Чем заправляться будем завтра?

Одним из самых перспективных видов «топлива будущего» считается водород. Что автопроизводители уже сделали для того, чтобы пересадить нас в водородные машинки, и на каком еще горючем будут ездить наши автомобили в ближайшее время?

Ежедневно взрослый человек вдыхает 11 тыс. литров воздуха. И желательно, чтобы воздух этот был чистым. Может быть, поэтому, а может, потому, что цены на нефть продолжают расти, а ее количество на Земле – уменьшаться, все больше и больше автопроизводителей подумывают об использовании альтернативных – экологически чистых видов топлива.

Наиболее активно ведутся разработки в области использования водородных двигателей. Вроде бы все просто – заправился водородом, и машина едет. На самом деле все несколько сложнее, и сами машины, «умеющие ездить» на водороде, стоят миллион и больше долларов. Впрочем, это сейчас. Как прогнозируют ученые, в ближайшие десять лет цена водородных автомобилей (еще одно название – «автомобили на топливных ячейках») станет доступной и они смогут конкурировать со своими бензиновыми и дизельными собратьями. Но пока это только прогнозы. И возникает вопрос: а что сделано уже сегодня?

Toyota Motor Corp. сообщила, что начинает реализацию пассажирских автомобилей на топливных ячейках (англ. fuel-cell). Учитывая, что стоимость машин очень высока ($1-2 млн.), компания собирается сначала предложить машины в лизинг. Величина ежемесячного взноса составит порядка $10 тыс. при контракте на 30 месяцев (что дороже лизинга обычной машины раз в сорок). По расчетам «тойотовцев», экологически чистыми автомобилями в первую очередь заинтересуются (чтобы показать пример другим) правительственные структуры, исследовательские институты и организации по защите окружающей среды.

На сегодняшний день, как сообщил японский автопроизводитель, в лизинг взято уже 20 машин Toyota FCHV в Японии и США. В частности, четыре автомобиля заказали министерства Японии. Toyota FCHV рассчитана на пятерых пассажиров и имеет запас хода 300 км, максимальная скорость – 155 км/ч, мощность двигателя – 109 л.с., максимальный крутящий момент – 260 Hм. Вес машины – 1860 кг.

DaimlerChrysler подготовил к производству сразу две модели автомобилей на топливных ячейках. Первая – это городской автобус Mercedes-Benz Citaro – 30 таких машин уже сейчас проходят испытания на маршрутах десяти крупнейших городов Европы: Амстердама, Барселоны, Гамбурга, Лондона, Стокгольма и др. Второй автомобиль – уже всем знакомый Mercedes-Benz A-класса, но не простой, а с примечанием «F-Cell». Шестьдесят таких машин также поступят на тесты. К кому? Да ко всем клиентам концерна из Европы, США, Японии и Сингапура, согласившимся поучаствовать в эксперименте.

Honda Motor недавно представила прототип автомобиля FCX на топливных элементах, планируя в самое ближайшее время запустить эту модель в производство. На начальной стадии Honda намерена снабжать машинами FCX правительственные учреждения. Однако об объемах производства FCX пока ничего не известно. На автомобиле длиной 4,17 м стоит двигатель, работающий на водородном топливе, который позволяет разгоняться до 150 км/ч. Машина рассчитана на четверых человек.

Ford к концу 2003 года планирует представить широкой общественности свой новый среднеразмерный внедорожник с гибридной силовой установкой. Он будет сделан на базе уже известного нам Escape и укомплектован как бензиновым, так и электродвигателем, причем энергию для последнего машина будет «добывать» из водорода с помощью опять же топливных ячеек. Чтобы подготовить этот автомобиль к «реальной жизни», Ford потратил более четырехсот миллионов долларов.

Nissan недавно представил автомобиль на топливных элементах – X-Trail FCV. Под капотом машины – водородный двигатель UTC Fuel Cells. Автомобиль был создан совместно с японской компанией UTC Fuel Cells, подписавшей с Nissan договор о разработке комплектующих для автомобилей на топливных элементах. Официальные тесты новинки начнутся в конце января 2003 года.

BMW выпустил предсерийный образец своей модели Mini. Машина называется Mini Studie 745h и укомплектовывается как водородным, так и обычным бензиновым двигателем – на случай, если водородной заправки поблизости не окажется. Кстати, еще несколько лет назад баварские автомобилестроители оснастили бензиново-водородным двигателем свою BMW 7-series.

GM сообщил о том, что выиграл тендер на поставку своих водородных автомобилей в Токио. С июня 2003 года экологически чистые микроавтобусы Hydrogen-3 поступят на службу токийской компании Federal Express и будут курсировать по улицам японской столицы. Кстати, ТС под тем же именем – Hydrogen-3 (но уже не микроавтобусы, а минивэны на базе Opel Zafira) General Motors уже активно обкатывает. Как сообщает сайт концерна, в одном из дорожных тестов изъявил желание поучаствовать принц Монако Альберт. Он проехал на Hydrogen-3 по улицам Монте-Карло и был приятно удивлен тем, как тихо работает машина и что она совсем не дымит. Автомобиль приводится в движение 82-сильным электромотором (электричество вырабатывают из водорода топливные ячейки). Hydrogen-3 разгоняется до 100 км/ч за 16 с, а его максимальная скорость – 160 км/ч. Руководство General Motors сообщило, что серийные водородные машины поступят в продажу уже в ближайшие несколько лет.

Hyundai также «обзавелся» водородным автомобилем, созданным на базе внедорожника Santa Fe. Модификация называтся Santa Fe FCEV, ее испытания проходили в Калифорнии. Топливный бак автомобиля позволяет пройти порядка 200 км без дозаправки. Автомобиль был представлен на выставке альтернативных транспортных средств в Калифорнии, где и получил ряд наград – за чистоту выбросов, бесшумность и т.д.

Peugeot на прошедшем в сентябре Парижском моторшоу представил свой концепт, который называется Н2О. Это своеобразная машинка – два в одном. Она не только использует в качестве топлива водород, но и является пожарным автомобилем. Машина рассчитана на работу в городе, особенно на тех узких местах, куда проблематично заехать большим «пожаркам». Интересно, что производители укомплектовали машину не только водородным баком, а и кислородными баллонами. Это на тот случай, если придется работать в местах, куда затруднен доступ воздуха – например, когда огонь возник в тоннеле или на подземной автостоянке.

Чем в разные времена «питались» двигатели
1794 г. Роберт Стрит. Англия, патент №1983 «Атмосферный двигатель, работающий на продуктах сгорания горючей жидкости (спирт или терпентин)»
1820 г. Англичанин Сесиль, водород
1823 г. Англичанин Самуэль Браун построил двигатель внутреннего сгорания на светильном газе
1841 г. Джеймс Джонстон, Англия, патент №8841 «Двигатель, работающий на смеси водорода с кислородом»
1842 г. Англия, Дрейк, патент №562, газовый двигатель с калильным зажиганием
1860 г. Выдан патент Жану Этьену Ленуару, позже наладившему выпуск ДВС на светильном газе
1873 г. Американец Брайтон из Филадельфии попытался создать ДВС, работающий на керосине, но из-за плохого испарения перешел на использование бензина
1884 г. Россия, Игнатий Стефанович Костович построил первый бензиновый двигатель для дирижабля, 8 цилиндров, мощность около 50 л.с. при 300 об/мин.

США берет курс на топливные ячейки
Правительство США отказалось от программы разработки сверхэкономичных автомобилей, оснащенных бензиновыми двигателями (ее начали реализовывать еще при президенте Клинтоне), и стало проявлять интерес к топливным элементам. Около года назад министерство энергетики страны совместно с рядом американских нефтяных компаний и автомобильных концернов приступило к развитию программы по созданию и производству автомобилей на топливных элементах. В конце 2002 года министр энергетики США Спенсер Абрахам представил топ-менеджерам американских автоконцернов доклад о «национальном водородном энергетическом графике». В докладе говорилось, что производство автомобилей на топливных элементах (потребляющих водород) не только позволит избежать экологического кризиса, но и существенно уменьшит зависимость США от импорта нефти с Ближнего Востока. По словам министра, до начала массового использования автомобилей на топливных ячейках нужно решить как минимум два вопроса – как безопасно хранить это топливо в автомобиле и где найти средства на развитие сети водородных заправок.

Схема работы водородного двигателя
Топливные элементы (или ячейки) в автомобилях работают по принципу электролиза. Они представляют собой своеобразный электрохимический энергетический конвектор. Ячейки генерируют энергию для электродвигателя, смешивая водород и кислород. В результате химической реакции выделяется не только электричество, но и тепловая энергия, а также вода.

Альтернативные виды топлива сегодня
Этанол. Еще один активно используемый сегодня в качестве топлива продукт – этанол. Он добывается из отходов древесины и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкий уровень выбросов и особо популярен в теплых странах. Так, Бразилия после своего нефтяного кризиса 1973 года активно использует этанол – в стране более 14 млн. автомобилей ездит на этом топливе. Кроме того, концерн Ford сейчас готовит к производству модель Focus FFV, которая будет заправляться топливом под названием Е85 – смесью, состоящей из 85% этанола и 15% бензина.
Растительное масло. С этим топливом – как в чистом виде, так и после жарки пончиков, – похоже, экспериментируют уже вся Германия и другие страны Северной Европы. Масло, конечно, дешевле бензина, но по уровню выбросов в атмосферу не намного чище. Сейчас в Европе есть фирмы, которые специально переделывают автомобили «под масло». Стоит это порядка 2,5 тыс. евро и обычно на такую переделку идут те, чья работа напрямую связана с машинами – таксисты и водители грузовой техники.
Сжиженный газ (пропан-бутан). Не путайте со сжатым – метаном. В Европе это топливо называется LPG (Liquefied petroleum gas – сжиженный бензиновый газ). В то время как сжатый газ находится в баках под давлением 200 бар, LPG сжиживается уже при 6-8 бар. В Европе сегодня насчитывается около 2,8 млн. машин, работающих на LPG. Фирмы, занимающиеся переоборудованием топливных систем автомобилей под LPG, зa свою работу берут около 2 тыс. евро. Кроме того, компания Isuzu в заводских условиях под заказ устанавливает на свою 3,5-литровую модель Trooper 100-литровый баллон под этот газ.
К другим, уже привычным видам горючего можно отнести не только бензин или дизельное топливо, но и сжатый газ и электричество, даже спирт, которым уже вовсю заправляют баки в Австралии и Америке.

Альтернативные виды топлива
Уголь. В Англии решили пойти «другим путем» и сейчас работают не над созданием автомобилей на топливных ячейках, а над тем, как получать бензин из каменного угля. По сообщениям британской прессы, этим вопросом заняты ученые сразу пяти институтов Британии. Угольное топливо дешевле бензина, а количество вредных выбросов в атмосферу у «угольного» бензина ниже, чем у обычного.
Диметил-эфир. Представители Renault совместно с французским агентством по защите окружающей среды работают над тем, как заставить машины «потреблять» диметил-эфир – жидкий газ, который используется в аэрозолях, а продукты его сгорания мало токсичны. Этот газ можно использовать в автомобилях с дизельным двигателем, так как цетановое число у него выше, чем у дизтоплива.
Воздух. Во Франции в этом году стартует производство автомобиля, в качестве топлива для которого будет использоваться сжатый воздух. Принцип работы мотора машины очень похож на принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Только в двух цилиндрах воздух-кара не бензин «встречается» с искрой, а холодный воздух с теплым. По предварительным данным, автомобиль будет стоить порядка 13 тыс. евро. Запас хода – 200 км.