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

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 раз²⁷.

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 водородом²⁸.

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 дорогах²⁹.

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.

Вместе с тем революция в сфере добычи сланцевого газа и последовавшее за ней значительное снижение цен на газ в Северной Америке создают стимул для использования природного газа в качестве транспортного топлива. Уже идет разработка новых двигателей для грузового транспорта, и прорабатываются возможности строительства сетей станций для заправки сжиженным природным газом на основных транспортных магистралях.

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

Автомобили будущего

Электромобили, гибриды, автомобили на биотопливе, автомобили на природном газе, автомобили с более эффективным двигателем внутреннего сгорания, автомобили на топливных элементах в перспективе – соперничество за статус «автомобиля будущего» снова в разгаре. Не исключено, что это будет не «автомобиль», а «автомобили будущего». Предыдущее состязание, развернувшееся столетие назад, безоговорочно выиграл автомобиль с двигателем внутреннего сгорания по таким параметрам, как стоимость, удобство, технические характеристики и пробег. Но в этот раз победителей может быть несколько – разные автомобили для разных целей.