Нидерландская судостроительная компания Holland Shipyard Group начала переоборудовать баржу-контейнеровоз FPS Waal с дизельных двигателей на электрические с питанием от водородных топливных элементов. Заказчик работ — компания Future Proof Shipping — в течение следующих пяти лет намерена построить и запустить по Рейну до 10 каботажных судов с нулевым уровнем выбросов CO₂, что сделает воздух над рекой немного чище и свежее.

Источник изображения: Future Proof Shipping

Между Нидерландами и Германией, а также внутри этих стран значительная часть грузов перемещается по водным артериям Рейна. До последнего времени грузы в контейнерах перевозили баржи на дизельных двигателях внутреннего сгорания. Компания FPS решилась на перемены примерно год назад, когда заказала замену дизельного оборудования на одной из своих барж постройки начала 90-х годов прошлого века на электрические двигатели, топливные ячейки и баки для хранения водорода.

Первая баржа H2 Barge 1 размерами 109,8 × 11,4 м с грузоподъёмностью 190 стандартных 20-футовых (6-м) контейнеров начала курсировать между портом Роттердам в Нидерландах и внутренним терминалом BCTN в Мерхауте, Бельгия, с июня 2023 года. На основе полученного опыта компания Future Proof Shipping заказала модернизацию второй дизельной баржи в водородную — H2 Barge 2, которая получила усиленную топливную установку мощностью 1,2 МВт.

На второй барже разместят 6 топливных ячеек производства канадской компании Ballard Power Systems мощностью 200 кВт каждая. Баржа H2 Barge 2 будет курсировать между Роттердамом и Дуйсбургом (Германия). Проект модернизации поддержан рядом европейских организаций. Ожидается, что инициатива найдёт поддержку у других европейских перевозчиков и не только для речного судоходства.

Если в сегменте легкового транспорта вектор развития более или менее консолидировался вокруг идеи перехода на аккумуляторные электромобили (хотя Toyota пытается сопротивляться тенденции), то в сфере грузоперевозок среди участников рынка пока нет единого мнения, и некоторые из них делают ставку на водородное топливо. Марка MAN считает, что отрасль просто не сможет получать его в достаточных количествах в ближайшие годы.

Источник изображения: MAN

В интервью испанскому изданию Expansión генеральный директор MAN Александр Власкамп (Alexander Vlaskamp, на фото второй слева) пояснил, что сейчас проблема заключается не только в дефиците водородного топлива, добываемого с использованием только возобновляемых источников энергии и без загрязнения окружающей среды, но и в его дороговизне, а также отсутствия инфраструктуры для хранения и транспортировки водорода, который нужно размещать в сосудах под большим давлением.

«Одно дело располагать технологией, и совсем другое — обеспечивать её жизнеспособность. Зелёный водород сейчас недоступен транспортной отрасли, и нет никакого смысла переходить с дизельного топлива на водородное, если источник энергии не является экологически чистым», — объяснил свою позицию глава MAN. Под «зелёным» водородом, напомним, принято понимать соответствующий газ, получаемый с использованием исключительно возобновляемых источников энергии. Сейчас, как поясняет руководитель автопроизводителя, стоимость килограмма водорода на рынке варьируется от 13 до 14 евро, и при этом он имеет «неэкологичное» происхождение. К моменту, когда промышленность научится добывать «зелёный» водород в значимых объёмах, он в первую очередь будет направляться в металлургию, производство цемента и пластика. Транспортная отрасль будет обеспечиваться им по остаточному принципу, как убеждён глава MAN.

При этом компания не перестаёт вкладывать средства в эксперименты с водородным топливом, хотя бы чтобы подтвердить актуальность собственной гипотезы. MAN способна начать использование водорода в 2035 году, но только при условии наличия развитой инфраструктуры, достаточного объёма предложения «зелёного» водорода и приемлемых ценах на него. Пока же компания развивает аккумуляторные грузовики, которые способны проезжать без подзарядки от 600 до 800 км в день. Ведётся разработка усовершенствованных тяговых аккумуляторов, которые позволят увеличить этот пробег до значения свыше 1000 км в день.

Стремление сделать гражданскую авиацию экологически чистой практически не оставляет альтернатив для выбора топлива. На батарейках далеко не улетишь, поэтому в качестве топлива всё чаще и чаще рассматривается водород. Самолёты могут летать как на топливных ячейках, так и непосредственно на сжигании водорода. В любом случае будет стоять задача взять на борт как можно больше горючего и с этого места появляются варианты.

Источник изображения: ZeroAvia

Водород может сжижаться с использованием криогенного охлаждения (-253 °C), а может сжиматься при обычной температуре в газообразном состоянии. Так же есть варианты экзотических способов хранения водорода в пористых материалах и в соединениях, но это требует более сложных и не до конца изученных процессов.

Но есть ещё один вариант, который впервые был предложен 25 лет назад исследователями Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса. Он предусматривает криогенное охлаждение водорода (сжижение) и последующее сжатие. Сжатие до примерно 240 атм позволяет поднять плотность топлива и, следовательно, запасаемой энергии. Самолёт на такой системе сможет пролететь ощутимо дальше без существенных затрат на усложнение оборудования.

Вопросами использования сжатого криогенно охлажденного водородного топлива занялась молодая компания Verne из Сан-Франциско. Сотрудники компании изучили опыт учёных из Ливерморской национальной лаборатории и провели там в прошлом году ряд натурных экспериментов. Опыты показали, что предложенное Verne решение позволяет хранить в криогенных баках под давлением на 27 % больше сжиженного водорода. В компании считают, что могут довести этот показатель до 40 %, что означает примерно такое же увеличение дальности полёта.

Другими преимуществами криогенно сжиженного водорода под давлением станет простая перекачка топлива при дозаправке (баки танкера под давлением сами заполнят топливные баки), а это колоссальная экономия на инфраструктуре аэропортов, а также более простая конструкция бака по сравнению с ёмкостью для газообразного водорода под давлением 700 бар и, наконец, происходит самоохлаждение топлива в процессе его выработки за счёт естественного расширения газов в баке.

Опытный бак для хранения сжиженного водорода под давлением. Источник изображения: Lawrence Livermore National Labs

Но самой главной новостью стала информация о заключении компанией Verne договора о совместной разработке и испытании самолёта на криогенно сжиженном и сжатом водороде с компанией ZeroAvia. Год назад ZeroAvia организовала первый полёт самого большого гражданского самолёта на водородных топливных ячейках, и она намерена найти лучший способ использования водорода в качестве топлива для авиации. Предложение изобретателей Verne было воспринято с энтузиазмом и, возможно, оно окажется перспективным.

Молодая швейцарская компания Sirius Aviation представила будущее малой экологически чистой авиации — электролёт с вертикальными взлётом и посадкой на водородно-электрической силовой установке. Использование водорода позволит летать на тысячи километров без дозаправки, а электрические двигатели обеспечат тишину и способность приземляться на очень малой площадке.

Источник изображения: Sirius Aviation

Примечательно, что в разработке электролётов Sirius Jet принимали участие специалисты по автомобильному дизайну из BMW Designworks и Sauber Group. Последняя известна своими достижениями в разработке болидов Формулы-1. В электролётах много от автомобилей, и опыт соответствующих инженеров востребован в полной мере.

В своей основе электролёты Sirius Jet будут использовать канальные вентиляторы. Живая демонстрация работы электрического привода состоится 17 января в аэропорту Пайерн в Швейцарии. Как представлено на рендере, на каждом крыле будет по 10 канальных вентиляторов и по 4 на каждом малом крыле на носу самолёта.

Электричество для двигателей будет вырабатывать силовая установка на водородном топливе. За счёт этого электролёт сможет преодолевать до 1851 км в версии на трёх пассажиров (модель для бизнеса) и до 1046 км в версии на пять пассажиров (модель Millennium). В каждом случае максимальная скорость полёта будет достигать 520 км/ч с набором высоты до 9 км. Уровень шума при этом будет на уровне 60 дБА.

Первые полёты обеих моделей Sirius Jet запланированы на 2025 год. Кроме BMW Designworks и Sauber Group в проекте участвуют компании Alfleth Engineering AG и ALD Group. Но в целом Sirius Aviation остаётся открыта для инвестиций, которые помогут довести проект до реализации и заложить основы авиации будущего.

Серьёзная проблема водородных ДВС кроется в слишком бедной топливной смеси, которая не позволяет создавать мощные двигатели, например, для гоночных автомобилей. Похоже, разработчики из Австрии смогли её обойти, предложив водородный двигатель с прямым впрыском воды в камеру сгорания. Испытания показали, что новый двигатель выдаёт более 200 л.с. на литр и этим рвёт все шаблоны.

Источник изображений: AVL

Водородные двигатели внутреннего сгорания менее экологичны, чем платформы на водородных топливных ячейках. Но у них есть важное преимущество — они могут выдавать большую мощность. Правда, на уровень мощности влияет степень обогащения топливной смеси воздухом. Традиционно в водородных ДВС топливная смесь бедная — там слишком много воздуха. Чтобы довести соотношение воздуха и водорода в камере сгорания до идеальной инженеры из компании AVL создали систему контролируемого прямого впрыска воды в камеру наряду с использованием турбокомпрессора для замедления горения.

Моделирование на компьютере подтвердило работоспособность идеи, и инженеры создали прототип 2-литрового четырёхцилиндрового двигателя. На стенде прототип выдал мощность 410 л.с. (302 кВт) при 6500 об/мин и крутящем моменте 500 Н·м в диапазоне от 3000 до 4000 об/мин. Позже двигатель будет испытан на гоночном автомобиле на трассе.

По словам представителей компании, интеллектуальная система впрыска воды PFI подает воду в канал подачи воздуха в камеру сгорания, предотвращая возможность преждевременного воспламенения и изменяя соотношение воздух-топливо от обедненного до стехиометрического (идеального для водородного топлива) уровня. Воздух подается системой турбонаддува. С такими двигателями гоночные авто станут экологически чистыми, не потеряв в мощности и оставаясь ревущими монстрами — всё, как мы любим.

В акватории Невы в Ленинградской области прошли испытания первого в России прототипа электросудна на водороде, созданного Sitronics group в сотрудничестве с Центром водородных технологий АФК «Система», сообщило ТАСС со ссылкой на пресс-службу компании.

Источник изображения: Sitronics Group/paluba.media

«Компания Sitronics group провела успешные испытания судна с электрохимическим генератором (ЭХГ), вырабатывающим энергию из водорода. Для этого инновационного проекта Центром водородных технологий АФК “Система” был разработан генератор на топливных элементах. Установка интегрирована в энергосистему катамарана. Испытания прошли в акватории Невы в Ленинградской области у верфи Emperium. В Центре водородных технологий и Sitronics group эксперимент считают удавшимся», — рассказали в пресс-службе Sitronics group.

Президент Sitronics group Николай Пожидаев отметил, что водород является не только самым экологически чистым и перспективным видом топлива, но и самым энергоэффективным, с высоким КПД топливных элементов, позволяя увеличить дальность хода судна. Запас хода малого пассажирского электросудна на водородном топливе может составить до 20 часов без дополнительной заправки.

«…Мы считаем это направление перспективным для строительства судов, которым требуется проходить значительные расстояния», — заявил президент Sitronics group, добавив, что данная технология может быть востребована и для круизных моделей, и грузовых судов.

В компании считают, что помимо увеличения автономности использование плавучих средств на альтернативной энергии позволит снизить нагрузку на окружающую среду и увеличить низкоуглеродную генерацию. Также отмечено, что создание судна на альтернативной энергии станет важным шагом в направлении экологичной трансформации транспортной отрасли России.

Разработка силового генератора на водородном топливе началась в январе этого года. Гендиректор Центра водородных технологий АФК «Система» Юрий Добровольский сообщил, что дальнейшие планы разработчиков включают внедрение подобных энергоустановок в другие сферы, в том числе коммунальное хозяйство, горное и электрическое складское оборудование.

Эксперименты по использованию водорода в качестве топлива в авиации ведутся не только в контексте его непосредственного сжигания, но и в виде источника электроэнергии для топливных ячеек. Японские власти готовы выделить до $200 млн государственных субсидий на создание экологически чистой авиации, и водородный авиатранспорт данной инициативой тоже покрывается в полной мере.

Источник изображения: Boeing

Министерство экономики, торговли и промышленности Японии, по данным Nikkei Asian Review, готовит выделение $205 млн на поддержку инициатив по разработке более экологичных силовых установок для авиационной отрасли. Из этой суммы примерно $116 млн будут направлены на субсидирование разработки водородных топливных ячеек авиационного класса. Они требуют более высокой отдачи, чем применяемые в наземном транспорте. В специальных реакторах водород используется для генерирования электричества, в качестве выхлопа при этом образуется водяной пар. Генерируемая электроэнергия уже используется для вращения тяговых электродвигателей, в этом отношении авиационные системы не должны принципиально отличаться от наземных.

В отличие от аккумуляторных электрических силовых установок, водородные топливные ячейки обладают меньшей массой, что для авиации имеет принципиально важное значение. Оставшиеся $90 млн субсидий будут направлены на разработку систем управления авиационных двигателей, которые позволяют снизить расход топлива. Airbus собирается вывести на рынок серийный авиалайнер на водороде к 2035 году. Японская промышленность должна заниматься профильными разработками уже сейчас, чтобы в следующем десятилетии не оказаться в числе отстающих. К 2030 году власти Японии рассчитывают увидеть прототипы соответствующих решений в исполнении получателей субсидий, которые пока не определены, но будут найдены до конца текущего года. В США и Европе прототипы летательных аппаратов с водородными топливными ячейками уже испытываются.

Сейчас японские поставщики снабжают до 15 % компонентов для авиалайнеров серии Boeing 787 и до 35 % для планерной части. В эпоху перехода на водородное топливо японские компании тоже не хотят оставаться в стороне от формирования международных стандартов в этой сфере. Члены Международной организации гражданской авиации поставили перед собой цель добиться осуществления международных перелётов с углеродной нейтральностью к 2050 году. В 2021 году авиационные перелёты обеспечили до 2 % всех выбросов углекислого газа на планете, по расчётам специалистов.

Китай давно стал не только крупнейшим автомобильным рынком, но и страной, где реализуется больше всего электромобилей. Местных производителей уже начали побаиваться европейские «старожилы» рынка, поэтому сомневаться в успехе стратегии электрификации автопарка КНР не приходится. Политическое руководство страны, однако, говорит об актуальности водородного транспорта и гибридов в определённых условиях эксплуатации.

Источник изображения: BMW

Соответствующие заявления, как отмечает Bloomberg, на отраслевой конференции в Германии сделал Вань Ган (Wan Gang), которого можно считать «отцом» инициативы властей КНР, которая спустя много лет привела к бурному развитию местного рынка электромобилей. Сейчас Вань Ган занимает пост вице-председателя Народного политического консультативного совета Китая — совещательного органа при руководстве страны, который помогает формировать стратегию развития по ключевым отраслям экономики.

По словам китайского чиновника, автомобили на водородных топливных элементах будут востребованы в северо-западной части страны, где велики расстояния между населёнными пунктами, а степень распространения электромобилей низка. При этом, как подчёркивает Вань Ган, сперва необходимо создать инфраструктуру по добыче, хранению и транспортировке так называемого «зелёного» водорода, которая наносила бы минимальный вред окружающей среде. В отдельных регионах КНР, по его словам, гибриды и водородный транспорт будут доминировать над «чистокровными» электромобилями.

Получивший образование в Германии Вань Ган некоторое время работал в Audi и занимал пост министра технологий и науки КНР, около двух десятилетий назад он инициировал перевод отечественного автопарка на электротягу. Это делалось под предлогом снижения зависимости экономики страны от импорта нефтепродуктов и улучшения экологической обстановки в Китае. Активное субсидирование отрасли по производству тяговых батарей и электромобилей со стороны властей КНР в итоге позволило превратить страну в крупнейшего производителя и потребителя электромобилей.

По словам Вань Гана, продвижение водородного топлива выгодно ещё и возможностью использования его в морском и железнодорожном транспорте. В целом, коммерческий автотранспорт мог бы выиграть от перехода на водородное топливо. Использование топливных водородных ячеек позволяет повысить полезную нагрузку на транспорт и сократить время, необходимое для восполнения запаса хода по сравнению с аккумуляторными электромобилями.

Представители BMW, которые на этом мероприятии тоже присутствовали, выразили поддержку данным идеям, поскольку баварская компания уже эксплуатирует тестовый парк из примерно 80 кроссоверов iX5, оснащённых водородными силовыми установками. Как заявил генеральный директор компании Оливер Ципсе (Oliver Zipse), представленное недавно семейство электромобилей Neue Klasse к середине десятилетия должно обзавестись версией с водородной силовой установкой. «Для нас разговор о транспортных средствах с нулевым выбросом всегда подразумевает и водород», — пояснил глава BMW, добавив, что Китай должен строить больше водородозаправочных станций ближе к центру городских территорий, чтобы способствовать распространению соответствующего типа машин среди частных клиентов.

Прочие автопроизводители в разной степени видят целесообразность выпуска легковых машин с водородными силовыми установками. Mercedes-Benz прекратила поставки соответствующей версии кроссовера GLC, которую выпускала небольшими партиями. Honda Motor тоже отправила на покой в 2021 году свою водородную модель Clarity, но пообещала возобновить её производство на территории США с 2024 года. Компания BMW собирается решить, нужно ли выпускать серийно кроссоверы на водородных топливных ячейках, ориентировочно во второй половине текущего десятилетия.

В сегменте грузового транспорта водородные топливные ячейки считаются многими игроками рынка перспективным направлением развития, поскольку водородное топливо считается более экологически чистым, а запас хода в сотни километров можно восполнить за несколько минут, и при этом не тратить энергию на перевозку тяжёлых тяговых батарей. Bosch сообщила о запуске производства профильных силовых установок на двух своих предприятиях в Германии и Китае соответственно.

Источник изображения: Nikola Motor

Водородные топливные ячейки используют специальные генераторы, вырабатывающие электроэнергию с использованием водорода, в качестве выхлопа такие силовые установки создают обычный водяной пар. Запас водорода, хранимый в специальных резервуарах под большим давлением, в данном случае заменяет тяговый аккумулятор. Баллоны с водородом намного легче аккумуляторных батарей, а наполнить их на заправочных станциях можно за несколько минут, чего нельзя сделать в случае с дальнобойными грузовиками аккумуляторного типа.

Как заявляет Reuters со ссылкой на представителей компании Bosch, силовые установки на основе водородных топливных ячеек с предприятия в Германии начнут поступать в США, где ими будут оснащаться магистральные тягачи Nikola, использующие водородное топливо в качестве источника энергии. Поставки водородных грузовиков Nikola на рынок Северной Америки Nikola рассчитывает начать уже в текущем квартале. Эта компания станет первым получателем данных силовых установок производства Bosch. Со временем водородные топливные ячейки Bosch начнут выпускаться и в США.

В период с 2021 по 2026 годы европейский конгломерат планирует потратить на разработку и производство водородных топливных ячеек почти 2,5 млрд евро. Эта сумма оказалась на миллиард выше запланированной на период до 2024 года, который был охвачен первоначальной версией инвестиционной программы. К 2030 году Bosch рассчитывает ежегодно выручать по 5 млрд евро за счёт реализации водородных силовых установок. По прогнозам компании, к концу десятилетия каждый пятый грузовик массой более шести тонн будет использовать водородные топливные ячейки.

Многие автопроизводители придерживаются гибкой стратегии в области отказа от ДВС. Молодая по меркам отрасли компания Nikola готова оснащать грузовики как тяговыми аккумуляторами, так и водородными топливными ячейками, подобной идеологии придерживается и Daimler, а вот грузовое подразделение Volkswagen делает ставку исключительно на аккумуляторные транспортные средства.

Водородное топливо в транспортной сфере предполагается применять в двух вариантах: напрямую в модифицированных ДВС или для выработки электроэнергии в топливных ячейках. Представителям одного из нидерландских университетов недавно удалось обновить рекорд продолжительности пробега транспортного средства на одном килограмме водородного топлива — экспериментальный трёхколёсный электромобиль смог проехать 2488 км.

Источник изображения: Delft University of Technology

Как поясняет Popular Science, предыдущий рекорд в 2056 км был установлен прототипом на основе Renault Zoe, оснащённым топливными ячейками с метанолом. Нидерландская машина Eco-Runner XIII является уже 13-м по счёту поколением транспортного средства, разработка которого началась ещё в 2005 году. Машину нельзя назвать практичной, поскольку ради облегчения конструкции она лишилась многих потребительских качеств. Приземистый обтекаемый корпус способен вместить одного человека, масса всей конструкции не превышает 72 кг, а предельная скорость ограничена отметкой 45 км/ч. Ради снижения массы углеволокно используется не только для производства кузова прототипа, но и отдельных элементов подвески и системы рулевого управления. В ходе эксперимента на закрытой трассе в Германии группа студентов на протяжении 71 часа сменяла друг друга за рулём прототипа через каждые пару часов, всего на 1 кг водорода машина смогла проехать 2488 км.

Разработчики Eco-Runner XIII также уделили особое внимание снижению потерь в цепочке преобразования водорода в электроэнергию для вращения тягового электродвигателя. В итоге машина получила водородные топливные ячейки нового поколения, которые обладают более высоким КПД. Конечно, в серию такую машину будет запустить проблематично, но некоторые наработки Eco-Runner XIII можно будет применить на более практичных транспортных средствах. Во всём мире в прошлом году было продано около 56 000 машин на водородном топливе, многие участники рынка грузоперевозок считают его одной из немногих разумных альтернатив дизельным двигателям.

Этим летом в Канаде начал курсировать первый в Северной Америке пассажирский поезд на водородном топливе. Демонстрационная эксплуатация французского Coradia iLint продолжится до конца сентября — создатели рассчитывают, что это будет способствовать внедрению подобного транспорта в Канаде и США.

Источник изображения: Alstom

Как заявил представитель местного совета Hydrogen Business Council провинции Онтарио, призванного способствовать развёртыванию водородных технологий, самым важным следствием станет осведомлённость местных жителей о водородном транспорте и повышение уровня психологического комфорта при использовании соответствующих технологий. Поезд ходит по провинции Квебек, из местной столицы — города Квебека в Бэ-Сен-Поль и обратно. Дорога в один конец занимает 2,5 часа, поездки продлятся до 30 сентября. Максимальная скорость поезда составляет 140 км/ч, он способен везти 120 человек в двух пассажирских вагонах.

Как заявляет французская Alstom, выпустившая поезд, характеристики ускорения и торможения сравнимы с показателями для классических дизельных поездов, зато отсутствуют вредные выбросы. В самой Европе применяется очень много электропоездов, питающихся от контактных проводов, а водородные варианты оптимальны для длительных перегонов, например — в Канаде с её большими пространствами и относительно низкой плотностью населения. То же в некоторой мере касается и США, во всяком случае — отдельных штатов.

Впрочем, такая же модель уже успешно тестировалась в восьми странах Европы. Так, 14 поездов начали курсировать в прошлом году по дорогам Германии. Тестирование поездов на водородном топливе началось в 2018 году и уже заключены дополнительные контракты с Германией, Италией и Францией. Сообщается, что всего европейские покупатели заказали 41 состав.

Coradia iLint использует около 50 кг водорода ежедневно. На такое же путешествие с использованием стандартных двигателей ушло бы примерно 500 литров дизельного топлива. Единственным выбросом в результате работы двигателей является водяной пар, возникающий в результате реакции водорода и кислорода в топливных ячейках, генерирующих энергию.

Стоит отметить, что с новым водородным поездом не всё так благополучно, как кажется на первый взгляд. Для транспортировки водорода используется грузовик на дизельном топливе — в будущем газ рассчитывают получать на месте заправки. Кроме того, СМИ уже задумываются, сколько всего выбросов отправилось в атмосферу в ходе его доставки в Канаду из Европы. Впрочем, поезд, по крайней мере, не придётся возвращать — после сентября его начнут тестировать в других городах Северной Америки. В будущем не исключается распространение такого транспорта во многих американских регионах. Считается, что такие экобезопасные поезда благодаря использованию «зелёных» технологий смогут с запасом компенсировать экологический ущерб, наносимый в ходе доставки к ним водорода и транспортировки самих поездов через Атлантику.

Железные дороги были и остаются одними из сильнейших загрязнителей окружающей среды. Поэтому перевод подвижного состава на экологические виды топлива обязателен для соблюдения «зелёной» повестки. В идеальном случае транспорт под эти цели надо проектировать с нуля, но замена двигателей на «чистые» — это тоже рабочий вариант и главное, что он может быть реализован в кратчайшие сроки.

Источник изображений: CRRC

Китайские СМИ сообщают, что в филиале Датун государственного производителя China Railway Rolling Stock Corporation (CRRC) завершена модернизация первого дизельного локомотива с заменой «ископаемого» двигателя на водородный. Точнее, локомотив получил электрический двигатель и водородные топливные ячейки, в которых легчайший газ при взаимодействии с кислородом превращается в электричество и водяной пар.

На одной заправке модернизированный локомотив может двигаться до 190 часов — это больше недели в пути, а на саму заправку необходимы два часа. Другая выгода от использования водородных ячеек заключается в том, что обслуживание и эксплуатация водородных локомотивов обещает быть в два раза дешевле дизельных.

Китай может довольно быстро перевести дизельные локомотивы на водородное топливо. По оценкам специалистов, модернизировать можно будет до 90 % локомотивов из парка порядка 7800 штук. Это почти третья часть от всего подвижного состава в Китае. Экологический эффект обещает быть колоссальным.

Всё это хозяйство и водородный автомобильный транспорт потребует выработки соответствующих объёмов водородного топлива. Сегодня водород в основном производится методами, сопровождающимися вредными выбросами — это переработка нефти, угля и сопутствующая добыча. Более экологически чистые способы — получение водорода с помощью электричества с АЭС и из биомассы. Совсем чистые — электролиз с использованием мощностей солнечных и ветряных электростанций. Китайские железнодорожники рассчитывают своими силами организовать производство «зелёного» водорода в объёме до 200 тыс. т к 2025 году.

Новый водородный состав

Параллельно разрабатываются абсолютно новые локомотивы, сразу ориентированные на водородное топливо. Такая новинка была представлена зимой этого года. Современный четырёхвагонный водородный пассажирский поезд может проезжать на одной заправке до 600 км. В Германии подобный пилотный состав был запущен в 2018 году и летом 2022 года принят в эксплуатацию. За четыре года он проехал более 220 тыс. км и хорошо себя зарекомендовал. Есть подозрение, что китайцы спроектировали водородный четырёхвагонный пассажирский состав с прицелом на европейский рынок, но пока там правит бал французская компания Alstom.

Компании Natilus и ZeroAvia объединили усилия для разработки грузового беспилотника в виде летающего крыла на водородном двигателе. Форма планера Natilus Kona выглядит так, словно она сошла с изображений будущего авиации. Но привлекает этот проект тем, что он может быть реализован в обозримом будущем, а не через сто или больше лет.

Грузовой дрон Natilus Kona. Источник изображения: Natilus

Сейчас компания Natilus проводит в Калифорнии испытания модели дрона Natilus Kona в масштабе 1:4. Этому предшествовали три года испытания в аэродинамической трубе, пока аэродинамические обводы планера не были доведены до совершенства. Аппарат летает на двигателях внутреннего сгорания и в коммерческой эксплуатации также должен использовать подобные двигатели. В союзе с ZeroAvia дроны Natilus получат двигатели на водородной тяге, что обещает в два раза снизить общие выбросы на каждый килограмм перевозимого ими груза.

Следует сказать, что форма планера «летающее крыло» была выбрана для грузового дрона специально, как наиболее вместительная с точки зрения перевозки грузов. Это же обстоятельство послужит на благо водородным силовым установкам, которые по определению более габаритные (со всеми своими вспомогательными узлами), чем традиционные двигатели на авиационном керосине.

Полномасштабный беспилотный грузовик Kona должен взлететь в 2024 году — его сейчас изготавливают. Размах его крыльев составит 22 м. Он сможет перевозить 3,8 т груза на дальность до 1667 км (на авиационном керосине). Параллельно компания разрабатывает проекты грузовиков Alisio и Nordes грузоподъёмностью 60 и 100 т. Это будут воздушные суда для беспилотных межконтинентальных перелётов.

Компания ZeroAvia, в свою очередь, создаёт для подобных гигантов водородные силовые установки мощностью 2,5 МВт. Решение обещает быть готово к 2026 году. Также компания изучает потенциал криогенных систем на жидком водороде, которые обещают увеличить дальность полета и уменьшить требования к пространству для загрузки топлива.

Первым на грузовые маршруты обещает выйти дрон Natilus Kona в 2025 году или около того. Силовая водородная установка ZeroAvia мощностью 600 кВт уже готова и успешно испытана в полёте, о чём мы сообщали в январе текущего года. Правда, испытания показали, что водородные установки обеспечивают полёт на вдвое более короткие расстояния, так что Natilus придётся либо сократить дальность перелётов, либо уменьшить объём перевозимых грузов, но зато полёты будут с минимальными выбросами парниковых газов, а ради этого стоит преодолевать все трудности.

ФГУП «НАМИ» планирует официально представить водородную версию Aurus Senat с увеличенным запасом хода в конце 2023 года. Презентация авто запланирована в рамках саммита по экологии, который пройдёт в Объединённых Арабских Эмиратах. Об этом сообщило информационное агентство ТАСС со ссылкой на слова генерального директора ФГУП «НАМИ» Фёдора Назарова.

«Мы продолжаем заниматься. Мы, наверное, водородный выставим на планируемом международном саммите по экологии в Эмиратах в конце года. <…> Это Senat будет водородный, но как бы следующая версия, уже не тот. Там уже ячейки другие и он уже в более зрелой версии», — рассказал господин Назаров.

Касательно электрической версии Senat было сказано, что в настоящее время предприятие активно разрабатывает гибридный вариант автомобиля, в котором двигатель внутреннего сгорания напрямую не соединён с колёсами и выступает в качестве генератора. «У нас есть образцы. Последовательный гибрид — это который электрический с двигателем. Только он без прямой связи. Он, получается, подключен только к генератору, а генератор уже заряжает батарейки. То есть это такая электрическая версия с расширенным пробегом», — пояснил господин Назаров.

Напомним, водородный Aurus с запасом хода до 600 км был представлен на выставке «Иннопром» в 2022 году. Уже тогда было сказано, что в авто используется комбинированная электроустановка, в которой совмещены тяговый электропривод и электрохимический генератор на водороде. Впервые о водородной версии Aurus Senat было объявлено в ходе презентации серийной версии авто в 2021 году.

В беседе с журналистами господин Назаров также рассказал, что ФГУП «НАМИ» начнёт разработку водородной и электрической версий внедорожника Aurus Komendant в 2025 году. Презентация стандартной версии Komendant состоялась в сентябре 2022 года. Основой автомобиля стала единая модульная платформа, а его выпуск осуществляется на заводе Aurus в особой экономической зоне «Алабуга».

Известный автоконцерн Honda намерен превратить старые топливные ячейки для электромобилей своего производства в резервные источники питания дата-центров. Хотя компания отказалась от выпуска машин Clarity на водородных топливных элементах, некоторые старые топливные ячейки из машин этой модели теперь заработают снова — теперь в ЦОД к югу от Лос-Анджелеса. Пока речь идёт лишь о «доказательстве концепции», но в будущем компания намерена найти технологии коммерческое применение, причём такие «зелёные» элементы питания будут применять не только в ЦОД.

Источник изображения: Honda

Известно, что бывшие в употреблении водородные ячейки, генерирующие с помощью электрохимической реакции электроэнергию, ещё поработают для обеспечения электричеством серверов в дата-центре самой компании. Ранее Honda полагалась на дизельные резервные генераторы.

Впрочем, как сообщает TechCrunch, технология оказалась не такой безопасной, как могла бы быть. Компания признала, что использует не «зелёный» водород, что означает, что как минимум часть газа была получена с помощью ископаемого топлива. Хотя водородные топливные ячейки сами по себе относительно экобезопасны и, помимо электричества, выделяют только воду и тепло, косвенно они тоже причастны к загрязнению окружающей среды, поскольку большая часть водорода сегодня поступает из «грязных» источников и требует специальной инфраструктуры для доставки водорода на места — именно поэтому многие автоконцерны не верят в водородные технологии для автопромышленности.

Впрочем, Honda не намерена полностью отказываться от водородного транспорта и использование топливных ячеек в ЦОД, наоборот, в некоторой степени, служит рекламой водородных технологий в преддверии появления топливных ячеек нового поколения, разработанных совместно с General Motors. По данным автоконцерна, следующее поколение её топливных элементов будет применяться в модели на базе Honda CR-V и будет подготовлено к 2024 году.

Также компания планирует использовать новые ячейки и в качестве резервных генераторов электроэнергии, но для них, как утверждается, будет применяться только «зелёный» водород, добытый с помощью возобновляемой энергии. Помимо использования в ЦОД, генераторы смогут применять в качестве дополнительного источника питания даже промышленные предприятия в моменты пиковых нагрузок на электросеть.

«Доказательство концепции», как ожидается, должно будет вырасти в новую бизнес-модель, поскольку пилотный проект — удобный повод поговорить с СМИ о водородных технологиях вообще. Хотя рынки автомобилей захватывают электрические машины, Honda, похоже, заинтересована в сохранении водорода в повестке дня. В январе сообщалось, что Honda Motors создала подразделение, специализирующееся на электромобилях, как с аккумуляторными, так и с водородными топливными элементами.