Новая энергетика

ДВС на водороде

Новости - Современные Российские разработки

- Александр Юрьевич, рассуждающие о будущем автопрома, похоже, просто зациклились на водороде. Неужели нет альтернативы этому самому легкому газу в автостроении?

- Водород - очень перспективный энергоноситель, позволяющий одновременно решить сложные экологические проблемы. Предметом нашего разговора будет собственно водородный двигатель - двигатель внутреннего сгорания, использующий в качестве энергоносителя водород. При его сгорании (быстро протекающей экзотермической реакции окисления кислородом) получаются лишь вода и тепло. Да, образуются еще окислы азота, количество которых зависит от температуры сгорания смеси в цилиндре двигателя. И здесь важно, что в водородных двигателях температура сгорания топлива на режимах городской эксплуатации существенно ниже, чем в углеводородных (бензиновых, спиртовых, метановых, пропан-бутановых и т.д.).

Очевидно, что если под водородным двигателем понимать электрический, получающий энергию от реакции соединения водорода и кислорода в топливных элементах, то окислов азота не будет совсем. А углеводородное топливо поставляет при сжигании целый букет токсичных соединений, среди которых сажа - далеко не самая вредная.

Мне представляется, что первый этап становления водородной энергетики - это применение водорода в качестве моторного топлива. Пока топливные элементы, при всей их перспективности, удовольствие очень дорогое. Не все технологии отработаны, и процесс этот идет достаточно медленно, еще далеко не все вопросы решены. Ожидают, что … вот-вот будет. Еще двадцать пять лет назад можно было видеть Рафик на топливных элементах. Впрочем, истории водорода как топлива тоже не один десяток лет.

- Разговоры, проекты… Где же машины?

- Практическое применение водорода упирается в экономические проблемы. Свободного водорода в природе практически нет. Его необходимо получать, разлагая соединения тем или иным способом. Один из наиболее известных (и наиболее энергозатратных - дорогих) - электролиз воды. Однако при избытке электроэнергии (например, на АЭС или ГЭС) он вполне рентабелен. Самый же дешевый путь получения водорода - паровая конверсия метана.

- Чтобы уйти от углеводородов, надо их шире использовать?

- При таком способе получения водорода его сжигание затем в ДВС перспективно. Так, у водородных смесей существенно шире, чем у углеводородных, пределы воспламенения. Это позволяет ДВС работать на очень бедных смесях на частичных нагрузках и, как следствие, существенно повысить КПД двигателя при движении в городе. Кроме того, можно снизить практически до нуля негативное экологическое воздействие на природу отработавших газов двигателя. Да, получение водорода сегодня относительно дорого и энергозатратно. Но и запасы углеводородов накапливались сотни миллионов лет. Их дешевизна - совершенно условна: мы прожигаем наследство детей и внуков. И еще загрязняем окружающую среду, провоцируем катастрофические глобальные изменения климата… Большинство ученых сегодня сходятся во мнении, что будущее - за водородной энергетикой. Но я считаю, что переход к ней будет постепенным и займет несколько десятилетий.

Действительно, водород как замена углеводородов в ДВС пока дорог. Именно поэтому его надо использовать наиболее рационально. Подавляющее большинство автомобилей во всем мире эксплуатируется в городских условиях. Что это значит? Холостой ход (пробка) - разгон - торможение - холостой ход (пробка) - разгон. КПД бензинового двигателя при скорости движения автомобиля 60 км в час не превышает 13%. Доказано, что добавка в смеси водорода на определенных режимах позволяет увеличить КПД до 18%, то есть на 30%. Общая схема такая: на холостом ходу в цилиндры поступает водородо-воздушная смесь, при максимальной мощности - бензиновая. Так работает экспериментальная Газель , на которой, кстати, я сам езжу по Москве. При расходе водорода 1,5 кг на 100 км реально можно снизить в 2-2,5 раза расход бензина, обеспечивая общую экономию топлива на 25-30%.

- И сколько стоит один килограмм водорода?

- Пока дорого - от пяти до десяти долларов. Но ведь речь идет об экспериментальном производстве, экспериментальных заправках, уникальных, по сути, машинах. При массовом внедрении таких двигателей, расширении производства водорода стоимость его, как убедительно свидетельствуют расчеты, значительно, в несколько раз, снизится.

- Поехал я, значит, к теще на блины, а домик у нее в деревне. И - бац: водород кончился. Интересно, куда мне с сосудом Дьюара бежать? В город Королев или еще куда?

- В промышленно развитых странах разработаны и эксплуатируются автомобили с водородными двигателями двух типов: на водороде, применяемом в качестве топлива, и на топливных элементах. Одновременно с программами его широкого распространения создается и сеть специальных заправочных станций. Например, в США рядом с министерством энергетики находятся сразу две такие станции. Но трудности с заправкой, хранением водорода, конечно, относятся к серьезным ограничительным факторам для его широкого распространения.

То, что предлагается у нас, - мягкий , компромиссный путь. Никто не помешает вам заливать в бак только бензин. Так что за тещу можете не волноваться. Между прочим, сто лет назад воскликнуть: кончился бензин, и я один стою на берегу… - мог любой автолюбитель: при вояжах на природу каждый должен был заботиться о бензине сам. Теперь проблем нет. Думаю, скоро не будет проблем и с водородом. А пока в нашей программе - компактные автозаправки на 10-15 автомобилей, которые должны поставляться вместе с необходимым оборудованием для модернизации серийных бензиновых ДВС, позволяющей применять комбинированные смеси. Стеклопластикового бака с водородом хватает на 400-450 км.

- А на чистом водороде нельзя ездить?

- Можно. Но, повторюсь, это должен быть специальный двигатель. Таким путем пошли, скажем, конструкторы BMW, Mazda. Интересно, что старые бензиновые двигатели были более всеядны: после небольшого переоборудования могли работать и на чистом водороде. Так, еще в 1941 году в блокадном Ленинграде младший воентехник Б.Шелищ использовал в качестве топлива водород из аэростатов ПВО.И этот эксперимент, давший экономию дефицитного в блокадном городе горючего, был вполне успешен. Но у водорода низкая детонационная стойкость, поэтому в современных двигателях, имеющих большую степень компрессии, его использовать на всех режимах работы невозможно. Мы предложили экономить бензин за счет подмешивания водорода, без замены серийного двигателя. Разработан и уже предложен правительству Москвы проект перевода 2000 Газелей на комбинированное бензоводородное топливо. Кстати, в окрестностях столицы есть необходимые мощности для производства водорода.

- Идем своим путем , кто еще в мире ездит на бензоводороде?

- Реальным путем - с точки зрения возможностей отечественной экономики и покупательной способности населения. Водородные программы промышленно развитых стран предусматривают выпуск новых моделей автомобилей. Предполагается, что уже скоро представительские авто продемонстрируют престижность и надежность новинок. Но осуществление этих программ требует миллиардных инвестиций, на которые бизнес в ближайшее время вряд ли пойдет. Не уверен, что в нашей стране пришло время госфинансирования в таком объеме. Но государственная поддержка все же есть.

Вообще же, отношения бизнеса и науки всегда непросты. Сейчас основная задача - соединить то, что было сделано, с тем, что можно сделать, перевести наконец и в нашей стране водородную энергетику из разряда дискуссий в плоскость реальных дел.

Тракторы и комбайны*

В январе-июне текущего года* в России было произведено 4648 комбайнов (92,9% от объема производства прошлого года (5004 штуки). 3212 зерноуборочных и 191 кормоуборочный комбайн выпустил Ростсельмаш, 1017 зерноуборочных машин - Красноярский завод комбайнов.

Производство тракторов в России в январе-июне 2006 года составило 5069 штук. Это 99,5% от показателей соответствующего периода прошлого года (5096 штук). Наибольшее количество тракторов выпустил Владимирский моторно-тракторный завод - 1292 штуки.

За первое полугодие 2006 года российские предприятия сельхозмашиностроения произвели:

- плугов - 481 (50,2% от показателей аналогичного периода 2005 года);

- пресс-подборщиков - 634 (132,4%);

- тракторных культиваторов - 3629 (77,8%);

- сеялок - 2899 (76,1%);

- косилок - 1300 (111,5%).

В январе-июне 2006 года Россия экспортировала сельхозтехники на 81,4 млн. долларов (60% от показателей первых шести месяцев 2005 года (134,8 млн. долларов). Основу российского экспорта сельхозтехники в первом полугодии составили комбайны Вектор (15,8 млн. долларов) производства КЗ Ростсельмаш , тракторы ВТ-150ДE (9,9 млн. долларов) производства ОАО ТК ВГТЗ и тракторы Т-4А.01 (4,4 млн. долларов) производства ОАО Алттрак .

В первом полугодии текущего года в Россию импортировано 1039 комбайнов на 118,8 млн. долларов (против 116,2 млн. в соответствующем периоде прошлого года), 2595 тракторов сельхозназначения на 124,0 млн. долларов (против 77,5 млн. долларов), сельхозадаптеров - на 156,6 млн. долларов (против 100 млн. долларов), прочего оборудования для АПК на 142,3 млн. долларов (против 115,1 млн. долларов), запчастей на 46,8 млн. долларов (против 28,8 млн. долларов). В целом импорт сельхозтехники в январе-июне 2006 года вырос на 34% и зафиксирован на уровне 588,6 млн. долларов (438,3 млн. долларов за аналогичный период прошлого года). Наибольшую часть в структуре импорта по итогам шести месяцев занимают машины из Германии - 177,3 млн. долларов (30,1%).