05 марта 2008 года
Водород все шире внедряется на транспорте и в электроэнергетике
(На мировых дорогах сотни водородных машин, появляются и новые области применения)
Вашингтон. В качестве топлива и энергоносителя водород - самый распространенный элемент во Вселенной - начинает свой путь из области научной фантастики и фундаментальных исследований на склады, аэропорты, башни сотовой связи и автострады мира.
Водород - самый универсальный из возобновляемых энергоресурсов. Его можно сжигать в двигателе или включать в топливные элементы для питания транспортных средств, зданий и жилых помещений, коммунальных электростанций и любых других объектов, потребляющих электроэнергию.
При сгорании в двигателе водород примерно на 30 процентов эффективнее бензина. При использовании водорода в топливных элементах на транспорте эффективность повышается по сравнению с бензином на 100-200 процентов. Водородные двигатели не выбрасывают двуокиси углерода, а единственным побочным продуктом топливных элементов является чистая вода.
В топливном элементе водород служит не топливом, а энергоносителем. Энергоноситель - это вещество или система, которые перемещают энергию в полезной форме из одного места в другое. Электрический ток - наиболее известный энергоноситель - перемещает энергию, хранящуюся в угле, уране и других источниках, на электростанции, которые распределяют преобразованную энергию по жилым домам и предприятиям.
"Водород превосходно обеспечивает применение возобновляемой энергии, - рассказал America.gov президент Национальной водородной ассоциации Патрик Серфасс. - Он работает с ископаемыми видами топлива, ядерной энергией, этанолом, биомассой - любым альтернативным топливом. Хорошо сочетается с гибридными транспортными технологиями, с батареями и подключаемыми блоками".
Топливные элементы можно использовать, например, для компенсации перебоев в подаче энергии ветра и солнца и для продления ограниченного срока службы батарей в электромобилях.
ПРОБЛЕМЫ И ПРОГРЕСС
На Земле огромное количество газообразного водорода, но встречается он только в форме соединений с другими элементами - два атома водорода в сочетании с одним атомом кислорода дают воду (H20), а в сочетании с углеродом водород образует такие соединения (углеводороды), как метан, уголь и нефть. По всему миру ученые стремятся преодолеть этот и другие технологические барьеры.
"Чтобы наладить производство водорода, надо решить три основные проблемы, - сообщил America.gov представитель государственной исследовательской организации Министерства энергетики США Джордж Свердрап. - Во-первых, как производить водород, затрачивая 2-3 доллара на единицу топлива, эквивалентную галлону бензина. Второй вопрос в том, как хранить на борту транспортного средства достаточное количество водорода для экономичного обеспечения пробега в 300 миль (483 километра). Что же касается топливных батарей, то здесь проблема заключается в том, как обеспечить их конкурентоспособность по затратам с бензиновыми двигателями и такую же долговечность". Свердрап - технический руководитель программы "Водород, топливные элементы и технологии инфраструктуры" в Национальной лаборатории возобновляемой энергии Министерства энергетики США.
Водород можно производить химическим путем из углеводородного ископаемого топлива или из разнообразных возобновляемых источников. Но электроэнергия, производимая из ископаемого топлива, не является возобновляемой и дает выбросы парниковых газов.
В Национальной лаборатории возобновляемой энергии работа в области применения водорода ориентируется на то, чтобы получать этот элемент из возобновляемых источников, производить и доставлять водород, хранить водород, получать топливные элементы, обосновывать технологии (испытывать системы в коммерческих условиях), а также на безопасность, кодексы и стандарты, анализ.
Например, для процесса, называемого электролизом (прохождение электрического тока через воду для разделения атомов водорода и кислорода), ученые лаборатории работают над получением водорода из воды с использованием солнечного света, биомассы, ветра и биологических источников, подобных водорослям и бактериям.
Хранение водорода - одна из главных преград на пути его коммерческого внедрения. Лаборатория возобновляемой энергии является в Соединенных Штатах одним из трех образцовых центров, которые работают над этой проблемой, применяя разные подходы.
"Водород чрезвычайно перспективен для устойчивого энергетического будущего в качестве ключевого элемента при сочетании различных видов топлива, - отметил Свердрап. - Еще предстоит преодолеть технические препятствия, но у нас в Соединенных Штатах есть прекрасные ученые и инженеры, и мы работаем над этой проблемой".
НА ДОРОГЕ
По дорогам мира ездят сотни автомобилей на водороде. Свои первые машины внедряют, по меньшей мере, три производителя - БМВ, "Хонда" и "Дженерал моторс". Автомобилестроители предлагают водородные машины потребителям для длительных пробных поездок. Эти автомобили оснащены водородными двигателями или ездят на топливных элементах.
По данным Министерства энергетики, стоимость топливных элементов для автомобилей снизилась с 275 долларов на киловатт-час в 2002 году до 95 долларов на киловатт-час в 2008 году. В 2009 году, по прогнозу, она должна составить 60 долларов на киловатт-час. К 2015 году поставлена задача выйти на цифру 30 долларов. При эксплуатации бензинового двигателя расходы, по словам Серфасса, оцениваются примерно в 50 долларов на киловатт-час.
Автомобиль БМВ "Хайдроджен-7" является первым мире транспортным средством производственного качества в этой категории, а "Хонда" этим летом сдает свой седан "Эф-Си-Экс клэрити" с водородным топливным элементом в аренду ограниченному числу водителей на юге Калифорнии. Машины предоставляются в аренду на три года за 600 долларов в месяц в районе, где действуют водородные заправочные станции и соответствующие ремонтные предприятия.
В Соединенных Штатах осуществляемый Министерством энергетики Национальный учебно-демонстрационный проект по водородному топливу, в рамках которого эксплуатируется около 70 водородных автомобилей, представляет собой партнерство между правительством и промышленностью, созданное для испытаний, демонстрации и проверки автомобилей с водородными топливными элементами и заправочных станций.
По словам Серфасса, сильные программы в области водородного транспорта действуют во многих странах, в том числе в США, Канаде и странах Азии и Европы.
Министерство энергетики, производители автомобилей и Национальная водородная ассоциация сообщают, что потребители могут рассчитывать на появление водородных машин в автосалонах к 2020 году, "но, по меньшей мере, несколько производителей автомобилей заявили, что подготовят к производству водородную машину уже в 2012 году", добавил он.
Новые и расширяющиеся области применения топливных элементов, уже обеспечивающие экономию на некоторых рынках, включают в себя резервное аварийное питание башен сотовой связи и аварийных объектов. Кроме того, с их помощью предполагается запитывать вилочные погрузчики или передвижные установки для переработки материалов, всевозможные транспортные средства для аэропортов и водородные инжекционные системы для грузовых автомобилей, способные экономить 10 процентов расходов на топливо.
(Распространено Бюро международных информационных программ Государственного департамента США. Веб-сайт: http://usinfo.state.gov/russian/)
