В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики

Электромобиль — не единственная возможность снизить выбросы до нуля. Теоретически очень привлекательны топливные элементы. Они аналогичны аккумуляторам в том, что генерируют электричество за счет химических реакций. У них также нет движущихся частей. Однако, в отличие от аккумулятора, который необходимо подзаряжать от внешнего источника электричества, и одноразовой химической батареи топливный элемент вырабатывает электричество, потребляя газообразный водород. Это своего рода батарея с газовым резервуаром. В топливном элементе происходит электрохимическая реакция водорода и кислорода, в результате которой образуются электричество и вода. Что немаловажно, топливные элементы могут конкурировать с жидким топливом по удельному энерговыделению.

Впервые водород и топливный элемент привлекли серьезное внимание автопроизводителей после выпуска Калифорнией в 1990 г. директивы о нулевых выбросах. Honda, Toyota и GM с тех пор являются приверженцами топливных элементов.

Однако внедрение топливных элементов сопряжено с серьезными сложностями. Сами топливные элементы — устройства, которые преобразуют водород или другой исходный химический материал в электричество, — дороги и требуют значительных инвестиций и прорывов для коммерциализации. Согласно одной оценке, чтобы топливные элементы стали экономически выгодными, их цену нужно снизить в 20 раз[755].

Дорог и водород, который сегодня используется главным образом на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах. В чистом виде водород в природе не встречается. Его необходимо извлекать из чего-то. Сегодня водород получают в основном из природного газа, а теоретически его можно производить при помощи атомной энергии. Хранить и транспортировать водород для автомобилей технически сложно и дорого. Также необходимы существенные инвестиции в станции заправки водородом.

Будучи губернатором Калифорнии, Арнольд Шварценеггер с помпой открыл сеть станций заправки водородом, которые он окрестил «калифорнийской водородной магистралью к экологически чистому будущему». Однако на деле эта магистраль ушла не так далеко. К 2012 г. в штате насчитывалось всего 14 станций заправки водородом. Тем не менее в 2015 г. Toyota планирует выпустить в продажу свою модель Mirai на водородных топливных элементах как в США, так и в Японии, хотя и в весьма ограниченном количестве [756].

Еще один возможный вариант — топливный элемент на природном газе, а не на водороде, так называемый твердооксидный топливный элемент. Однако некоторые считают, что топливные элементы на природном газе больше подходят для стационарных установок, например для автономных генераторов, а не для автомобилей.

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ

Потенциальным конкурентом EV является NGV — автомобиль, работающий на природном газе. Этот автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, в котором в качестве топлива используется не бензин или дизельное топливо, а природный газ.

Хотя природный газ стоит значительно дешевле, чем бензин, автомобили, работающие на природном газе, составляют всего 1 % от общего числа легковых автомобилей в мире. Это в основном такси и другие машины в Азии и в Латинской Америке. Не так давно резкое увеличение объема продаж NGV наблюдалось в Италии в результате введения налоговых льгот. В США NGV составляют менее 0,1 % от общего числа автомобилей на дорогах[757].

Существенное увеличение количества NGV связано с серьезными сложностями, даже если не брать в расчет стоимость переоборудования бензинового автомобиля или изготовления автомобиля, работающего на природном газе. На создание сети станций заправки природным газом требуются миллиарды долларов. Из-за меньшей удельной энергоемкости природного газа автомобили, работающие на нем, имеют меньший пробег до заправки. Также у автомобиля, работающего на природном газе, уменьшается объем багажника, поскольку баллон для природного газа больше бензобака. К тому же NGV должен конкурировать с все более топливосберегающими, удобными традиционными автомобилями и с пользующимися значительной политической поддержкой автомобилями, работающими на биотопливе, и электромобилями.

Одним из возможных рынков для NGV являются централизованные парки такси, грузовиков и автобусов, которые ездят на относительно небольшие расстояния и которые можно легко и с небольшими затратами заправлять на центральной базе. Еще один возможный рынок — грузовики для дальних перевозок, которые могут работать на сжиженном природном газе (LNG). Но здесь свои сложности — потребность в терминалах для заправки LNG, более высокая стоимость грузовиков, работающих на LNG, и низкая удельная энергоемкость LNG по сравнению с дизельным топливом. Это также ограничивает вторичный рынок таких грузовиков, который имеет важное значение для бизнеса их владельцев. Пока что только в двух странах, США и Китае, количество грузовиков для дальних перевозок, работающих на природном газе, растет.

В России разница цен нефти и природного газа также может способствовать распространению автомобилей, работающих на газе.

АВТОМОБИЛИ БУДУЩЕГО