| KNOW HOW |
Солнце, воздух и вода
Этот тест-драйв окончился, не успев начаться. Экспериментальный электромобиль HydroGen 1 с водородным питанием, построенный в единственном экземпляре на базе минивэна Opel Zafira, остановился из-за поломки компрессора, прокачивающего воздух через топливные элементы. Тем не менее, футурологи фирмы Opel дали понять, что даже весьма отдаленное будущее нынче принимает вполне конкретные очертания...
 |
| Указатель уровня топлива в криогенном баке (правая шкала) соседствует с амперметром в цепи электродвигателя (слева) |
 |
Батарея топливных элементов вместе с электродвигателем неплохо вписалась в подкапотное пространство минивэна
|
 |
Пол багажника пришлось поднять на 10 см — под ним спрятана высоковольтная батарея
|
 |
| Для «водородного» электромобиля разработали специальный заправочный пистолет |
Читая газеты советской эпохи, мы твердо знали, что самые заклятые враги всего живого на нашей планете — это нефтяные корпорации вкупе с фирмами-автогигантами. Первые наживаются на продаже нефти, вторым выгодно заполонить дороги автомобилями. И ничто — ни хрипы детишек, задыхающихся от ядовитого смога, ни огромной разрушительной силы ураганы и цунами, вызванные глобальным потеплением из-за парникового эффекта, — ничто не остановит проклятых империалистов...
Однако теперь стало очевидно, что задыхаться придется как раз нам, населяющим шестую часть суши. А в цивилизованном мире дышится все легче — там давно отказались от карбюраторов и перешли на впрыск топлива с каталитической нейтрализацией отработавших газов. Euro 1, Euro 2, Euro 3 — нормы по токсичности, которые принимаются на межправительственном уровне, становятся все жестче. Но автомобильные фирмы даже опережают их, постоянно совершенствуя двигатели. Непосредственный впрыск топлива, работа на сверхобедненных смесях, изменяемые фазы газораспределения и параметры впускного тракта, нейтрализаторы последнего поколения... Появились и первые автомобили с гибридными силовыми установками — Honda Insight расходует очень мало топлива, запасая в аккумуляторах энергию при торможении двигателем, а Toyota Prius вдобавок еще и позволяет поршневому мотору работать в более оптимальных режимах.
Однако дело здесь не только в заботе о чистоте выхлопа. Темпы мировой добычи нефти постоянно растут и, по оценкам аналитиков, лет через десять достигнут своего пика. Но потом нефтедобывающую промышленность неизбежно ждет спад, потому что ресурсы «жидкого золота» на планете не бесконечны. Да и сейчас бензин в Европе становится год от года все дороже, и не только из-за роста налогов.
Кроме того, ни усовершенствование двигателей внутреннего сгорания, ни создание гибридных силовых установок не решает еще одной глобальной проблемы. Речь идет о парниковом эффекте. Концентрация углекислого газа СО2 в земной атмосфере за прошлое столетие увеличилась в полтора раза и продолжает прогрессивно расти. Если человечество в обозримом будущем не изменит структуру энергетики и не перестанет сжигать в огромных количествах нефть и газ, то через 50 лет в верхних слоях атмосферы скопится в два раза больше углекислоты, чем было в 1900 году. И средняя температура на Земле будет расти, словно под накинутым на планету плотным одеялом...
 |
| Одна из целей разработчиков — снизить шум при продувке воздуха через батарею топливных элементов |
Поисками альтернативы привычному топливу сейчас занимаются все. Что касается концерна General Motors, то два года назад здесь учредили специальное подразделение — GAPC, Global Alternative Propulsion Center, где занимаются разработками силовых агрегатов будущего. Три научно-исследовательских центра — два в Соединенных Штатах и один в Германии — собрали под своими крышами 250 инженеров, среди которых не только «автомобилисты», но и специалисты по химии, физике, экологии...
По словам опелевцев, топливо будущего уже найдено. Это водород. Действительно, самый легкий газ на планете при сгорании не выделяет ни токсичных веществ, ни углекислоты — только воду и тепло! Правда, сжигая водород в цилиндрах поршневого двигателя, добиться полного отсутствия токсичных выхлопов невозможно — мешают попутные реакции других компонентов атмосферного воздуха. К тому же, теплотворная способность водорода заметно меньше, чем у бензина и даже у дизельного топлива, что заметно снизит отдачу двигателей.
Поэтому на исходе XX века автомобилисты вспомнили про топливные элементы, принцип действия которых был открыт еще в 1839 году. Тогда английский физик сэр Уильям Гроув обнаружил, что процесс электролиза, при котором вода с помощью электрического тока разлагается на составляющие ее водород и кислород, обратим. Нужно лишь подобрать соответствующий катализатор, и водород с кислородом будут соединяться в молекулы воды без горения, но с выделением тепла и электрического тока.
Концерн GM начал эксперименты над топливными элементами еще в 60-х годах. Тогда в Детройте построили микроавтобус с электродвигателем мощностью 32 кВт, который получал электроэнергию от батареи из 32 блоков топливных элементов. Питаясь водородом из стальных баллонов, экспериментальный вэн мог пройти на одной заправке до 200 км. Но когда топливный кризис был преодолен, о топливных элементах забыли.
К слову, топливные элементы уже давно используются в аэрокосмической индустрии: питаясь водородом и кислородом-окислителем из ракетных баков, они снабжают спутники и орбитальные станции электричеством, теплом и... водой. Но одно дело космос с его колоссальными бюджетами, где каждый болт может стоить сотни долларов, и совсем другое — массовое автомобилестроение, где счет себестоимости идет на центы.
К тому же, из множества разных типов топливных элементов далеко не все годятся для бортового использования на автомобилях. Одни обладают высоким КПД, но требуют только чистых водорода и кислорода. Другие способны питаться природным газом, но при работе нагреваются до 900оС. Пока для автомобилей наиболее подходят топливные элементы на так называемых протонообменных мембранах, разработанные в середине 80-х годов. На одну сторону такой мембраны подается водород, другая сторона омывается забортным воздухом. И этого достаточно, чтобы при реакции «холодного горения» мембрана выдавала напряжение от 0,7 до 1 В, нагреваясь при этом всего до 80оС. Последовательно соединяя такие мембраны в батареи, можно создать достаточно мощный источник энергии для современного автомобиля — в чем легко было убедиться, заглянув под капот «водородного» минивэна HydroGen 1. Под панелью, похожей на клапанную крышку обычного двигателя, здесь располагается батарея из 200 топливных элементов, которая способна длительное время развивать 80 кВт и питать 55-киловаттный электромотор. Конечно, HydroGen 1 почти на 200 кг тяжелее, чем обычная дизельная Zafira. Но даже этот экспериментальный «водородный» минивэн способен развить 140 км/ч и разогнаться до 100 км/ч за 16 секунд! Неплохо для начала...
Кстати, батарея топливных элементов первого поколения, разработанная специалистами GM в 1997 году, состояла из 120 топливных элементов и развивала всего 20 кВт. Такие темпы прогресса и впрямь обещают создание серийного образца всего за несколько лет. Тем более, что над топливными элементами сейчас работают DaimlerChrysler, Ford, VW, BMW, Toyota, Honda... По нашим сведениям, с ними экспериментирует даже ВАЗ!
 Энтузиасты водородного топлива утверждают, что, если предусмотреть необходимые меры безопасности, заправляться водородом будет не опаснее, чем бензином. И согласно новейшим сведениям, в знаменитой катастрофе немецкого дирижабля «Гинденбург», произошедшей 6 мая 1937 года при приземлении в Америке, был виноват вовсе не водород. Причиной возгорания стала шаровая молния, от которой воспламенился материал обшивки — как показали исследования, по составу он напоминал... рабочее тело твердотопливных ракетных ускорителей! Поэтому пламя, во мгновение ока охватившее огромный цеппелин, распространялось не только вверх, но и вниз и имело оранжевый цвет. А водород горит бесцветным пламенем, которое моментально устремляется вверх...
1 2
|
|
