Dnes téměř všechny světové automobilky aktivně vyvíjejí vozidla, která jezdí na ekologicky nezávadná paliva. Odborníci říkají, že za 15–20 let svět zcela přejde na tento druh dopravy. Zatímco vedoucí postavení v tomto oboru si zachovává Toyota. Po vydání slavného Primusu se Japonci rozhodli jít dále a vyvinout další ekologicky šetrný čisté auto - Toyota Mirai s vodíkovým motorem. V dnešním článku zvážíme všechny vlastnosti tohoto nového produktu a uvedeme všechny výhody a nevýhody používání vodíkových strojů.
Charakteristický
Toyota Mirai je jedním z prvních sedanů Japonská výroba, který se společnost rozhodla sériově vyrábět. Mimochodem, rozhodnutí nazvat tento model Mirai bylo zcela oprávněné, protože v japonštině toto slovo znamená „čistá budoucnost“.
Výrobce tvrdí, že první sériové vodíková Toyota se od svých protějšků liší velkou rezervou chodu, která bude činit 480 kilometrů. Tohle na to docela stačí denní provoz ve městě a pro rodinné výlety na dlouhé vzdálenosti. Ale pokud jde dlouhé výlety až je možné je na takovém autě vyrobit. A zde nejde o spolehlivost designu (jako vždy Japonci vyrobili auto vysoce kvalitní a „po staletí“), ale o nedostatek potřebných čerpacích stanic. Ale o tom si povíme trochu později.
Stojí za zmínku, že Mirai není prvním vozem na světě s vodíkovým pohonem. Toyota se vyvíjí hybridní modely auta od roku 1997. Tehdy světová veřejnost spatřila vodíkový koncept SUV modelu FCHV. Japonci si ho ale do velkosériové výroby netroufli. Častěji tento džíp lze nalézt ve vládních agenturách a organizacích, které tento typ dopravy testovaly. Mimochodem, kombinuje BMW a Toyota. Němci podepsali smlouvu s japonskými inženýry a do roku 2020 plánují vytvořit nový ekologický bmw sedan Vodíková řada 7.
Výhody vodíkového auta
Začněme výhodami. Pro začátek, motor na vodíkový pohon nevypouští žádné škodliviny, na rozdíl od nafty a benzínu. Za zmínku stojí nízké náklady na provoz tohoto druhu dopravy. Samotné palivo (vodík) lze vyrábět v malém i velkém měřítku. To výrazně stabilizuje situaci s neustále se měnícími cenami pohonných hmot a racionálněji je distribuuje do světa.
Jaké jsou nevýhody vodíkového motoru?
Nyní pojďme mluvit o nevýhodách. Hlavní nevýhodou tohoto druhu dopravy je, že vodíkový motor (včetně Toyoty FCV) je výbušnější než klasické dieselové a benzínové protějšky. To je způsobeno speciálem chemické složení vodík. Mimochodem, kromě výbušnosti je silně těkavý. Tato vlastnost značně komplikuje přepravu a tankování vozidel vodíkem. Odborníci také říkají, že údržba takové instalace bude dražší než například oprava dieselového motoru (kvůli malému počtu pracovníků, kteří o této oblasti hodně vědí). A samozřejmě nedostatek vodíkových čerpacích stanic. Na světě je jich jen pár, proto je nyní velmi obtížné takové vozy používat (zejména proto, že takové auto lze natankovat pouze pomocí speciálního vybavení).
Problémy se zásobováním
Hlavní problém vodíková auta- nedostatek čerpacích stanic, kde by je bylo možné naplnit. Proto jsou elektromobily pro svět relevantnější, protože se nabíjejí z běžné zásuvky a dokonce i na cestách, pokud existuje solární baterie. Výroba vodíkových stanic už ale nabírá na obrátkách. O plánech na vybudování 20 takových čerpacích stanic v Kalifornii je již známo. Pokud budou tržby nadále růst, počet čerpacích stanic se zdvojnásobí. Mimochodem, tento stát byl vybrán z nějakého důvodu – právě v Kalifornii začne prodej toyot na vodíkový pohon. O prodejích si ale povíme až na konci článku, ale zatím se podívejme na exteriér novinky.
Design
Vzhled nové Toyoty Mirai je velmi působivý. Masivní agresivní „předek“ s drsným širokým nárazníkem a šikmými světlomety okamžitě upoutá pozornost. Mřížka chladiče je možná nejmenším a nejnepodstatnějším prvkem v exteriéru.
Ale i na tak malý kousek plastu se Japoncům podařilo umístit své logo společnosti vyrobeno v chromovém stylu. Auto má dobré prosklené plochy. To platí zejména pro čelní sklo. Řidič nebude cítit mrtvých zón“, protože všechny události kolem jsou nyní viditelné na první pohled. Karoserie má jak hranaté, tak hladké aerodynamické prvky. To vše dělá vzhled sedan je velmi svěží, moderní a jedinečný.
Interiér
Vnitřek auta je jako součást vesmírné lodi – spousta tlačítek, obrazovek, senzorů a všemožných dalších věcí. Zajímavé je, že Japonci se neodvážili utrácet peníze za vývoj dvou možností uspořádání interiéru – pro evropský a pro domácí trh. Problém s přeskupením volantu vyřešili velmi jednoduše umístěním všech důležitých informačních zařízení doprostřed torpéda.
Samotný panel je umístěn hned vedle čelní sklo a protáhla se po celé šířce. Dále od něj je masivní palubní počítač, který je vybaven vestavěnou funkcí navigátoru. Pod ním se nachází další displej. A jsou odděleny dvěma širokými vzduchovými kanály. Stejné jsou duplikovány na bocích zrcátek, pouze s chromovaným lemem v rohu. Volant vybavena také tlačítky dálkové ovládání. V kabině není žádná hlavice řadicí páky - s největší pravděpodobností se používá variátor nebo automatická převodovka. Reproduktory jsou umístěny ve dveřích, stejně jako ovládání elektricky ovládaných oken. Volant má pohodlný úchop. Obecně je uspořádání kabiny velmi ergonomické. A i přes tu masu tlačítek (zejména proto, že polovina z nich je dotykových) není přetížená zbytečnými prvky a působí do jisté míry asketicky.
Specifikace
Toyota vydala vůz s vodíkovým motorem, který má velké zásoby Napájení. Elektrárna bude mít podle výrobců 153 koňská síla, což je na auto této třídy docela dost. O dalších motorech Japonci nemluví a s největší pravděpodobností vstoupí na trh pouze jedna modifikace novinky s ekologickým agregátem o výkonu 153 koní. Vodíkový motor (2015 Toyota Mirai) běží na speciál palivové články. Uvnitř posledně jmenovaného probíhá reakce, které se účastní vodík a kyslík. V důsledku chemické interakce vzniká silná energie, která napájí elektromotor.
Dynamika a provozní náklady
To tvrdí výrobce dynamické vlastnosti Toyota na vodíkový pohon se nijak neliší od svých benzinových kolegů. Zrychlení z nuly na „stovky“ se odhaduje na 9 sekund. Inženýři zároveň zaznamenávají nízké náklady na cestování.
Cena natankování nádrže na 1 kilometr bude pouze 10 centů. Chcete-li tedy ujet autem sto kilometrů, musíte utratit pouze 10 dolarů. A auto můžete natankovat za pouhých 5 minut.
Jak funguje vodíkový motor?
Každý z nás se jistě zamyslel nad principem fungování této jednotky. No, pojďme se podívat, jak vlastně vodíkový motor funguje.
Hlavní hnací silou těchto strojů je elektrochemický generátor (někteří Japonci mu říkají FC Stack. Inside elektrochemický generátor probíhá reakce, v jejímž důsledku dochází k oxidaci vodíku. Právě v tomto období vzniká potřebná energie, která je následně přesměrována do kompaktní baterie. Ten plní funkci napájení elektromotoru, který pohání stroj. V jaké formě produkuje vodíkový motor odpad? "Toyota Mirai" se ne nadarmo nazývá ekologickým autem, protože vůbec nepochází jedovaté plyny ale obyčejná voda.
To vše je velmi dobré, ale existuje síla, která brání rozvoji tohoto druhu dopravy. Hlavním problémem je, že procesy výroby paliva pro vodíková auta na tento moment nedostatečně rozvinuté a vyžadují velké finanční výdaje. Navíc při výrobě vodíku se podílejí složky jako uhlí a metan. Velmi znečišťují atmosféru, a proto nemá smysl takové motory kvůli „ochraně životního prostředí“ používat. Při spalování tohoto paliva samozřejmě nevzniká žádný odpad ( čistá voda), ale k jeho vaření je třeba výrazně zkazit atmosféru špinavými emisemi. Stále více specialistů proto hledá náhradu za současný spalovací motor v solárních panelech.
Mimochodem, vodík není jedinečný druh paliva, který lze použít pouze v jednom typu motoru. Studie ukázaly, že použití tohoto produktu je docela reálné klasické motory s vnitřním spalováním. Po takové reakci však následují následky. Faktem je, že vodík při spalování ve spalovacím motoru uvolňuje pouze 1/3 energie, kterou by vyrobil ve specializované jednotce. Je pravda, že se inženýrům podařilo tento nedostatek napravit. Díky upravenému zapalovacímu systému se účinnost těchto motorů nesnižuje, ale naopak zvyšuje téměř 1,5krát oproti obvyklé, což činí provoz tohoto paliva příznivějším a rozumnějším z ekologického i finančního hlediska. Pohled.
Ale přesto byly zaznamenány problémy nejen v oblasti účinnosti. A pokud se inženýrům podařilo zvýšit účinnost vylepšením zapalovacího systému, pak si nemohou poradit s takovými problémy, jako je vysoká teplota spalování v komoře, vyhoření pístů a ventilů. Mimochodem, v dlouhá práce vodík je schopen reagovat s ostatními součástmi motoru, včetně maziva. A bez něj se motor velmi rychle opotřebovává. Kromě toho může vodík díky své těkavosti proniknout dovnitř a vznítit se tam. Pokud jde o rotační spalovací motory, díky jednoduché konstrukci a velké vzdálenosti mezi kolektory jsou výhodnější pro použití takového paliva jako hlavního. V této otázce, jak funguje vodíkový motor, lze považovat za uzavřenou.
O nákladech
Zahájení prodeje vozů Toyota Mirai se podle výrobce uskuteční na jaře 2015. Nejprve bude novinka dostupná pouze na domácím trhu a v létě se objeví na evropském resp americké trhy. Vyvolávací cena Toyoty s vodíkovým pohonem je 57 500 dolarů. Kromě toho společnost nabízí nákup tohoto vozu na úvěr s měsíční platbou 500 amerických dolarů. Bonusem bude příležitost tankování zdarma auto na rok na čerpacích stanicích v Kalifornii.
Japonská Toyota zatím mezi vodíkovými vozy nemá konkurenta. Alespoň do roku 2016 tomu tak bude. Faktem je, že v březnu 2016 vstupuje na trh nový vodíkový automobil Honda FCV. Ale nebudeme předpovídat, jak populární bude, ale zatím si počkáme na zahájení prodeje nové Toyoty Mirai.
Závěr
Zjistili jsme tedy, proč je tak výjimečný a jak vodíkový motor funguje. Toyota je jednou z prvních automobilek, která vážně uvažovala o sériové výrobě svého „ekologického produktu“. Je pravda, že dokud se nevyřeší problém s čerpacími stanicemi a levnější cestou, společnost pravděpodobně nebude mít velký úspěch v prodeji takových vozů.
Tradiční motor s vnitřním spalováním(ICE) má řadu významných nedostatků, kvůli kterým ho vědci hledají důstojná náhrada. Nejoblíbenější variantou takové alternativy je elektromotor, ale není jediný, který může konkurovat spalovacím motorům. Tento článek se zaměří na vodíkový motor, který je právem považován za budoucnost automobilového průmyslu a dokáže vyřešit problém škodlivých emisí a vysoké ceny paliva.
Krátký příběh
Navzdory tomu, že ochrana životního prostředí se stala masovým problémem až nyní, o změně standardní motor vnitřního spalování, o tom vědci uvažovali již dříve. V roce 1806 tedy motor na vodíkový pohon „uviděl svět“, což umožnil francouzský vynálezce Francois Isaac de Rivaz (vyráběl vodík elektrolýzou vody).
Uplynulo několik desetiletí a v Anglii byl vydán první patent na vodíkový motor (1841) a v roce 1852 němečtí vědci zkonstruovali spalovací motor, který mohl běžet na směs vzduchu a vodíku.
O něco později, během blokády Leningradu, kdy byl benzín nedostatkovým produktem a vodík byl k dispozici v dostatečném množství. ve velkém počtu Technik Boris Shelishch navrhl použití směsi vzduch-vodík pro provoz balonů. Poté byly všechny spalovací motory balonových navijáků převedeny na vodíkový pohon a celkový počet strojů na vodíkový pohon dosáhl 600 kusů.
V první polovině 20. století nebyl zájem veřejnosti o vodíkové motory velký, ale s příchodem palivové a energetické krize 70. let se situace dramaticky změnila. Zejména v roce 1879 společnost BMW vydalo první auto, které celkem úspěšně jelo na vodík (bez výbuchů a úniku vodní páry z výfukového potrubí).
Po BMW začali tímto směrem pracovat i další velkých automobilek a koncem minulého století už téměř každá sebeúctyhodná automobilka měla koncept vývoje auta na vodíkový pohon. S koncem ropné krize se však zájem veřejnosti o alternativní zdroje palivo, i když v naší době se opět začíná probouzet, poháněno ekology bojujícími za snížení toxicity výfukové plyny auta.
Navíc ceny energií a touha po nezávislosti na palivu jen přispívají k teoretickému a praktickému výzkumu vědců z mnoha zemí světa. Nejaktivnějšími společnostmi jsou BMW, General Motors, Motor Honda, Ford Motor.
Zajímavý fakt! Vodík je nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru, ale na naší planetě ho v čisté podobě najdete jen velmi těžko.
Princip činnosti a typy vodíkového motoru
Hlavním rozdílem mezi vodíkovou továrnou a tradičními motory je způsob dodávky palivová kapalina a následné zapálení pracovní směsi. Přitom princip přeměny vratných pohybů klikového mechanismu na užitečná práce zůstává nezměněno. Vzhledem k tomu, že spalování ropného paliva probíhá poměrně pomalu, směs paliva a vzduchu naplní spalovací komoru dříve, než píst dosáhne svého extrému nejvyšší pozice(tzv. horní úvrať).
Rychlá reakce vodíku umožňuje posunout dobu vstřiku blíže k okamžiku, kdy se píst začne vracet do dolní úvratě. Je třeba poznamenat, že tlak v palivovém systému nemusí být nutně vysoký.
Pokud jsou pro vodíkový motor vytvořeny ideální provozní podmínky, pak může mít systém přívodu paliva uzavřený typ kdy bude proces míchání probíhat bez účasti atmosférického vzdušné proudy. V tomto případě po kompresním zdvihu zůstává ve spalovací komoře vodní pára, která při průchodu chladičem kondenzuje a mění se zpět na obyčejnou vodu.
Použití tohoto typu zařízení je však možné pouze tehdy, má-li vozidlo elektrolyzér, který odděluje vodík od vody pro jeho opětovnou reakci s kyslíkem. V současné době je velmi obtížné dosáhnout takových výsledků. Pro stabilní provoz motorů se používá a jeho odpařování je součástí výfukových plynů.
Proto je bezproblémový start elektrárny a její stabilní provoz na výbušný plyn bez použití atmosférický vzduch– je stále nesplnitelný úkol. Pro automobilové vodíkové závody existují dvě možnosti:jednotky fungující na bázi vodíkových palivových článků a vodíkových spalovacích motorů.
Elektrárny založené na vodíkových palivových článcích
Princip činnosti palivových článků je založen na fyzikálních a chemických reakcích. Ve skutečnosti se jedná o stejné olověné baterie, jen účinnost palivového článku je o něco vyšší než u baterie a je asi 45 % (někdy i více).
V těle vodíkovo-kyslíkového palivového článku je umístěna membrána (vede pouze protony), která odděluje komoru s anodou a komoru s katodou. Vodík vstupuje do anodové komory a kyslík vstupuje do katodové komory. Každá elektroda je předem potažena vrstvou katalyzátoru, kterou je často platina. Při jeho vystavení začne molekulární vodík ztrácet elektrony.
Zároveň protony procházejí membránou ke katodě a vlivem stejného katalyzátoru se spojují s elektrony přicházejícími zvenčí. V důsledku reakce se vytvoří voda a elektrony z anodové komory se přesunou do elektrického obvodu připojeného k motoru. Jednoduše řečeno, získáme elektrický proud, který napájí motor.
Vodíkové motory na bázi palivových článků se v současnosti používají na vozidlech Niva vybavených elektrárnou Antel-1 a vozidlech Lada 111 s jednotkou Antel-2, které byly vyvinuty inženýry Uralu. V prvním případě stačí jedno nabití na 200 km a ve druhém - na 350 km.
Je třeba poznamenat, že vzhledem k vysokým nákladům na kovy (palladium a platina), které jsou součástí konstrukce takových vodíkových motorů, podobné instalace mají velmi vysoké náklady, což výrazně zvyšuje cenu vozidla, na kterém jsou instalovány.
Víš?Toyota začala s technologií palivových článků pracovat před 20 lety. Zhruba v té době také odstartoval projekt hybridního vozu Prius.
Vodíkové spalovací motory
Tento typ elektrárny je velmi podobný dnes běžným propanovým motorům, takže pro přechod z propanu na vodíkové palivo stačí motor jednoduše překonfigurovat. Příkladů takového přechodu je již mnoho, je však třeba říci, že v tomto případě bude účinnost poněkud nižší než při použití palivových článků. K získání 1 kW vodíkové energie je zároveň potřeba méně vodíkové energie, což tuto nevýhodu plně kompenzuje.
Použití této látky v běžném spalovacím motoru způsobí celá řada problémy. Za prvé Vysoká kompresní teplota „způsobí“ reakci vodíku s kovovými částmi motoru nebo dokonce s motorovým olejem. Za druhé, i malá netěsnost při kontaktu s horkým výfukovým potrubím určitě způsobí požár.
Pouze z tohoto důvodu pohonných jednotek rotační typ, protože jejich konstrukce snižuje riziko požáru kvůli vzdálenosti mezi sacím a výfukovým potrubím. Každopádně všechny problémy jsou zatím překonány, což umožňuje považovat vodík za vcelku perspektivní palivo.
Dobrým příkladem vozidla s vodíkovým pohonem je experimentální sedan BMW 750hL, koncept, který byl odhalen již na počátku 21. století. Vůz je vybaven dvanáctiválcovým motorem, který běží na raketové palivo a umožňuje zrychlit vůz na 140 km/h. Vodík v kapalné formě je uložen ve speciální nádrži a jedna zásoba vystačí na 300 kilometrů. Pokud je zcela spotřebován, systém se automaticky přepne na benzínový pohon.
Vodíkový motor na dnešním trhu
Nedávné výzkumy vědců v oblasti provozu vodíkových motorů ukázaly, že jsou nejen velmi šetrné k životnímu prostředí (jako elektromotory), ale mohou být velmi výkonné. Navíc tím technické ukazatele vodíkové elektrárny předčí své elektrické protějšky, což se již prokázalo (například Honda Clarity).
Taky Je třeba poznamenat, že na rozdíl od systémů Tesla Powerwall mají vodíkové analogy jeden značná nevýhoda:
nabíjejte baterii pomocí solární energie už fungovat nebude, ale místo toho budete muset hledat speciální čerpací stanici, kterých dnes ani v celosvětovém měřítku není tolik.
Nyní byla Honda Clarity vydána v poměrně omezené dávce a auto si můžete koupit pouze v zemi vycházejícího slunce, protože vozidlo se v Evropě a Americe objeví až na konci roku 2016.
Zajímavé vědět!Generátor Power Exporter 9000 (může být součástí kompletní sada Honda Clarity) je schopen napájet všechny domácí spotřebiče téměř celý týden.
Také v naší době, jiné vozidel pomocí vodíkového paliva. Patří mezi ně Mazda RX-8 vodík a BMW Hydrogen 7 (hybridy vodík/benzín), stejně jako autobusy Ford E-450 a MAN. lví město autobus.
Mezi auta nejvýraznějšími představiteli vodíkových vozidel jsou dnes automobily Mercedes-Benz GLC F buňka(je zde možnost dobíjení z běžné domácí sítě a celková rezerva chodu je cca 500 km), Toyota Mirai(funguje pouze na vodík a jedno natankování by mělo stačit na 650 km jízdy) a Honda FCX Clarity(deklarovaná rezerva chodu dosahuje 700 km). To ale není vše, protože vozidla na vodíkový pohon vyrábí i jiné společnosti, například Hyundai (Tucson FCEV).
Výhody a nevýhody vodíkových motorů
Se všemi jeho výhodami nelze říci, že by doprava vodíku postrádala určité nevýhody. Zejména je třeba chápat, že hořlavá forma vodíku při teplotě místnosti a normálním tlaku je ve formě plynu, což způsobuje určité potíže při skladování a přepravě takového paliva. To znamená, že existuje vážný problém navrhování bezpečných nádrží na vodík používaný jako palivo pro automobily.
Láhve obsahující tuto látku navíc vyžadují pravidelnou kontrolu a certifikaci, kterou může provádět pouze kvalifikovaný a licencovaný personál. K těmto problémům by se také měly přidat vysoké náklady na servis vodíkového motoru, nemluvě o velmi omezeném počtu čerpacích stanic (alespoň u nás).
Nezapomeňte, že vodíková elektrárna zvyšuje hmotnost vozu, což může způsobit, že nebude tak ovladatelné, jak byste si přáli. Vzhledem ke všemu výše uvedenému si proto dobře rozmyslete: vyplatí se kupovat vodíkové vozidlo, nebo je lepší s ním zatím počkat.
Je však třeba říci, že takové řešení má mnoho výhod. Za prvé Vaše auto nebude znečišťovat životní prostředí toxickými látkami výfukové plyny, Za druhé Hromadná výroba vodíku by mohla pomoci vyřešit problém kolísání cen paliv a přerušení dodávek kapalin konvenčních paliv.
V mnoha zemích jsou navíc již vybudovány potrubní sítě pro metan a není těžké je přizpůsobit pro čerpání vodíku s následnou dodávkou na čerpací stanice. Vodík lze vyrábět jak v malém měřítku, to znamená na místní úrovni a masivně - ve velkých centralizovaných podnicích. Růst produkce vodíku poslouží jako dodatečná pobídka ke zvýšení dodávek této látky pro domácí účely (například pro vytápění domů a kanceláří).
Přihlaste se k odběru našich kanálů
Moderní automobilový průmysl se rozvíjí s důrazem na výrobu ekologičtějších vozidel. Může za to celosvětový boj o čistotu atmosférického vzduchu snižováním emisí oxidu uhličitého. Neustálý růst cen benzinu také nutí výrobce hledat jiné zdroje energie. Řada předních automobilek postupně přechází na sériová výroba auta na alternativní paliva, která ve velmi blízké budoucnosti povedou k tomu, že se objeví na silnicích světa dost nejen elektromobily, ale i vozy s motory poháněnými vodíkové palivo.
Jak fungují vodíková auta
Automobil na vodíkový pohon je navržen tak, aby snižoval atmosférické emise oxidu uhličitého a dalších škodlivých nečistot. Použití vodíku k pohonu kolového vozidla je možné dvěma různými způsoby:
- použití vodíkového motoru s vnitřním spalováním (VDVS);
- elektrárna elektrická jednotka pracující od vodíkové prvky(VE).
VVS je obdobou dnes široce používaných motorů, jejichž palivem je propan. Právě tento model motoru je nejjednodušší překonfigurovat pro práci na vodík. Jeho princip fungování je stejný jako benzínový motor, do spalovací komory se místo benzinu dostává pouze zkapalněný vodík. Auto s obnovitelnými zdroji energie je ve skutečnosti elektromobil. Vodík je zde pouze surovinou pro výrobu elektřiny potřebné k pohonu elektromotoru.
Vodíkový prvek se skládá z následujících částí:
- sbor;
- membrána, která propouští pouze protony - rozděluje kapacitu na dvě části: anodu a katodu;
- anodu potaženou katalyzátorem (palladium nebo platina);
- katoda se stejným katalyzátorem.
Princip činnosti VE je založen na fyzikálně-chemické reakci, která se skládá z:
Když je vůz v pohybu, nevypouští se oxid uhličitý, ale pouze vodní pára, elektřina a oxid dusnatý.
Klíčové vlastnosti vodíkových automobilů
Hlavní hráči na automobilovém trhu již mají prototypy svých produktů využívajících vodík jako palivo. Určitě můžete zdůraznit jednotlivé technické vlastnosti těchto strojů:
- maximální vyvinutá rychlost až 140 km/h;
- průměrný nájezd na jedno natankování je 300 km (někteří výrobci, například Toyota nebo Honda, uvádějí dvojnásobek - 650, respektive 700 km, pouze na vodík);
- čas zrychlení na 100 km / h z nuly - 9 sekund;
- výkon elektrárny až 153 koní.
Tento vůz dokáže zrychlit na 179 km/h a až na 100 km/h vůz zrychlí za 9,6 sekundy a co je nejdůležitější, je schopen ujet 482 km bez dalšího doplňování paliva. Docela dobré parametry i na benzínové motory. Dosud nedošlo k posunu směrem k letectvu využívajícímu zkapalněný H2 nebo vozidlům poháněným obnovitelnými zdroji energie a není jasné, který z těchto typů motorů bude dosahovat nejlepších výsledků. Specifikace a ekonomické ukazatele. Dnes se však vyrábí více modelů strojů s elektrickým pohonem, poháněných obnovitelnými zdroji energie, které dávají větší účinnost. I když spotřeba vodíku na získání 1 kW energie je u VDVS menší.
Kromě toho převybavení spalovacích motorů na vodík za účelem zvýšení účinnosti vyžaduje změnu zapalovacího systému zařízení. Problém rychlého vyhoření pístů a ventilů vlivem vyšší teploty spalování vodíku zatím není vyřešen. Zde o všem rozhodne další vývoj obou technologií a také dynamika cen při přechodu na sériovou výrobu.
Klady a zápory aut na vodík
Mezi hlavní výhody vodíkových vozidel patří:
- vysoká šetrnost k životnímu prostředí, spočívající v absenci většiny škodlivé látky ve výfukových plynech typických pro provoz benzínového motoru - oxid uhličitý a oxid uhelnatý, oxid a oxid siřičitý, aldehydy, aromatické uhlovodíky;
- více vysoká účinnost, ve srovnání s benzínovými vozy;
Obecně má auto ambice dobýt celý svět. - menší hluk z motoru;
- nedostatek složitých, nespolehlivých systémů dodávky paliva a chlazení;
- možnost použití dvou druhů paliva.
Vzduchem poháněná vozidla mají navíc nižší hmotnost a větší užitečný objem, a to i přes nutnost instalovat palivové nádrže.
Mezi nevýhody vodíkových aut patří:
- objemnost elektrárny při použití palivových článků, což snižuje manévrovatelnost vozu;
- vysoká cena samotných vodíkových prvků kvůli palladiu nebo platině, které obsahují;
- nedokonalost provedení a nejistota v materiálu pro výrobu nádrží na vodíkové palivo;
- nedostatek technologie skladování vodíku;
- nedostatek vodíkových čerpacích stanic, jejichž infrastruktura je po celém světě velmi špatně rozvinutá.
S přechodem na sériovou výrobu vozů vybavených vodíkovými elektrárnami však bude většina těchto nedostatků s největší pravděpodobností odstraněna.
Která vozidla na vodíkový pohon se již vyrábí
Výrobou vozidel na vodíkový pohon se zabývají přední světové automobilové společnosti jako BMW, Mazda, Mercedes, Honda, MAN a Toyota, Daimler AG a General Motors. Mezi experimentálními modely, a někteří výrobci už mají i malosériové, jsou vozy fungující pouze na vodík, případně s možností použití dvou druhů paliva, tzv. hybridy.
Takové modely vodíkových vozidel se již vyrábějí, jako například:
- Ford Focus FCV;
- Mazda RX-8 vodík;
- Mercedes-Benz třídy A;
- Honda FCX;
- Toyota Mirai;
- Autobusy MAN Lion městský autobus a Ford E-450;
- hybridní vůz na dva druhy paliva BMW Hydrogen 7.
Dnes můžeme s jistotou říci, že navzdory stávajícím potížím (nové si cestu razí vždy s obtížemi) patří budoucnost více zelená auta. Automobily na vodíkové palivo budou důstojná soutěž elektrická vozidla.
Automobilky dělají maximum pro to, aby nám nabízely vozy šetrné k životnímu prostředí. V této době světové zásoby ropy klesají a obavy z důsledků globálního oteplování jsou stále aktuální. V důsledku toho se začalo objevovat zajímavé technologie výroba motoru. Zpočátku to byly hybridní vozy s benzinovými a elektromotory. Pak tu byly plně elektrické vozy jako Nissan Leaf a Model Tesla S.A nejnovější novinka v tomto směru se staly vodíková auta.
Vodík je cenově dostupný a obnovitelný zdroj energie. K dnešnímu dni jsou pouze dva skladový vůz z slavných společností– Toyota Mirai a Hyundai ix35 Fuel Cell. Rozhodli jsme se vám říct o 10 věcech, které byste měli vědět o autech na vodík.
1. Síla = voda
Hyundai ix35 Fuel Cell nemá tradiční motor pod kapotou. Jeho místo zaujímá palivový článek, jak napovídá název crossoveru. Získává kyslík ze vzduchu mimo auto a vodík z nádrže v autě, což vede k chemické reakci potřebné k vytvoření elektrod, které pohánějí auto. Jediným výrobním odpadem je H2O, tedy voda.
Máte zájem o moc? Koukni na to! Nulové emise? Ano, je to realita!
2. Mlčí...skoro
Nasedněte do vodíkového auta, zapněte zapalování (u Hyundaie pouhým stisknutím tlačítka) a nic neuslyšíte. Stejně jako u elektromobilů ani u takových aut není slyšet zvuk motoru. No, skoro žádný.
Pokud vystoupíte z auta na relativně klidné ulici, uslyšíte minimální hučení palivového článku, který dělá svou práci. V městském provozu si tento zvuk obecně nelze všimnout. Při jízdě uslyšíte jen obvyklý hluk kol. Když sešlápnete plynový pedál, nic neuslyšíte, ale ucítíte skutečnou sílu.
3. Jdi, jdi, jdi
To vše se může zdát příliš dobré na to, aby to byla pravda. Může vyvstat otázka, co všechno budou muset majitelé vodíkových aut obětovat. Někteří lidé si myslí, že síla je slabost takové stroje. Stačí ale sešlápnout plynový pedál a výsledek vás zjevně nezklame.
Hyundai ix35 Fuel Cell je crossover s pohonem předních kol, takže zjevně nebyl určen k instalaci rychlostní rekordy. Ale sešlápnutí plynového pedálu odejde pouze pozitivní dojmy- tělo se začne příjemně přilnout k sedadlu.
4. Je zde také baterie
Auto samo jezdí na plyn, ale také akumulátorová baterie nainstalované v něm. Je nezbytný pro rozjezd a počáteční zrychlení, protože mezi sešlápnutím pedálu a získáním potřebného výkonu z palivového článku je malá (méně než 1 sekunda) prodleva.
Baterie se dobíjí pomocí kinetické energie generované při brzdění.
5. Žádný tachometr, pouze výkon
Vodíková auta nemají spalovací motor a tradiční převodovku. Zde používáme něco podobného automatická převodovka. Místo nám všem známého tachometru je proto na přístrojové desce instalována stupnice výkonu.
Ano, síla! Čím silněji sešlápnete plynový pedál, tím výše bude šipka na stupnici výkonu stoupat. Vypadá to trochu hloupě, ale zábavné! stačí se podívat na tuto část přístrojová deska sešlápnutím pedálu a užívejte si.
6. Autonomie
Jedním z nejvýraznějších problémů, se kterými se majitelé elektromobilů potýkají, je omezený dojezd na jedno nabití baterie. V tomto ohledu jsou konkurenceschopnější vozy s tradičními spalovacími motory.
V případě vodíkových aut to ale není tak zlé. Nemusíte během toho dělat mnoho zastávek kvůli tankování dlouhé výlety. Toyota Mirai tedy ujede asi 500 kilometrů bez tankování, Hyundai ale tvrdí, že ix35 Fuel Cell překoná na jednu nádrž vodíku až 594 km. A to je velmi, velmi dobrý ukazatel pro vůz šetrný k životnímu prostředí!
7. Tankování – rychlé, ale velmi problematické
Proces doplňování paliva probíhá jako u běžných automobilů – je třeba otevřít poklop palivové nádrže a vložit speciální „pistoli“ pro naplnění nádrže vodíkem. Je pozoruhodné, že nádrž naplníte za pouhých 3-5 minut (v závislosti na objemu), a to je mnohem rychlejší než většina rychlé nabíjení elektromobil (asi půl hodiny).
To je pohodlnější, ale existuje jeden velmi, velmi velký problém: Najít čerpací stanici, která prodává vodík, je dnes téměř nemožné. Například i ve Spojeném království jsou pouze 4 veřejné stanice určené pro tankování vodíkových vozidel.
Podle prognóz se ve Spojeném království počet takových stanic do roku 2020 zvýší na 65, ale i v takto vyspělé zemi půjde o velmi malou síť. V současné době je ve Spojeném království více než 8 000 konvenčních čerpacích stanic. O nějakém srovnání nemůže být řeč. Co můžeme říci o Rusku ...
8. Informační systém
Může se zdát, že vodíkové auto nemůže být příliš výkonné, ale nebojte se – výkonu je na to dost rychlé zrychlení a pro přehrávání oblíbeného audio a video obsahu.
Jako v obyčejné auto, v kabině vodíku “ železné koně“ má kompletní sadu moderní elektroniky. Klimatizace, synchronizace se smartphonem přes Bluetooth, navigace, parkovací senzory, tempomat, zadní kamera - to vše lze do takového auta nainstalovat.
9. Pouze čtyři kola
Čtyři kola jsou standardní výbavou každého vozu. Ale budete muset zapomenout na výklenek pro rezervní kolo, protože veškerý prostor byl „sežrán“ palivová nádrž. Zásobník vodíku zabírá hodně místa, takže se s ním musíte buď naučit Sada na opravu nebo přenést do zavazadlový prostor náhradní v případě. S největší pravděpodobností by bylo nejlepším řešením nákup vhodného „černého pasažéra“.
10. Není to levné...zatím
Jak již bylo zmíněno dříve, na trhu jsou dnes pouze dvě sériová vodíková vozidla – Toyota Mirai a Hyundai ix35 Fuel Cell. V Evropě je cena „korejce“ asi 76 000 $, ale za model Toyota budete muset zaplatit asi 57 500 $.
To není vůbec levné, zvlášť když vezmeme v úvahu tak omezený počet míst, kde se dá takové auto natankovat. Hyundai podotýká, že plánuje vydat další kompaktní model s takovou elektrárnou. S největší pravděpodobností se bude lišit v přijatelnější ceně. Ano a další výrobci automobilů vážně začal studovat nové technologie.
Co si myslíte o vodíkových autech? Mají budoucnost ve světě a na ruských silnicích zvlášť?
Asi 45 % ropy vyrobené na světě se používá jako palivo pro automobily. Zásoby ropy jsou omezené a neobnovitelné, takže hledání univerzálního zdroje energie, který lze získat v podmíněně neomezeném množství, je samozřejmě naléhavým úkolem.
Vodík jako palivo pro motory je považován za jednu z nejslibnějších látek. Zásoby vodíku na Zemi jsou prakticky nevyčerpatelné, protože jej lze snadno izolovat z obyčejné vody. Skladování a přeprava tohoto plynu, i když je spojena s určitými obtížemi, je proveditelná. A co je nejdůležitější, při stejných hmotnostech se při spalování vodíku uvolňuje 3x více energie než při spalování benzínu.
První patent na vodíkovou elektrárnu byl vydán v Anglii již v roce 1841. V roce 1852 byl v Německu postaven spalovací motor poháněný směsí vodíku a vzduchu a neblaze proslulá Zeppelinova vzducholoď Hindenburg byla vybavena cestovní motory, pracující na osvětlovací plyn - směsi plynů s padesátiprocentním podílem vodíku.
Zájem o vodíkové motory se obnovil v sedmdesátých letech s příchodem palivové a energetické krize.
Po skončení ropné krize zájem o alternativní zdroje energie nezmizel. V současné době ji intenzivně zahřívají ekologové, kteří bojují za snížení škodlivé emise v atmosféře. Navíc neustále rostoucí ceny energií a touha mnoha zemí stát se nezávislými na palivu přispívají k pokračování teoretického i praktického výzkumu, jak využít vodík ve vozidlech.
Nejaktivnější výzkum vývoje vodíkových motorů je Všeobecné Motors, Honda Motor, Ford Motor, BMW a další.
Druhy a princip činnosti vodíkových motorů
Moderní elektrárny se dělí podle principu činnosti na dva typy: elektromotory poháněné vodíkovými palivovými články a spalovací motory poháněné vodíkem.
Elektrárny založené na vodíkových palivových článcích
Princip činnosti palivových článků je založen na fyzikální a chemické reakci. Palivové články se v podstatě podobají konvenčním olověné baterie. Rozdíl je v tom, že účinnost palivového článku je výrazně vyšší než účinnost baterie a je 45 % nebo více.
V plášti vodíkovo-kyslíkového palivového článku je instalována membrána vedoucí pouze protony. Odděluje dvě komory s elektrodami – anodu a katodu. Vodík je přiváděn do anodové komory a kyslík je přiváděn do katodové komory. Každá elektroda je potažena vrstvou katalyzátoru, jako je platina. Molekulární vodík pod vlivem katalyzátoru naneseného na anodě ztrácí elektrony. Protony jsou vedeny přes membránu ke katodě a vlivem katalyzátoru se spojují s elektrony (proud elektronů je přiváděn zvenčí), v důsledku čehož vzniká voda. Elektrony z anodové komory jdou do elektrického obvodu připojeného k motoru, to znamená, že v běžné řeči vzniká elektrický proud, který napájí elektromotor.
Aktuální modely vozu s elektrárnou na palivové články jsou Niva s elektrárnou Antel-1 a Lada 111 s Antel-2, vyvinuté inženýry Uralu. Na jedno nabití může první auto ujet 200 km, druhé - 350 km.
Vodíkové spalovací motory
Při použití vodíku v běžném spalovacím motoru vzniká řada problémů. Nejprve v vysoká teplota a kompresní vodík reaguje s kovem, ze kterého je motor vyroben, a dokonce i s motorovým olejem. Navíc v případě i malé netěsnosti při kontaktu s horkým výfukovým potrubím nevyhnutelně vzplane. Proto, mimochodem, k práci na vodíku, který používají rotační motory, z jehož konstrukce vyplývá odlehlost sací potrubí ze zásuvky, což snižuje riziko požáru. Všechny tyto problémy, včetně nutnosti změny zapalovacího systému, se však nějak podaří obejít, což inženýrům umožňuje považovat vodík za perspektivní palivo.
Spalovací motor na vodík má nižší účinnost než motory s palivovými články, ale skutečnost, že k výrobě 1 kW energie je potřeba méně vodíku než u benzínu, umožňuje smířit se se sníženou účinností.
Vynikajícím příkladem vozu na vodíkový pohon je experimentální sedan BMW 750hL vyrobený společností limitovaná edice a jsou k dispozici kupujícím. Obsahuje 12 válcový motor, běžící na raketové palivo (vodík + kyslík), umožňující zrychlení na 140 km/h.
Zkapalněný vodík se skladuje ve speciální nádrži při nízké teplotě. Zásoba vodíku vystačí zhruba na 300 kilometrů. Pokud je vyčerpán, motor se automaticky přepne na napájení z přídavná nádrž s benzínem. Cena BMW Hydrogen 7 je srovnatelná s náklady na obvyklou „sedmičku“ a činí asi 93 tisíc dolarů.
Problémy a úkoly vývoje vodíkových motorů
Existuje řada technologických a ekologických překážek hromadné přeměny na vodík jako palivo.
Výroba vodíkového paliva dnes stojí 4x více než výroba benzínu.
A proces získávání vodíku z vody je stále příliš drahý. Většina jeho objemu se proto v současnosti vyrábí z metanu. Jeho doprava a skladování je spojeno s vysokými náklady.
V případě masového zavedení takových elektráren se množství vodíku v atmosféře dramaticky zvýší, což může vést k destrukci ozónové vrstvy Země, protože vodíkové motory vypouštějí mnohem více oxidů dusíku než benzínové motory.
Míra komerční návratnosti takových elektráren je viditelná pouze v dlouhodobém horizontu.
Úplně stejné problémy se však objevily v pravý čas při vývoji benzínových, elektrických a plynové motory. Zbývá doufat, že za 15–20 let se situace změní a výskyt vodíkového auta na silnicích se stane běžnou záležitostí.
