Водородные авто – транспорт будущего, но пока их мало. В чем их недостатки и что в Украине

Водород как топливо первоначально использовался только для движения космических ракет. Сегодня этот тип технологии интенсивно усовершенствуется – его можно использовать в автобусах, автомобилях, мотоциклах и кораблях. Но автомобильные концерны пока не спешат переходить на массовый выпуск электромобилей с водородными топливными элементами (fuel cell electric vehicles, FCEV).

Тому немало причин – цены, неразвитая инфраструктура, опасность производства топлива для окружающей среды.

Liga.Tech рассказывает, как устроен водородный автомобиль, в чем проблема с инфраструктурой и какова ситуация с водородными авто в Украине.

Какие авто уже есть в серии

Водородные авто уже существуют, но большинство моделей есть только в виде концепта, и лишь некоторые выпускаются серийно.

Автомобили на водороде разрабатывают Honda, Toyota, Mercedes-Benz и Hyundai – у этих компаний уже есть готовые транспортные средства. Остальные показывают пока только концепты. Среди них — BMW, которая в 2007 году выпустила партию из 100 экспериментальных "водородных" моделей, так и оставшихся экспериментом, и Lexus.

В серию запущены пока только Toyota Mirai, Hyundai Nexo и Honda Clarity. Их можно приобрести в США и Европе.

Преимущества и недостатки водородных машин

Автомобили, работающие на водородном топливе, не выбрасывают в воздух углекислый газ, а значит, не вредят окружающей среде и не способствуют глобальному потеплению. Кроме того, у таких авто двигатель работает бесшумно, заправка более быстрая, чем у электромобилей, а запас хода составляет до 500-600 км, что также больше, чем у электрических авто.

Даже если сравнивать водород с бензином (цена одного километра пути почти одинакова), стоит обратить внимание на высокую стоимость водородных автомобилей. Переплачивая за электрокар можно рассчитывать на экономию в будущем. Переплата же за машину с водородным двигателем не окупится.

Еще один немаловажный момент, влияющий на распространенность FCEV, – неразвитая инфраструктура заправок. Проблему с ними уже решают правительства разных стран – Китая, Японии, Германии.

В Китае к 2030 году планируется установить более 1000 водородных станций. Сегодня КНР является мировым лидером по производству водорода, и на ее долю приходится треть мирового производства.

В ЕС к 2030 году на дороги уже выедут 100 000 грузовиков на водороде и для них будет построено 1500 водородных заправок, такой план озвучил президент Hydrogen Europe Валери Буйон-Дельпорте. И это не просто планы стартапа, а реальная программа, которую поддерживают 62 компании по производству автомобилей, комплектующих и водородных топливных элементов.

Прогнозируется, что на водород и полученное из водорода синтетическое топливо будет приходиться 2% общего спроса энергии в транспортной сфере в 2030 году, 13% – в 2040 году и 25% – в 2050 году. К сожалению, темпы наращивания производства зеленого водорода ограничены. Это топливо будет в дефиците еще долго, поэтому зеленая промышленная политика должна это учитывать.

Сверххолодное топливо. Особенности заправки водородом

Водородные авто заправлять сложнее, чем обычный транспорт. Заправка производится газом в сжатом или сжиженном состоянии. При этом водород уменьшается в объеме почти в 850 раз, температура в жидком виде достигает –259°C, а давление газа – 350 или 700 атмосфер.

На большинстве заправок топливо продается в газообразном состоянии. Жидкость встречается только на 10% станций. Время заправки водородным топливом составляет около пяти минут. Приблизительно столько же тратится на наполнение полного бака бензинового транспорта. 

В мире существует несколько типов водородных заправочных станций – это мобильные, стационарные и домашние. Большинство стационарных находятся в Канаде и США, Китае, Японии и Германии, они принадлежат крупным компаниям. Домашняя заправка может производить до 1000 кг чистого водорода в год – достаточно для ежедневной заправки от одного до пяти автомобилей. Газ в ней производится методом гидролиза воды в ночное время, чтобы не создавать резких скачков напряжения в электросети.

Сколько будет стоить заправка

Рыночная стоимость водорода в Европе сейчас составляет около 9-10 евро за килограмм, это примерно 45 евро для полного бака автомобиля Toyota Mirai.

При запасе хода 500 км сумма выходит на уровне 9 евро на 100 км. Учитывая, что стоимость бензина на европейских заправках около 1,3-1,35 евро, потребление водородного авто примерно соответствует среднему расходу седана с бензиновым мотором 1,5-2 литра в комбинированном режиме. 

Это немного – но только если не сравнивать с электромобилями. При использовании электродвигателей владелец автомобиля Tesla Model S или гибридной Toyota Prius потратит около 2,5 евро на то же стокилометровое расстояние. Поэтому пока цена на водород для автомобилей не снизилась хотя бы до 25-30 евро за полный бак, преимущество останется за электрокарами.

Водород в коммерческих перевозках

Одна из причин, почему автомобили на топливных элементах являются хорошим вариантом для рынка коммерческих грузовиков, – время их дозаправки составляет всего около 10–15 минут. Запас хода такого транспорта составляет около 800 километров, что на 50-100% больше, чем у электромобилей с литиевыми батареями.

Совместную разработку водородных топливных элементов для грузовиков ведут Daimler и Volvo. Водородные грузовики на электротяге также представила Scania. 

По прогнозам экспертов Berylls Strategy Advisors, на которые ссылается Reuters, к 2030 году каждый десятый грузовик, продаваемый в Европе, будет ездить на водороде. При этом авторы прогноза предупреждают, что доля грузовиков на водородном топливе может увеличиться, если ускорить развитие инфраструктуры.

Украинские реалии. Миллиарды инвестиций

В начале сентября 2021 года Украинский водородный совет сертифицировал первый в стране водородный автомобиль, сейчас в Украине уже две такие машины (но владельцы машин пока заправляют их в Польше). В ассоциации ожидали, что первая водородная заправка должна появиться в Украине в 2022 году. Но так пока и не появилась.

В конце мая 2021 года в Брюсселе вице-президент Еврокомиссии Франс Тиммерманс презентовал план развития водородной отрасли до 2030 года под названием Green Hydrogen Investment and Support Report. 

Согласно Green Hydrogen Initiative 2x40 gigawatt для Украины должно было быть выделено создание 10 ГВт новых мощностей по производству "зеленого" водорода. Планировалось дополнительных 11 ГВт ветростанций и 11 ГВт солнечных станций с фактором загрузки не менее 4000 часов в год. Они позволили бы питать электролизеры мощностью 10 ГВт.

Первые шаги по развитию системы транспортировки и хранения водорода в Украине уже предпринимаются. Компании Нафтогаз и Укртрансгаз, в свою очередь, уже присоединились к инициативе H2EU+Store. Она предусматривает производство зеленого водорода по восстановительной энергетике на западе Украины с возможностью его хранения в украинских газохранилищах. В будущем планируется экспорт этого топлива по газопроводам в ЕС, закачка его в подземные хранилища Австрии и реализация потребителям Центральной Европы.

В июне 2022 года Нафтогаз Украины заключил соглашение с канадским энергетическим разработчиком Symbio Infrastructure (Symbio) на закупку сжиженного природного газа (LNG) и зеленого жидкого водорода (LH2) из Квебека, Канада. Учитывая время получения разрешений от регулирующих органов, начало работы проектов Symbio запланировано на 2027 год.

Но на эти планы повлияла война. Есть обсуждения и меморандумы, но пока это направление движется очень медленно.