arvu vähenemise tõttu.

Viimistlus täiuslikkuseni

Selleks, et vesinikelemendiga mootor saaks muuhulgas pidevalt töötada, on vaja suuri akusid ja. Ja sellisel kujul, nagu need praegu saadaval on, võtavad nad liiga palju ruumi. Siin nõuab tootmine põhimõtteliselt uut lähenemist.

Kütuseelemendid on endiselt liiga kallid. Nende tootmiseks alternatiivsete materjalide otsimine seni alles käib.

Elektrijaama tuleohutust ei ole parandatud. Ja vesinikupaakide küsimus jääb lahtiseks. Võib öelda, et vesinikmootori enda disain alles omandab tulevikuomadusi.

Ringkäik ajaloos

On tähelepanuväärne, et vesinikmootor leiutati palju varem kui bensiinimootor. Kuid millegipärast töötati välja teine. Teadlase Francois Isaac de Rivazi poolt 1806. aastal Prantsusmaal ehitatud seade töötas juba vee hüdrolüüsil. Kuid nad hakkasid seda kasutama alles 1870. aastal.

Video vesiniku kasutamisest autode kütusena:

Mitte nii kaugetel aegadel, nimelt Suure Isamaasõja ajal, on tõendeid vesiniku järjekordsest edukast kasutamisest energiaallikana. Leningradis valitses blokaadi ajal katastroofiline bensiinipuudus. Seetõttu otsustati paisuõhupallide käitamiseks ja vintside juhtimiseks kasutada vesinikku, millest piisas. Ja see mängis linna kaitsmisel olulist rolli.

See on alternatiiv naftatoodetele, mis inimkonnal tänapäeval on. Ja tööd selles suunas tehakse järjest intensiivsemalt. Sellest, kuidas vesinikmootor töötab praegu ja homme, saame rääkida vaid üldiselt. Üks on selge – meie planeedi tulevik on vesinikus.

Kui teil on midagi lisada, ootavad teid allpool kommentaarid.

Tavalisel sisepõlemismootoril on palju puudusi, nii et eksperdid on pikka aega otsinud sellele väärilist alternatiivi. Elektrimootorite ilmumine omal ajal oli hiiglaslik samm edasi, kuid tehnoloogia areneb pidevalt ning 1997. aastal ilmusid ka vesinikmootorid. Nende abiga on võimalik lahendada kütusehindade ja keskkonnaohutusega seotud probleeme.

Kust tulid vesinikuga sisepõlemismootorid?

70ndatel puhkes maailmas energiakriis, mis ajendas teadlasi bensiinile alternatiivi otsima. Toyota linnamaastur oli üks esimesi, kes kasutas vesinikku, kuid 90ndate lõpus ei jõudnud see kunagi tootmisse. Uuringud selles valdkonnas jätkusid. Lisaks Toyotale on edu saavutanud Hyundai ja Honda.

Kuid energiakriis on möödas ja koos sellega on kadunud ka huvi alternatiivkütustel töötavate mootorite vastu. Nüüd on probleem taas aktuaalseks muutunud, keskkonnakaitsjad sunnivad taas sellele tähelepanu pöörama. Vesinikuga praktiliste katsete läbiviimist tõukab kütusehinna tõus. Kõige aktiivsemad on vesinikmootorite loomisel BMW, Honda ja Ford. 2016. aastal lasti välja esimene H2 jõul töötav rong.

Disain ja tööomadused

Bensiinimootorite probleem seisneb selles, et kütus põleb kaua ja võtab põlemiskambri ruumi mõnevõrra varem, kui kolb oma alumisse asendisse jõuab. Vesinikmootori tööpõhimõte on järgmine: kiire H2 reaktsioon nihutab sissepritseaega lähemale ajale, mil kolb naaseb oma madalaimasse asendisse. Sellisel juhul suureneb rõhk kütuse etteande struktuuris veidi.

Vesinikmootor võib moodustada sisemise toitesüsteemi, kui segu moodustatakse ilma õhu osaluseta. Lihtsamalt öeldes tekib pärast järgmist survetakti põlemiskambris aur, mis järgneb läbi radiaatori, kus kondenseerudes muutub see taas veeks. Kuid seadet saab rakendada ainult autos, millel on elektrolüsaator, mis eraldab vesiniku veest, et see saaks uuesti hapnikuga suhelda. Nüüd on seda peaaegu võimatu saavutada, sest mootorite töö stabiliseerimiseks kasutatakse tehnilist õli, mis aurustudes muutub heitgaaside lahutamatuks osaks. Seetõttu on mootori katkematu käivitamine ilma õhuta võimatu.

Vesinikmootorite tüübid

H2 mootorite tööomadusi kaaludes võtke kindlasti arvesse, et seadmeid on kahte tüüpi:

• vesinikuelementidega mootorid;
• vesinikuga sisepõlemismootorid.

Vesinikelementidel põhinevad mootorid

Seade töötab pliiakul, kuid kütuseelemendi kasutegur on palju kõrgem ja mõnikord ületab 45%. Toitesüsteem on järgmine: kütuseelemendi korpuses on membraan, mis juhib ainult prootoneid. See eraldab anoodi- ja katoodikambrid. Anoodikamber on täidetud vesinikuga ja katoodikamber hapnikuga. Kõik elemendid on kaetud plaatina katalüsaatoritega.

Katalüsaatori mõjul ühinevad prootonid elektroodidega, läbides membraani katoodile. Tekib reaktsioon, mis soodustab vee ilmumist. Anoodelektronid lähevad mootoriga ühendatud elektriahelasse. Tulemuseks on elektrivool, mis toidab jõuallikat.

Nüüd kasutatakse Niva autodes vesinikkütust. Nende jaoks lõid elektrijaamad Uurali insenerid. Laadimisest piisab 200 km läbimiseks. Sarnased mootorid on paigaldatud ka Lada 111-le - see kasutab Antel-2 seadet, mille võimsusest piisab juba 350 km läbimiseks. Kuna paigaldistes kasutatakse väärismetalle, on need üsna kallid. See mõjutab ka autode lõpphinda.

Vesinik sisepõlemismootorid

Need jõuallikad on väga sarnased praegu levinud gaasimootoritega, seega on propaanilt vesinikule üleminek üsna lihtne. Vajalik on väike mootori ümberhäälestus. Selliste “mootorite” kasutegur on pisut madalam võrreldes vesinikelemente kasutavate sisepõlemismootoritega. Kuid selle puuduse kompenseerib asjaolu, et vajaliku energiahulga genereerimiseks on vaja vähem vesinikku.

Vesiniku kasutamine tavalises sisepõlemismootoris on võimatu mitmel põhjusel:

1. Tihendusaste on liiga kõrge. H2 reageerib mootoriõliga.
2. Väljalaskekollektor on kuum. Isegi väike leke võib põhjustada tulekahju.

Seetõttu kasutatakse H2-l põhinevate disainilahenduste väljatöötamiseks ainult pöörlevaid mootoreid. Siin on tuleoht kollektorite vahelise kauguse tõttu minimaalne.

Suurepärane näide on BMW 750hL. Vedel vesinik on paagis ja sellest piisab 300 km läbimiseks. Tehnika on selline, et kui vesinik saab otsa, lülitab automaatika auto bensiinile.

Vesinikmootorite plussid ja miinused

Eelised hõlmavad järgmist:

1. Ökoloogiline puhtus. Kui kõikjal kasutatakse vesinikmootoreid, saab keskkond kergemini hingata. Kasvuhooneefekt väheneb kindlasti oluliselt. Toyota töötajad on tõestanud, et vesinikmootoriga autode heitgaasid on tervisele ohutud.
2. Kättesaadavus. Puudustegurit kindlasti ei tule, sest vesinikku saab kätte isegi reoveest.
3. Võimalus kasutada erinevat tüüpi mootorites. Vesinikkütust saab kasutada nii sisepõlemismootorites kui ka elektrivoolu genereerivates mootorites.

Vesinikjõuseadmete eeliste hulka kuuluvad ka:

• Madal müratase.
• Suurenenud võimsus.
• Märkimisväärne jõuvaru.
• Madal kütusekulu.
• Hoolduse lihtsus.

Ja nüüd vesinikmootorite puudustest:

1. Raskused vesiniku saamisel puhtal kujul. Selle eraldamiseks kulub palju energiat. Nüüd on selline tootmine kahjumlik.
2. Tanklapuudus. Võrreldes tavakütust müüvate tanklatega läheb jaamade varustamine autode tankimiseks vesinikkütusega väga kulukaks. Selle tõttu ei julge keegi vesinikutanklaid ehitada.
3. Sisepõlemismootori moderniseerimise vajadus. H2 kasutamiseks põhikütusena tuleb sisepõlemismootori konstruktsioonis teha mõningaid muudatusi. Ilma muudatusteta võib mootori võimsus langeda 25%. Lisaks ei kesta mehhanism kaua.

Vesinikmootoriga autod on tuleohtlikud ja rasked (aku kaalu tõttu).

Vesinikautosid nimetatakse praegu "tulevikuautodeks", mis ei kahjusta keskkonda. Ja kuigi sellised autod on endiselt kallid ja haruldased, siis aja jooksul nende hind kindlasti langeb ja populaarsus kasvab.

Esimene arendaja, kes esitles laiemale avalikkusele auto vesinikmootorit, oli Toyota kontsern. Veel 1997. aastal esitlesid nad FCHV maasturit, mida Venemaal kunagi ei lastud.

Vesinikmootor võiks olla hea alternatiiv bensiinile

Tänapäeval viivad uuringud läbi ka teised ettevõtted, sealhulgas:

• Honda mootor,
• Volkswagen
• General Motors,
• Daimler AG,
• Fordi mootor,
• BMW ja nii edasi.

Kuidas vesinikmootor töötab?

Vesinikkütusel töötavad autod võib jagada kolme rühma:

• kahe energiakandjaga auto, millel on väga ökonoomne mootor, mis suudab töötada nii puhta vesiniku kui ka selle seguga. Sellise mootori kasutegur on 90–95%, diiselmootoril 50% ja bensiinimootoril 35%. Sellised autod vastavad Euro-4 standardile;
• vesinikauto, millel on sisseehitatud elektrimootor, mis toidab pardale paigaldatud peamist kütuseelementi. Tänapäeval on loodud autosid, mille kasutegur on üle 75%;
• tavalised autod, mis töötavad segu või puhta vesinikuga. Heitgaas on palju puhtam ja efektiivsus suureneb umbes 20%.

Kuidas vesinikmootor töötab? Nende tööpõhimõtte alusel on kahte tüüpi elektrijaamu:

• vesinikuga sisepõlemismootorid. Kasutatakse pöörlevat mootorit;
• vesinikkütuseelementidel põhinevad elektrijaamad – nende tööpõhimõte põhineb keemilisel reaktsioonil. Rakukehal on membraan, mis juhib ainult prootoneid ja eraldab kambrid elektroodidega – anoodi ja katoodiga. Vesinik juhitakse anoodikambrisse, hapnik katoodikambrisse. Elektroodid on kaetud katalüsaatorikihiga, näiteks plaatinaga. Molekulaarne vesinik kaotab katalüsaatori mõjul elektrone. Prootonid juhitakse läbi membraani katoodile, katalüsaatori mõjul tekib elektronidega ühinemise tulemusena vesi. Anoodikambrist lähevad elektronid ühendatud elektriahelasse. See tekitab mootori toiteks voolu.

Vesinikmootori eelised:

• Vesiniku põlemise produkt on vesi. See tähendab, et see on kõige keskkonnasõbralikum kütus;
• mootori võimsus, gaasipedaali reaktsioon ja muud näitajad on tavalisest kõrgemad - elekter tagab need täielikult;
• madal müratase;
• hoolduse lihtsus - pole vaja keerulist jõuülekannet ja hõõrduvaid osi on vähem;
• odav;
• väiksem kütusekulu ja suurem tankimiskiirus;
• suurem võimsusreserv;
• Vesinikul on alternatiivkütusena suur potentsiaal, kuna seda saab toota erinevatest allikatest, sealhulgas päikese- või tuuleenergiast;
• Peamine tooraine – vesi – on tasuta.

Vesinikmootori puudused:

• Kütuseelementide kasutamine tavalises mootoris kujutab selle konstruktsioonist tulenevat tulekahju- või plahvatusohtu.
• Nende maksumus on samuti väga kõrge.
• Auto kaal suureneb voolumuundurite ja võimsate akude kasutamise tulemusena.
• Ka veest vesiniku saamise protsess pole odav, nagu ka uue kütuse transport.
• Ennustatakse ka keskkonnaprobleeme – vesiniku hulga suurenemine atmosfääris võib avaldada kahjulikku mõju Maa osoonikihile.
• – ka keskkonnale kahjulik protsess.
• Vesiniksõidukite üheks probleemiks on mootori keemiliseks reaktsiooniks vajaliku plaatina kõrge hind.
• Vesinikutanklate puudumine muudab vesinikuautod tavaautodega võrreldes konkurentsivõimetuks.
• Ladustamise küsimus pole lahendatud. Tänapäeval tehakse ettepanek säilitada seda veeldatud kujul või kõrge rõhu all, kuid uuringud jätkuvad.

Vesinikkütuseelemendid

Aastate jooksul on vesinikkütuseelemente kasutatud:

• traktoritele,
• vedurid,
• allveelaevad,
• helikopterid,
• golfikärus,
• mootorrattal.

Vesinikkütusel töötavad autod ja bussid kasutavad prootonvahetusmembraani (PEM) rakke ning on kompaktsed ja kerged.

Vesinikauto

• Vesiniku taltsutanud Toyota Fuel Cell Sedaan toob endaga kaasa tavamudeli mugavuse ja ruumikuse. Ruumi suurendamiseks salongis ja pagasiruumis paiknevad auto põrandas kokkusurutud vesinikupaagid. Auto on mõeldud viiele reisijale, hinnaks kujuneb 67 500 dollarit.
• Kosmosetehnoloogiad igapäevaelus. BMW Hydrogen 7 on oma võimeid praktikas juba tõestanud, umbes sada BMW Hydrogen 7 sõidukit on testinud kultuuri-, poliitika-, äri- ja meedia prominentsed tegelased. Reaalmaailma testimise kogemus on näidanud, et üleminek vesinikule on täielikult kooskõlas mugavuse, dünaamika ja turvalisusega, mida BMW-lt oodata võiks. Autot saab vahetada ühelt kütuseliigilt teisele. Maksimaalne kiirus 229 km/h.
• Honda FCX Clarity elektrigeneraator. Arendajate sõnul saab seda ühendada trafoga ja varustada elektriga kõiki kodumasinaid. Vesinikupaagid asuvad tagaistmete all ning pärast täistankimist jätkub kütust 500 km-ks. Hind alates 62 807 dollarist.
• Mõned MANi bussid sõidavad vesinikuga.

Tuleviku vesinikmootorid

• General Motors (GM) ja Honda Motor alustasid autosektoris uut koostööd. Kaks ettevõtet kavatsevad järgmise seitsme aasta jooksul ühiselt arendada vesinikkütuseelemente. Oskusteabe vahetamine aitab vähendada tehnoloogiakulusid ja seab põhieesmärgiks vastata üha suurenevatele ülemaailmsetele heitkoguste vähendamise nõuetele, Euro 4 standardil on range raamistik.
• Auto elektrijaam võib toimida ka kodu elektrijaamana, varustades seda energiaga 5 päevaks.
• Iga tootja loodab lähiajal müüa vähemalt tuhat ökoautot aastas, eeldatav hind on 97 000 dollarit.
• Aastaks 2050 katab vesinik kütuseallikana kolmandiku energiatoodangust.

Kuid Elon Musk (SpaceX-i ja Tesla juht) on uue kütuse suhtes äärmiselt kriitiline, pidades selle loomist turundustrikiks. Musk on öelnud, et tehnoloogia ei lahenda tõelisi transpordiprobleeme ja liitiumioonakude energia salvestamise tihedus ületab kõiki vesiniku arenguid. Mida sa arvad?

Varem või hiljem saavad naftavarud kogu maailmas otsa. Loomulikult homme seda tõenäoliselt ei juhtu, kuid täna on naftapõhise kütuse hinnad oluliselt tõusnud. See asjaolu on saanud heaks stiimuliks arendajatele, kes leiutavad tulevikukütust. Pealegi ei tohiks see olla lihtsalt kütus, vaid eelistatavalt taastuvkütus. Paljud on kindlad, et vesinikuauto on mänguasi. Vaatame, kas see vastab tõele.

Tuleviku kütus

Kuulus kirjanik Jules Verne kirjutas sellisest kütusest juba ammu oma seiklusromaanides. Ühes oma alternatiivsete energiaallikate teemalises romaanis ütles kirjanik, et tavalisest veest saab energiatoode. Ja nii see juhtuski. Jah, see pole väljamõeldis.

Vesi või täpsemalt üks selle komponentidest – vesinik – pole mitte ainult esimene keemiline element. See on ka allikas Ja kujutage ette, see tulevik on juba väga lähedal.

Tänapäeval toodavad Jaapani ettevõtted mootoreid, mis töötavad ainult seda tüüpi kütusel. Toyota vesinikauto on maailma esimene selle mootoriga seeriaauto.

Auto on nelja uksega sedaan. Sellel on elektrimootor, mille võimsus on 151 hj. Koos. Võite küsida, mis pistmist on vesinikul, kuna mootor on elektriline? Selgitame välja.

Toyota Mirai tehnoloogiad

Elektrimootori toiteallikaks on spetsiaalne muundur. Ja see saab juba energiat otse vesinikust. Gaasi sisaldub autopaakides kõrge rõhu all. Konteinerid on valmistatud

Kuid reaktsioon vajab ikkagi hapnikku. Jah see on. Auto saab sõidu ajal hapnikku otse radiaatorist. Ühest kahe vesinikupaagi täitmisest piisab autoga kuni 480 km läbimiseks. Täitmine võtab vaid 3 minutit. Selle aja jooksul täidetakse auto paakidesse 170 liitrit gaasi. Keskmiselt on kütusekulu umbes 4,7 liitrit 100 km kohta.

Kuidas see töötab?

Kui vesinik reageerib hapnikuga, tekib äge keemiline reaktsioon, mis toodab elektrienergiat. Seda hoitakse akus. Sõidukit juhib sünkroonne vahelduvvoolumootor.

"Jaapanlaste" tehnilised omadused

Vesinikauto maksimaalne kiirus on 180 km/h. Auto kiirendab 100 km-ni vaid 9 sekundiga.

Lisaks sellele, et “jaapanlasega” saab sõita keskkonda kahjustamata, saab seda autot kasutada ka kodus elektrijaamana. Uue toote väljatöötamisel osalenud insenerid ja disainerid väidavad, et sellise süsteemi abil antakse vool kogu majale. Seega saate seda vabalt kasutada 5 päeva.

Ostjatele kütuse allahindlused

Need Jaapani ja Ameerika Ühendriikide elanikud, kes ostavad vesinikuauto, saavad suuri allahindlusi ja tasuta auto tankimist. Suurejoonelise projekti autorid on kindlad, et nad saavad edukaks. Teised autotootjad ei istu aga käed rüpes. Ja tarbijatel võib peagi olla suurem valik alternatiivkütusel töötavaid sõidukeid.

Suurepärane ja kohutav

Sellest, et vesinik võib alternatiivkütuste küsimustes saada number 1, on räägitud juba pikka aega. Juba enne 2008. aasta majanduskriisi avaldas meedia pidevalt teateid sellest, kui imeliselt saab vesiniku jõudu ära kasutada.

Igasugust vesiniku jõul töötavat autot peeti läbimurdeks ja selle loojad tõsteti peaaegu pühakute hulka. Ettevalmistamata lugejad ja autohuvilised pidasid seda enesekindlalt tõeliseks läbimurdeks, kuid tuleb öelda, et see pole nii.

150 aastat tagasi

Asjade tegelik seis erineb veidi alternatiivenergiale pühendatud ajaveebides kirjutatust. Vesinikku on selles võimsuses kasutatud umbes 150 aastat. Vesinikauto aitas sõja võita.

Kõige esimese seda kütust kasutava sisepõlemismootori ehitas Lenoir 1860. aastal. Seejärel, 1942. aastal, viidi kõik autotööstuse seadmed üsna massiliselt üle vesiniku energiaallikale.

See juhtus ümberpiiratud Leningradis. Esialgu taheti vesinikku kasutada õhupallide õhutõrjesüsteemides. Suured vene insenerid suutsid aga olukorda muuta.

Kuidas see oli?

Linna kaitsmiseks kasutati Airbuse. Need ääreni vesinikuga täidetud lendavad kummiobjektid ei võimaldanud fašistlikel lennukitel linna pihta sihttuld juhtida.

Kummist õhukaitsel oli aga üks tohutu puudus. Tänu sellele, et Airbusi kest lasi sellel gaasil läbi pääseda, laskusid Airbusid alla. Vesiniku asemel võtsid asemele erinevad veeaurud ja muud gaasid. Seetõttu lasti mõnikord Airbusid maapinnale, õhutati ja tankiti uuesti.

Õhubusside tankimiseks kasutati vintse ja GAZ AA bensiiniautosid. Ja blokaadi ajal oli bensiin Leningradis väga kallis. Sõda ammendas varud ja Boriss Shelits, kes oli tollal sõjaväetehnik, teenis nende samade lennubusside tanklas. Nii et siin see on. Bensiini polnud, see tähendab täiesti. Ta proovis lendavate kehade langetamiseks kasutada elektrivintse. Peagi sai aga elekter otsa. Proovitud on palju erinevaid alternatiivseid energiaallikaid.

Ühel päeval arvas sõjaväetehnik, et vesinikku saab kasutada ka muul viisil, kui lihtsalt taevasse lasta. Lõppude lõpuks on selle gaasi põlemisel tekkiv soojus 4 korda suurem kui kivisöe oma, 3 korda suurem kui bensiini ja muude naftatoodete soojus. Schelitz küsis luba katsetamiseks ja see allkirjastati tema eest. Kas ma pean ütlema, et nii tekkis vesinikauto?

Toimimispõhimõte

Teadlase skeem taandus Airbusi ühendamisele vooliku abil auto mootori sisselaskekollektoriga. Vesinik läks karburaatorist mööda minnes otse silindritesse. Vesiniku ja reaktsiooniks vajaliku õhu doseerimine viidi läbi drosselklapi või gaasipedaali abil.

Shelits viis oma esimesed katsed läbi külmas. Mootor käivitus kergesti, hoolimata välistemperatuurist. Mootor töötas stabiilselt ja kaua. Tõsi, õhupallid plahvatasid ja Shelitsa oli mürsušokis. Pärast seda leiutati spetsiaalne kaitsesüsteem. See põhineb vesitihendil, mis takistas segu süttimist mootori kollektori sähvatuste ajal. Nii muutus vesinikuauto turvalisemaks.

Muide, peale ühe mootori lahtivõtmist polnud sellel praktiliselt mingeid kulumisjälgi. Silindrites ei olnud süsiniku ladestusi, vaid ainult veeaur.

Vesinik päästab elusid

Sõja ajal niimoodi leiutatud vesinikumasin aitas päästa palju inimelusid, talus blokaadi ning Schelitz ise sai selle arenduse eest auhinna ja isegi patenteeris selle. Arendajale omistati Red Star.

Vesiniktakso

Pärast sõda, kui vesinikku enam kusagilt saada polnud, hakati see unustama. Mõned inimesed aga mäletavad siiani, kuidas Ukrainas Harkovis sõitis takso, aga mitte tavaline, vaid vesiniku oma.

Säästke Browni gaasiga

Enamikus isegi kõige kaasaegsemates autode sisepõlemismootorites ei põle kütus kaugeltki optimaalselt. Umbes 60% õhu ja kütuse segust kaob lihtsalt väljalaskekollektori sügavuses. Kollektoris segu täielikult ei põle ja samas tekib ka üsna mürgiseid heitgaase.

Generaatori uuendamine

Vesiniku tootmissüsteemi parandamiseks lisage sellele süsteemile veel üks paak. See peaks olema veidi kõrgem kui esimene. Neid saab ühendada torude abil. Nii saate süsteemi tõhusamalt kasutada.

Elektrooniline seade

Selle generaatori osa saate ka ise kokku panna, eriti kui teil on teadmised elektroonikast. Kui teil selliseid teadmisi ja oskusi pole, on parem pöörduda nende valdkondade spetsialistide poole. Juhtseade peab automaatselt muutma plaatidele antavat voolu vastavalt mootori pöörlemiskiirusele.

Võimsust saab katseliselt määrata ainult mootori tühikäigul ja ka koormuse all. Elektrooniline seade peab saama teavet auto juhtimissüsteemi anduritelt.

Pärast selle generaatori paigaldamist peate veel kord veenduma, et kõik selle konstruktsiooni ühendused on tihedad ja usaldusväärsed. Leke on ohtlik mitte ainult plahvatusvõimaluse tõttu, vaid selline masin põhjustab ka selle tulemusena on mõju äärmiselt negatiivne. Kuid üldiselt võimaldab selline oma kätega valmistatud vesinikauto säästa 25% kuni 40% kütust.

Sarnaseid seadmeid ja selliseid kütusesäästu meetodeid on juba pikka aega edukalt kasutatud kogu maailmas. Kuulus näitleja Arnold Schwarzenegger on pikka aega sõitnud kombineeritud autoga, mis töötab bensiini ja vesinikuga. Auto maksis filmitähele 150 tuhat dollarit. Selle kombineeritud mootori kütusekulu on 5,8 liitrit 100 km kohta.

Tänapäeval võiks selline vesiniku jõul töötav auto Venemaal olla ka väga aktuaalne.

Niisiis oleme välja selgitanud kõik seda keskkonnasõbralikku kütust kasutavate autode omadused ja tööpõhimõtted. Nagu näete, on see väga reaalne alternatiiv tänapäeva bensiinile. Ja on lootust, et lähikümnenditel liigub inimkond uude arenguetappi, kus tänavatel hakkavad sõitma vesiniku jõul töötavad autod.

Vesinik (H2) on alternatiivkütus, mida saadakse süsivesinikest, biomassist ja jäätmetest. Vesinik asetatakse kütuseelementidesse (nagu kütusepaak) ja autot liigutatakse vesinikuenergia abil.

Kui vesinikku peetakse praegu vaid alternatiivseks tulevikukütuseks, siis valitsus ja tööstus töötavad selle nimel, et toota vesinikku puhtalt, ökonoomselt ja ohutult kütuseelemendiga elektrisõidukite (FCEV) jaoks. FCEV-d on juba turule tulemas piirkondades, kus vesiniku tankimise infrastruktuur on halvasti arenenud. Samuti areneb turg eritehnika osas: bussid, materjalikäitlusseadmed (näiteks tõstukid), maapealsed tugiseadmed, keskmised ja suured veoautod.

Järk-järgult ilmuvad edasimüüjate võrkudesse Toyota, GM, Honda, Hyundai ja Mercedes-Benzi vesinikautod. Sellised autod maksavad umbes 4-6 miljonit rubla (Toyota Mirai - 4 miljonit rubla, Honda FCX Clarity - 4 miljonit rubla).

Toodetakse piiratud koguses:

• BMW Hydrogen 7 ja Mazda RX-8 vesinik on kahe kütusega (bensiin/vesinik) sõiduautod. Kasutatakse vedelat vesinikku.
• Audi A7 h-tron quattro on elektri-vesiniku hübriidsõiduauto.
• Hyundai Tucson FCEV
• Ford E-450. Buss.
• Linnaliinibussid MAN Lion City Bus.

Kogemus:

• Ford Motor Company – Focus FCV;
• Honda – Honda FCX;
• Hyundai Nexo
• Nissan – X-TRAIL FCV (kütuseelemendid firmalt UTC Power);
• Toyota – Toyota Highlander FCHV
• Volkswagen - ruumi üles!;
• General Motors;
• Daimler AG – Mercedes-Benzi A-klass;
• Daimler AG - Mercedes-Benz Citaro (Ballard Power Systemsi kütuseelemendid);
• Toyota - FCHV-BUS;
• Thor Industries – (kütuseelemendid firmalt UTC Power);
• Irisbus - (kütuseelemendid firmalt UTC Power);

Vesinikku on keskkonnas rohkesti. Seda hoitakse vees (H2O), süsivesinikes (metaan, CH4) ja muudes orgaanilistes ainetes. Vesiniku kui kütuse probleemiks on selle nendest ühenditest ekstraheerimise efektiivsus.

Vesiniku kaevandamisel eralduvad sõltuvalt allikast atmosfääri keskkonnale kahjulikud heitmed. Samas vesinikul töötav auto eraldab heitgaasidena vaid veeauru ja sooja õhku, heitgaasid on null.

VESINIK KUI ALTERNATIIVNE KÜTUS

Huvi vesiniku kui alternatiivse transpordikütuse vastu on tingitud:

• võimalus kasutada kütuseelemente heitmevabades FCEV-des;
• kodumaise tootmise potentsiaal;
• autode kiire tankimine (3-5 minutit);
• tarbimise ja hinna poolest on kütuseelemendid tavalisest bensiinist kuni 80 protsenti tõhusamad

Euroopas maksab täis vesinikupaagi, mille maht on 4,7 kilogrammi, täitmise maksumus 3369 rubla (717 rubla kilogrammi kohta). Täis paagiga läbib Toyota Mirai keskmiselt 600 kilomeetrit, kokku 561 rubla 100 kilomeetri kohta. Võrdluseks, 95 bensiini hind on 101 rubla, s.o. 10 liitrit bensiini maksab 1010 rubla või 6060 rubla 600 kilomeetri eest. 2018 aasta hinnad.

Riikliku taastuvenergia laboratooriumi kogutud ja analüüsitud jaemüügi vesiniku tanklate andmed näitavad, et keskmine FCEV tankimise aeg on alla 4 minuti.

Elektrimootoriga ühendatud kütuseelement on kaks kuni kolm korda kiirem ja kütusesäästlikum kui bensiinil töötav sisepõlemismootor. Vesinikku kasutatakse ka sisepõlemismootorite kütusena (BMW Hydrogen 7 ja Mazda RX-8 vesinik). Erinevalt FCEV-dest toodavad sellised mootorid aga kahjulikke heitgaase, ei ole nii võimsad kui vesinikuga mootorid ja kuluvad kiiremini.

1 kilogrammil vesinikgaasil on sama energia kui 1 gallonil bensiinil (6,2 naela, 2,8 kilogrammi). Kuna vesinikul on madal mahuline energiatihedus, hoitakse seda sõidukis surugaasina. Autodes hoitakse vesinikku kõrgsurvepaakides (kütuseelementides), mis on võimelised säilitama vesinikku 5000 või 10 000 naela ruuttolli kohta (psi). Näiteks autotootjate toodetud ja müügisalongides saadaval olevad FCEV-d on 10 000 psi võimsusega. Peamiselt tanklates asuvad jaemüügiautomaadid täidavad sellised paagid 5 minutiga. Arendatakse ka muid ladustamistehnoloogiaid, sealhulgas vesiniku keemilist kombineerimist metallhüdriidiga või madala temperatuuriga sorptsioonimaterjalidega.

Vesinikautode tanklaid peaaegu pole, jälgige dünaamikat - 2006. aastal oli maailmas 140 tanklat ja 2008. aastaks 175. Tunnete, et 2 aastaga ehitati 35 tanklat, millest 45% on USA ja Kanada. 2018. aastaks on jaamade arv ligikaudu 300 ühikut. On ka mobiil- ja kodujaamu, mille täpne arv pole teada.

KUIDAS KÜTUSELEK TÖÖTAB

Pumpades hapnikku ja vesinikku läbi katoodide ja anoodide, mis puutuvad kokku plaatinakatalüsaatoriga, tekib keemiline reaktsioon, mis tekitab vett ja elektrivoolu. Ühe elemendi laengu suurendamiseks 0,7 volti on vaja mitme elemendi (elemendi) komplekti, mis toob kaasa pinge tõusu.

Allpool on diagramm kütuseelemendi valmistamise kohta.

KUS TÄIDADA SÕIDUKID VESINIKUGA

Vesinikkütuseelementide revolutsioon ei alga ilma tarbijate jaoks piisava hulga vesinikutanklateta, mistõttu vesiniku tanklate infrastruktuuri puudumine takistab jätkuvalt vesiniku kui vesiniku arengut. Ameeriklased on pikka aega näinud oma tänavatel kütuseelemendiga sõidukeid, nagu Honda FCX Clarity, mis transpordivad inimesi iga päev tööle ja tagasi. Miks ikka veel tanklaid pole?

Tahame märkida, et artiklis on juttu Ameerika turust, sest Venemaal pole autode vesinikkütusest veel midagi rääkida, seda siin lihtsalt pole. Ja põhjus ei ole naftamagnaatide lobi, vaid lihtsalt selles, et Venemaal ei ole AVTOVAZil õiget majandust selles vallas uurimistöö alustamiseks. Jaapan ja Ameerika on erinevalt Venemaast seda alternatiivset kütuseallikat juba pikka aega uurinud ja kaugele edasi läinud (esimene vesinikuauto ilmus USA-s 1959. aastal)

Keskmine ameeriklane, olenevalt elukohast, peab võib-olla veidi kauem ootama, kuni vesiniku tanklad vabanevad. Vaid viis aastat tagasi nõustus avalik arvamus, et "vesiniku kiirteed" juhivad tulevikku. USA-s plaaniti jaamad rajada piki California rannikut Maine'ist Miamini.

VESINIKUTANKLITE LOOMINE TREND

Põhja-Ameerika, Kanada

Briti Columbias (Kanada lääneprovintsis) on alates 2005. aastast ehitatud viis jaama. Kanadasse enam jaamu ei ehitata, projekt lõppes 2011. aasta märtsis.

Ühendriigid

Arizona: Phoenixis ehitati keskkonnasõbralike standardite järgi vesiniku tankla prototüüp, et tõestada selliste tanklate ehitamise teostatavust linnapiirkondades.

California: 2013. aastal allkirjastas kuberner Brown seaduseelnõu, millega rahastatakse 20 miljonit aastas 10 aastaks 100 jaama jaoks. California energiakomisjon on eraldanud 46,6 miljonit dollarit 28 jaama jaoks, mis valmivad 2016. aastal, viies lõpuks California tankimisvõrgu lähemale 100 jaama piirile. 2018. aasta augusti seisuga on Californias avatud 35 jaama, 2020. aastaks on oodata veel 29.

Hawaii avas oma esimese vesinikujaama Hikamas 2009. aastal. 2012. aastal avas Aloha Motor Company Honolulus vesinikujaama.

Massachusetts: Prantsuse ettevõte Air Liquide lõpetas 2018. aasta oktoobris Mansfieldis uue vesiniku tankla ehituse. Massachusettsi ainus vesiniku tankimisjaam asub Billericas (40 243 elanikku), vesinikkütuseelemente tootva ettevõtte Nuvera Fuel Cells peakorteris.

Michigan: 2000. aastal avasid Ford ja Air Products Michiganis Dearbornis esimese vesinikujaama Põhja-Ameerikas.

Ohio: 2007. aastal avati Ohio osariigi ülikooli linnakus autouuringute keskuses vesiniku tankla. Ainuke kogu Ohios.

Vermont: 2004. aastal Burlingtonis ehitatud vesinikujaam. Projekti rahastati osaliselt Ameerika Ühendriikide energeetikaministeeriumi vesinikuvee programmi kaudu.

Aasia

Jaapan: aastatel 2002–2010 rajati Jaapanis JHFC projekti raames mitu vesiniku tankimisjaama, et katsetada vesiniku tootmistehnoloogiaid. 2012. aasta lõpus paigaldati 17 vesinikujaama ja 2015. aastal 19. Valitsus loodab luua kuni 100 vesinikujaama. Eelarves oli selleks ette nähtud 460 miljonit USA dollarit, mis katab 50% investorite kuludest. JX Energy paigaldas 2015. aastaks 40 jaama ja aastatel 2016–2018 veel 60 jaama. Toho Gas ja Iwatani Corp paigaldasid 2015. aastal 20 jaama. Toyota ja Air Liquide lõid ühisettevõtte 2 vesinikujaama ehitamiseks, mis ehitati 2015. aastal. Osaka Gas ehitas aastatel 2014-2015 2 jaama.

Lõuna-Korea: 2014. aastal andis Lõuna-Korea käiku ühe vesinikujaama ja 2020. aastaks on kavandatud veel 10 jaama.

Euroopa

2016. aasta seisuga töötab Euroopas üle 25 jaama, mis suudavad täita 4-5 autot päevas.

Taani: 2015. aastal oli vesinikuvõrgus 6 avalikku jaama. NEL ASA-sse kuuluv H2 Logic ehitab Herningisse tehast, et toota aastas 300 jaama, millest igaüks suudab toota 200 kg vesinikku päevas ja 100 kg 3 tunniga.

Soome: 2016. aastal töötab Soomes 2 + 1 (Voikoski, Vuosaari) avalikku jaama, üks neist on mobiilne. Jaam täidab auto 5 kilogrammi vesinikuga kolme minutiga. Soomes Kokkolas töötab vesiniku tootmistehas.

Saksamaa: 2013. aasta septembri seisuga töötab 15 avalikult ligipääsetavat vesinikujaama. Enamikku, kuid mitte kõiki, neid tehaseid haldavad Clean Energy Partnershipi (CEP) partnerid. H2 Mobility algatuse raames kasvab jaamade arv Saksamaal 2023. aastal 400 jaamani. Projekti hind on 350 miljonit eurot.

Island: esimene kaubanduslik vesinikujaam avati 2003. aastal osana riigi algatusest liikuda vesinikumajanduse suunas.

Itaalia: alates 2015. aastast on Bolzanos avatud esimene kaubanduslik vesinikujaam.

Holland: Holland avas oma esimese avaliku bensiinijaama 3. septembril 2014 Rotterdami lähedal Ronis. Jaam kasutab Rotterdamist Belgiasse viiva torujuhtme vesinikku.

Norra: Norra esimene vesiniku tankla Hynor avati 2007. aasta veebruaris. Uno-X plaanib koostöös NEL ASA-ga ehitada 2020. aastaks kuni 20 jaama, sealhulgas jaama, mis toodab kohapeal vesinikku liigsest päikeseenergiast.

Ühendkuningriik

2011. aastal avati Swindonis esimene avalik jaam. 2014. aastal avas HyTec Londoni Hatton Crossi jaama. 11. märtsil 2015 avas Londoni vesinikuvõrgu laiendamise projekt oma esimese supermarketi, mis asub Sensbury Hendoni vesiniku tankla juures.

California on FCEV-de vesiniku tanklate rahastamisel ja ehitamisel kõverast ees. 2018. aasta keskpaiga seisuga oli Californias avatud 35 jaemüügi vesinikujaama, millest veel 22 oli ehituse või planeerimise erinevates etappides. California jätkab infrastruktuuri ehituse rahastamist ja energiakomisjonil on õigus eraldada kuni 20 miljonit dollarit aastas kuni 2024. aastani, kuni 100 tehast on töökorras. Kirdeosariikidesse on kavas ehitada 12 jaemüügijaama. Esimene avatakse 2018. aasta lõpuks. Californias asuvad mittekaubanduslikud jaamad ja ülejäänud USA-s ehitatud jaamad teenindavad FCEV-i sõiduautosid ja busse ning neid kasutatakse ka uurimis- ja tutvustamistegevuseks.

Vesinikujaamade ülalpidamise kulud

Vesinikujaamad ei suuda lihtsalt asendada tohutut bensiinijaamade võrgustikku (2004. aastal 168 000 punkti Euroopas ja USA-s). Bensiinijaamade asendamine vesinikujaamadega maksab poolteist triljonit USA dollarit. Samas võib vesinikkütusevõrgu rajamise hind Euroopas olla viis korda madalam elektrisõidukite tankimisvõrgu hinnast. Ühe EV-jaama hind on 200 000-1 500 000 rubla. Vesinikujaama hind on 3 miljonit dollarit. Samas jääb vesinikuvõrk tasuvuse poolest ikkagi odavamaks kui elektrisõidukite jaamade võrk. Põhjuseks vesinikautode kiire tankimine (3 kuni 5 minutit). Ühe miljoni vesinikkütuseelemendiga sõiduki kohta on vaja vähem vesinikujaamasid kui miljoni akuga elektrisõiduki kohta.

Edaspidi otsustatakse vesiniku tankimise küsimus inimese jaoks sõltuvalt tema elukohast. Tanklad täidavad autosid vesinikuga, mida tarnivad tankerid suurtest kütusereformi tehastest. Selliste ettevõtete tarned ei jää kuidagi alla naftatöötlemistehaste bensiinitarnetele. Tulevikus õpivad kohalikud vesinikutehased kasu saama kohalikest ressurssidest ja taastuvatest energiaallikatest.

VESINIKU TOOTMISE MEETODID

• metaani ja maagaasi aurureformimine;
• vee elektrolüüs;
• kivisöe gaasistamine;
• pürolüüs;
• osaline oksüdatsioon;
• biotehnoloogia

Auru metaani reformimine

Vesiniku eraldamise meetod auru-metaani reformimise teel on rakendatav fossiilkütustele, näiteks maagaasile – seda kuumutatakse ja lisatakse katalüsaator. Maagaas ei ole taastuv energiaallikas, kuid praegu on see saadaval ja seda ammutatakse maa sisikonnast. Energiaosakond ütleb, et reformitud vesinikuga töötavad autod toodavad poole vähem heitgaase kui bensiiniga töötavad autod. Reformitud vesiniku tootmine on juba täies hoos ja vesinikku on niimoodi toota odavam kui vesinikku muudest allikatest.

Biomassi gaasistamine

Vesinikku toodetakse ka biomassist – põllumajandusjäätmetest, loomsetest jäätmetest ja reoveest. Kasutades protsessi, mida nimetatakse gaasistamiseks, puutub biomass kokku kuumuse, auru ja hapnikuga, moodustades gaasi, mis edasisel töötlemisel toodab puhast vesinikku. „Seal on terveid põllumajanduslikke prügilaid – valmis vesinikuallikaid –, mille potentsiaali alahinnatakse ja raisatakse,” kurdab James Warner, vesinikuenergia ja kütuseelementide uurimise assotsiatsiooni poliitikadirektor.

Elektrolüüs

Elektrolüüs on vesiniku eraldamine veest elektrivoolu abil. See meetod kõlab lihtsamana kui fossiilkütuste ja loomsete jäätmetega jamamine, kuid sellel on omad puudused. Elektrolüüs on konkurentsivõimeline neis piirkondades, kus elekter on odav (Venemaal võiks selleks olla Irkutski oblast - 8 elektrijaama piirkonna kohta, 1 rubla 6 kopikat kilovatt-tund).

Honda päikeseenergia vesinikujaamad kasutavad päikeseenergiat ja elektrolüüsi, et eraldada "H" tähest "O" H2O-ks. Pärast eraldamist hoitakse vesinikku paagis rõhu all 34,47 MPa (megapaskal). Ainult päikeseenergiat kasutades loob jaam 5700 liitrit vesinikku aastas (sellest kütusest piisab ühele aasta keskmise läbisõiduga autole). Elektrivõrguga ühendamisel toodab jaam kuni 26 tuhat liitrit aastas.

"Kui vesinikul on kütuseturul nišš ja kui selle järele on nõudlus, saab selgeks, milline vesiniku kaevandamise viis on kasumlik," ütleb vesinikuenergia ja kütuseelementide uuringute assotsiatsiooni poliitikadirektor James Warner. "Mõned viisid vesiniku tootmiseks nõuavad selle tootmise reguleerimiseks uusi seadusi. Kui vesinik on pidevas nõudluses, siis näete, kuidas hakatakse reguleerima põllumajandusjäätmete ja elektrolüüsi vee kasutamise eeskirju.

Suurem osa Ameerika Ühendriikides igal aastal kaevandatud vesinikust kasutatakse nafta rafineerimiseks, metalli töötlemiseks, väetiste tootmiseks ja toiduainete töötlemiseks.

VESINIKAUTOTE TEHNOLOOGIA ODAVAMINE JA NENDE ARENG

Teine takistus vesinikuautode tootjatele on vesinikutehnoloogia hind. Näiteks on paljud autode kütuseelemendid siiani kasutanud katalüsaatorina plaatinat. Kui pidite kallimale plaatinast sõrmuse ostma, siis teate metalli kõrget hinda.

Los Alamose riikliku labori teadlased on tõestanud, et selle kalli metalli asendamine tavalisema metalliga – raua või koobaltiga – on katalüsaatorina võimalik. Case Western Reserve'i ülikooli teadlased on välja töötanud süsiniknanotorudest valmistatud katalüsaatori, mis on plaatinast 650 korda odavam. Plaatina asendamine kütuseelementides katalüsaatorina vähendab oluliselt vesinikkütuseelementide tehnoloogia kulusid.

Vesinikkütuseelemendi täiustamise uuringud ei lõpe sellega. Mercedes arendab tehnoloogiat vesiniku kokkusurumiseks rõhuni 68,95 MPa (megapaskalit), et mahutada autosse rohkem kütust, kasutades täiendavat energiasalvestit. "Kui kõik õnnestub, on vesinikuautode sõiduulatus üle 1000 km." ütleb dr Herbert Kohler, Daimler AG asepresident.

USA energeetikaministeeriumi teatel on kütuseelementidega sõidukite kokkupanemise kulud viimase kolme aasta jooksul vähenenud 30 protsenti ja viimase kümnendi jooksul 80 protsenti. Kütuseelementide kasutusiga on kahekordistunud, kuid sellest ei piisa. Et olla konkurentsivõimeline elektrisõidukitega, tuleb kütuseelementide kasutusiga kahekordistada. Praegused vesinikkütuseelemendiga sõidukid peavad vastu umbes 2500 tundi (ehk umbes 120 000 km), kuid sellest ei piisa. "Teiste tehnoloogiatega konkureerimiseks peate saavutama vähemalt 5000 tunni pikkuse tulemuse," ütleb üks ministrite kütuseelementide programmi teadusnõukogu liikmetest.

Vesinikkütuseelementide tehnoloogiate arendamine vähendab autode tootmiskulusid, lihtsustades mehhanisme ja süsteeme, kuid tootjad võidavad ainult seeriatootmisest. Vesinikautode masstootmise takistuseks on see, et puudub vesinikkütuseelemendiga autode varuosade hulgitarne. Isegi juba tootmises olevale FCX Clarityle ei pakuta hulgihinnaga täiendavaid varuosi (nad lihtsalt ei kasutanud otsingut alates). Autotootjad lahendavad probleemi omal moel, paigaldades katsetamiseks kallitesse mudelitesse vesinikkütuseelemente. Kalleid autosid toodetakse väiksemates kogustes kui eelarveautosid, mis tähendab, et nende varuosade tarnimisega probleeme ei teki. „Tutvustame vesinikutehnoloogiat luksusautodesse ja jälgime selle toimimist praktikas. Samal ajal, kui turg aktsepteerib vesinikautosid, nagu 10 aastat tagasi aktsepteeriti hübriidtehnoloogiat, suurendavad autotootjad vesinikumudelite mahtu soodsate autode ahelas, ütleb Honda kütuseelemendiga sõidukite müügijuht Steve Ellis.

VESINIKÜTUSEGA KÜTUSELEKMED VÄLJATINGIMUSTES

Alates 2008. aastast alustas Honda piiratud liisinguprogrammi 200 FCX Clarity sedaani jaoks, mis töötavad vesinikkütuseelementidel. Selle tulemusel maksis USAst Lõuna-Californiast vaid 24 klienti kolme aasta jooksul kuutasu 600 dollarit. 2011. aastal lõppes liising ning Honda uuendas nende klientidega lepinguid ja kaasas uurimiskampaaniasse uusi. Siin on see, mida ettevõte oma uurimistöö käigus uut õppis:

1. FCX Clarity juhtidel ei olnud probleeme lühikeste vahemaade läbimisel läbi Los Angelese linna ja kaugemalgi (Honda väidab, et FCX-i sõiduulatus on 435 km).
2. Vajaliku infrastruktuuri puudumine on suur puudus üürnike jaoks, kes elavad Californias vesiniku tankimisjaamadest kaugel. Enamik jaamu asub Los Angelese lähedal, sidudes sõidukid 240-kilomeetrise tsooniga.
3. Autojuhid sõitsid aastas keskmiselt 19,5 tuhat km. Üks esimesi rentnikke ületas just 60 tuhande km piiri.
4. Müüjad, kes liisivad FCX Clarity autosid, läbivad spetsiaalse koolituse teemal "Kuidas õpetada kliente vesinikautot käsitsema". "Müügimeestele esitatakse küsimusi, mida nad pole varem kuulnud," ütleb Honda kütuseelementide müügi- ja turundusjuht Steve Ellis.

KAS VESINIKUPROGRAMM SAAB VALITSUSE TOETUSE?

Autotootjad ja tanklate ehitajad nõustuvad, et ilma valitsuse sekkumiseta ei ole lühiajaliselt võimalik kulusid vähendada. Mis aga USAs tundub kõigi kirjeldatud rahasüstidega osariikide ja ministeeriumide kohalikult administratsioonilt ebatõenäoline.

Energeetikaminister Steven Chu ajal on Obama administratsioon korduvalt püüdnud kärpida vesinikkütuseelementide programmi rahastamist, kuid seni on Kongress kõik need kärped tühistanud.

Rõhuasetus akutehnoloogiale tundub vesiniku pooldajatele lühinägelik. "Need on üksteist täiendavad tehnoloogiad," ütleb Honda pressiesindaja Steve Ellis. Näiteks FCX-i jaoks välja töötatud tehnoloogiat rakendatakse ka Fiti elektriautol. "Usume, et vesinikkütuseelemendid koos elektrisõidukitega ületavad selle kümnendi tipus kõiki alternatiivseid energiaallikaid."

Õnnetud on ka need, kes maksavad oma taskust kinni uute tanklate ehitamise. Nad ütlevad, et ei keelduks valitsuse abist enne, kui nõudlus vesinikkütuse järele kasvab ja taastuvate energiaallikate kulud vähenevad.

Tom Sullivan usub energiasõltumatusse nii palju, et investeeris kogu supermarketite ketilt saadud raha päikeseenergial töötava vesiniku tanklaid ehitavasse ettevõttesse SunHydro. Tom usub, et sihipärased maksukärped võiksid julgustada ettevõtjaid investeerima päikeseenergial töötavate vesinikujaamade ehitamisse. "Peab olema stiimul, et panna inimesi seda tüüpi ettevõtetesse investeerima," ütleb Tom. "Tõenäoliselt ei investeeriks terve mõistusega inimesed raha vesiniku tanklate rajamisse."

Honda Steve Ellise jaoks on probleem nii praktiline kui ka poliitiline. „Vesinikkütusetehnoloogia aitab ühiskonnal säästa kütust ja säästa keskkonda,“ ütleb Steve. „Kui see nii on, kas ühiskond aitab end alternatiivkütusele üle minna?

Autodes juba kasutatavate alternatiivsete kütuseallikate, nagu taimeõli (sellest lähemalt siin) või maagaas, puuduseks on see, et erinevalt vesinikkütusest ei ole need taastuvad.

TULEMUS

Vesinikkütuse puudused:

• vesiniku tootmine ei ole veel täiuslik ja saastab keskkonda;
• vesiniku tanklate võrgu rajamine on kallis (poolteist triljonit USA dollarit);
• autoomanikud on seotud bensiinijaamadega (olete California osariigi pantvang, te ei saa kaugemale).

plussid vesinikkütus:

• Vesinikautod on nullheitega, me kaitseme keskkonda;
• kiire tankimine (3 kuni 5 minutit);
• Majanduslikult edestab vesinik bensiinimootoriga autosid kütusekulu poolest (600 km 3369 rubla vesiniku puhul versus 6060 rubla bensiinisõidu puhul).

Nüüd on aeg teadusvideo jaoks!