Водневі авто – транспорт майбутнього, але поки їх мало. В чому їх недоліки та що в Україні

Водень як паливо спочатку використовувався лише для руху космічних ракет. Сьогодні цей тип технології інтенсивно вдосконалюється – його можна використовувати в автобусах, автомобілях, мотоциклах та кораблях. Але автомобільні концерни поки не поспішають переходити на масовий випуск електромобілів із водневими паливними елементами (fuel cell electric vehicles, FCEV). 

Тому є чимало причин – ціни, нерозвинена інфраструктура, небезпека виробництва палива для довкілля.

Liga.Tech розповідає, як влаштоване водневе авто, у чому проблема з інфраструктурою та яка ситуація із водневими авто в Україні.

Які авто вже є в серії

Водневі автівки вже існують, але більшість моделей є тільки у вигляді концепту, і лише деякі випускаються серійно.

Авто на водні розробляють Honda, Toyota, Mercedes-Benz та Hyundai – у цих компаній вже є готові транспортні засоби. Інші показують поки що лише концепти. Серед них — BMW, яка у 2007 році випустила партію зі 100 експериментальних "водневих" моделей, які так і залишилися експериментом, і Lexus.

У серію запущені поки що лише Toyota Mirai, Hyundai Nexo і Honda Clarity. Їх можна придбати у США та Європі.

Переваги та недоліки водневих машин

Автомобілі, які працюють на водневому паливі, не викидають у повітря вуглекислий газ, а отже, не шкодять навколишньому середовищу і не сприяють глобальному потеплінню. Окрім того, у таких авто двигун працює безшумно, заправка швидша, ніж в електромобілів, а запас ходу становить до 500-600 км, що також більше, ніж в електричних авто. 

Навіть якщо порівнювати водень з бензином (ціна одного кілометра шляху майже однакова), варто звернути увагу на високу вартість водневих автомобілів. Переплачуючи за електрокар, можна розраховувати на економію у майбутньому. Переплата ж за машину з водневим двигуном не окупиться.

Ще один важливий момент, що впливає на поширеність FCEV, – нерозвинена інфраструктура заправок. Проблему з ними вже вирішують уряди різних країн – Китаю, Японії, Німеччини.

У Китаї до 2030 року планується встановити понад 1000 водневих станцій. Сьогодні КНР є світовим лідером із виробництва водню, і на її частку припадає третина світового виробництва.

В ЄС до 2030 року на дороги уже виїдуть 100 000 вантажівок на водні і для них збудують 1500 водневих заправок, такий план озвучив президент Hydrogen Europe Валері Буйон-Дельпорте. І це – не просто плани стартапу, а реальна програма, яку підтримують 62 компанії з виробництва автомобілів, комплектовання та водневих паливних елементів.

Прогнозується, що на водень і одержане з водню синтетичне паливо припадатиме 2% від загального попиту енергії у транспортній сфері у 2030 році, 13% – у 2040 році та 25% – у 2050 році. На жаль, темпи нарощування виробництва зеленого водню обмежені. Це паливо буде в дефіциті ще довгий час, тому зелена промислова політика має це враховувати. 

Надхолодне паливо. Особливості заправки воднем

Водневі авто заправляти складніше, ніж звичайний транспорт. Заправка виконується газом у стислому або зрідженому стані. Водночас водень зменшується в обсязі майже в 850 разів, температура в рідкому вигляді досягає -259°C, а тиск газу – 350 або 700 атмосфер.

На більшості заправок паливо продається у газоподібному стані. Рідина зустрічається лише на 10% станцій. Час заправки водневим паливом становить близько пʼяти хвилин. Приблизно стільки ж витрачається на заповнення повного бака бензинового транспорту. 

У світі існують кілька типів водневих заправних станцій – це мобільні, стаціонарні та домашні. Більшість стаціонарних розташовані в Канаді та США, Китаї, Японії та Німеччині, вони належать великим компаніям. Домашня ж заправка може виробляти до 1000 кг чистого водню на рік – достатньо для щоденної заправки від одного до пʼяти автомобілів. Газ у ній виробляється методом гідролізу води в нічний час, щоб не створювати різких стрибків напруги в електромережі.

Скільки коштуватиме заправка

Ринкова вартість водню в Європі зараз становить близько 9-10 євро за кілограм, це приблизно 45 євро для повного бака автомобіля Toyota Mirai.

За запасу ходу 500 км сума виходить лише на рівні 9 євро на 100 км. Враховуючи, що вартість бензину на європейських заправках близько 1,3-1,35 євро, споживання водневого авто приблизно відповідає середній витраті седана з бензиновим мотором 1,5-2 літри в комбінованому режимі. 

Це небагато – але тільки якщо не порівнювати з електромобілями. У разі використання електродвигунів власник автомобіля Tesla Model S або гібридної Toyota Prius витратить близько 2,5 євро на ту саму стокілометрову відстань. Тому поки ціна на водень для автомобілів не знизилася хоча б до 25-30 євро за повний бак, перевага залишиться за електрокарами.

Водень в комерційних перевезеннях

Одна з причин, чому автомобілі на паливних елементах є хорошим варіантом для ринку комерційних вантажівок, – час їх дозаправки становить лише близько 10–15 хвилин. Запас ходу такого транспорту становить близько 800 кілометрів, що на 50-100% більше, ніж в електромобілів з літієвими батареями.

Спільну розробку водневих паливних елементів для вантажних автомобілів ведуть Daimler та Volvo. Водневі вантажівки на електротязі також представила Scania. 

За прогнозами експертів Berylls Strategy Advisors, на які посилається Reuters, до 2030 року кожна десята вантажівка, що продається в Європі, їздитиме на водні. Водночас автори прогнозу попереджають, що частка вантажівок на водневому паливі може збільшитися, якщо прискорити розвиток інфраструктури.

Українські реалії. Мільярди інвестицій

На початку вересня 2021 року Українська воднева рада сертифікувала перший у країні водневий автомобіль, наразі в Україні вже дві такі машини (але власники машин поки заправляють їх в Польщі). В асоціації очікували, що перша воднева заправка мала з’явитися в Україні в 2022 році. Але так поки й не з’явилась.

Наприкінці травня 2021 року в Брюсселі, віцепрезидент Єврокомісії Франс Тіммерманс презентував план розвитку водневої галузі до 2030 року під назвою – Green Hydrogen Investment and Support Report. 

Відповідно до Green Hydrogen Initiative 2x40 gigawatt для України мало бути виділено створення 10 ГВт нових потужностей з виробництва "зеленого" водню. Планувалось додаткових 11 ГВт вітростанцій та 11 ГВт сонячних станцій, з фактором завантаження не менше 4000 годин на рік. Вони б дозволили живити електролізери потужністю 10 ГВт. 

Перші кроки для розвитку системи транспортування та зберігання водню в Україні вже робляться. Компанії Нафтогаз і Укртрансгаз своєю чергою вже приєдналися до ініціативи H2EU+Store. Вона передбачає виробництво зеленого водню з відновлювальної енергетики на заході України з можливістю його зберігання в українських газосховищах. У майбутньому планується експорт цього палива газопроводами до ЄС, закачування його до підземних сховищ Австрії та реалізація споживачам Центральної Європи.

В червні 2022 року Нафтогаз України уклав угоду з канадським енергетичним розробником Symbio Infrastructure (Symbio) на закупівлю скрапленого природного газу (LNG) та зеленого рідкого водню (LH2)  з Квебеку, Канада. З огляду на час на отримання дозволів від регулювальних органів, початок роботи проєктів Symbio заплановано на 2027 рік.

Але на всі ці плани вплинула війна. Є обговорення і меморандуми, та поки цей напрям рухається дуже повільно.