Двигатели внутреннего сгорания на сжиженном водороде

Об экологически чистых автомобилях заговорили еще в семидесятых годах. Но тернистый путь от идеи к реальному прототипу начался гораздо позже и продолжается до сих пор. АВТОВАЗ, будучи крупнейшим отечественным автопроизводителем, не остается в стороне от мировых тенденций. В этом году на пятый Московском международном автосалоне ВАЗ представил принципиально новую разработку электромобиля на топливных элементах, концепт, затрагивающий не внешнюю сторону, а меняющий саму суть автомобиля в будущем. Подробнее о вазовской новинке «Лада-Антэл» рассказывает советник вице-президента по техническому развитию Георгий Мирзоев, который является руководителем этого проекта.

— Георгий Константинович, в чем заключается принципиальная новизна «Лада-Антэл», каковы принципы работы используемых топливных элементов?

— На автомобиле находятся баллоны с водородом и кислородом. В специальном электрохимическом генераторе между водородом и кислородом происходит химическая реакция при температуре около 100 градусов, в результате чего производится электричество, а в качестве «выхлопа» образуется вода. Вот основной принцип энергоустановки. Водород, определяющий пробег автомобиля, находится под давлением 290 атмосфер, и машина может пройти 250 километров. Весь этот комплекс установлен на электромобиль, созданный на базе ВАЗ-2131 несколько лет назад. Впервые у нас в стране такой генератор был создан для космических целей, в частности для «лунной» программы и для «Бурана». Разработка энергоустановки велась совместно с Уральским электрохимическим комбинатом и Ракетно-космической корпорацией «Энергия» г. Королев. Нужно заметить, что двигатель внутреннего сгорания имеет коэффициент полезного действия около 30 процентов, а новая энергоустановка на топливных элементах — в два раза больше. То есть если перевести на любое условное топливо, то получается, что эта энергоустановка абсолютно экологически чистая и тратит в два раза меньше топлива.

— Чем можно успокоить потенциальных покупателей, ведь содержание кислорода и водорода вместе опасно?

— Не опаснее, чем содержание паров бензина с воздухом. Когда впервые появились автомобили на бензине, тоже боялись, что машины начнут взрываться. Но этого не происходит. Конечно, мы в дальнейшем будем переходить с кислорода на воздух. Здесь тоже свои трудности: кислорода в воздухе содержится всего 20 процентов, и чтобы получить такой же эффект как при чистом кислороде, нужно в пять раз больше воздуха. В таком случае потребуется ставить компрессор, который будет закачивать воздух в энергоустановку. Но даже если перейти с кислорода на воздух и оставить один чистый водород на борту автомобиля, возникает другой вопрос. Где взять водород для заправки? По всей видимости, первое время придется устанавливать прямо на борту такой генератор, который будет вырабатывать водород из бензина.

— История электромобилей началась еще двадцать лет назад, с какими проблемами пришлось столкнуться?

— В конце семидесятых начали всерьез задумываться об экологически безопасных автомобилях — возникла идея перевести машины на электротягу. Нужны были аккумуляторные батареи, но оказалось, что мир не может создать аккумуляторы, которые могли бы иметь достаточно высокую удельную энергоемкость. А чтобы зарядить батареи, в отличие от наполнения бака бензином, необходимо несколько часов. Тогда бы приходилось заряжаться ночью, но если все бы стали заряжаться ночью, не хватило бы электростанций. Проблем была масс, и энтузиазм начал постепенно угасать. И только в девяностых годах эта идея возродилась и началась работа по топливным батареям. Теперь уже задача стояла научиться вырабатывать электричество из уже известных видов топлива.

— Какие перспективы у этого автомобиля в России?

— Показ «Лада-Антэл» на автосалоне нужен, чтобы привлечь внимание инвесторов и правительства. Ведь производство экологических автомобилей должно стать государственной политикой, а не политикой одного только Волжского автозавода. К тому же затраты очень большие — примерно 1 миллиард рублей в год в течение пяти-шести лет. «Лада-Антэл» может стать реальным, потребляющим в два раза меньше топлива, безопасным и экологически чистым автомобилем.

О том, как близко водородные машины приблизились к реальной жизни, можно судить по BMW 745h. Буква h — это химический знак водорода. BMW 745h оснащается восьмицилиндровым двигателем на водороде. Как и предшественник, 745hL, он может работать как на бензине, так и на водороде. Двигатель объемом 4,4 литра развивает 135 кВт (184 л.с.), максимальная скорость равна 215 км/ч. Запаса водородного топлива хватает для преодоления 300 километров, если добавить к этому 650 километров, которые можно проехать, заправив полный бак бензина, получаем почти 1000 километров — очень приличную цифру.

Компания BMW представила новый экспериментальный седан 750hL с двигателем на водородном топливе. Таким топливом (водород+кислород) обычно заправляют ракеты. Разработчиков привлекла экологичность двигателя — он выделяет только водяной пар. Машина была продемонстрирована в Лос-Анджелесе — одном из самых задымленных городов США. По мнению специалистов, удалось сделать важный шаг к переходу на «безбензиновые» двигатели. Компания BMW будет продолжать тестирование новых автомобилей в своем исследовательском центре в Калифорнии. Двигатели на водороде не только экологичны, но и очень экономичны. На модели 750hL установлен 12-цилиндровый двигатель, разгоняющий машину до 141 миль в час. Жидкий водород закачивается в специальный бак и позволяет автомобилю проехать без дозаправки около 200 миль. Между тем, некоторые эксперты скептически относятся к оснащению автомобиля таким взрывоопасным дополнением. К тому же, на сегодня нет дешевой и надежной технологии производства водорода, что повлияет на потребительскую привлекательность машины. Как сообщается, в серийное производство машина пойдет только лет через десять, но BMW надеется запустить модели серии 7 на водородном топливе раньше. Основной задачей считается создание необходимой инфраструктуры и изобретения надежного способа хранения такого топлива «на борту». Водород можно производить из воды путем электролиза или получать его из попутного нефтяного газа. В любом случае это топливо будет стоить пока значительно больше, чем бензин. Что касается стоимости самой машины, то BMW 750 на водородном топливе сопоставима по цене с обычной версией — она стоит около $ 93 тысяч. Водород пытаются использовать и другие автопроизводители. General Motors применяет его в топливных элементах для выработки электричества. Honda и Toyota разработали гибридные модели, в которых водородные двигатели сочетаются с электрическими. Ford, GM и DaimlerChrysler AG планируют представить собственные версии подобных машин в 2003 году.

Toyota через два года планирует начать серийное производство автомобильных двигателей на водороде. Один из таких автомобилей, который пока носит обозначение FCHV-4, уже проходит испытания на улицах Токио.