Те, що на зміну автомобілям з ДВС прийде чистий транспорт - очевидно. Але який? Сьогодні намітилося дві основні світові тенденції екологічних авто - електромобілі і транспорт на водневих паливних елементах. AUTO-Consulting проаналізував переваги та перспективи останнього. У тому числі і для нашої економіки.
Світова преса щодня присвячує десятки, а то і сотні статей використанню водню в якості палива на транспорті. На дослідження і розробку водневих технологій виділяються мільярди доларів. І хоча в нашій країні водневий транспорт - це екзотика, Україна, виявляється не стоїть осторонь від цього всесвітнього тренда. Причому, про це AUTO-Consulting дізнався не від наших чиновників, а з блогу старшого партнера і засновника Blumberg NEF Майкла Лібрейха.
Сам блог більше нагадує серйозний аналітичний звіт з макроекономіки, тому AUTO-Consulting виділив з нього ті моменти, які безпосередньо стосуються транспорту та України.
Перспективи
Водневі технології в транспорті голосно заявили про себе ще в минулому столітті. Перша енергетична криза 1970-х показала залежність світової економіки від видобутку нафти і газу, і водень здався чудовою альтернативою. Адже це - найпоширеніший елемент у Всесвіті. Зараз увагу до водню знову підвищився, в зв'язку з боротьбою за екологію. Адже при спалюванні водню утворюється лише вода. А значить - навколишнє середовище не страждає.
Крім того, що водень найпоширеніший елемент у Всесвіті, у нього маса інших переваг. Його можна проводити скрізь, де є електрика і вода. Він може виробляти тепло або електрику. Його можна проводити, зберігати, транспортувати та застосовувати без токсичного забруднення або викидів CO2. Він несе в три рази більше енергії на одиницю ваги, ніж бензин, дизельне паливо або авіаційне паливо. Він може видавати потужність з ККД 60% за рахунок паливного елемента, який також може працювати в зворотному напрямку. Його можна перекачувати з тією ж швидкістю, що і рідкі вуглеводні. І він горить при такій же температурі, як і природний газ.
Не випадково, натхненні цими показниками, багато країн розробили спеціальні програми підтримки та розвитку водневих технологій. І передрікали йому блискуче майбутнє. У 2003 році Європейська платформа технологій водню і паливних елементів, підтримувана ЄС, прогнозувала, що до 2020 року на дорогах Європи з'явиться 5 мільйонів водневих автомобілів. При цьому 5% транспортного палива замінить водень. Японія була націлена на створення 5 мільйонів автомобілів на паливних елементах до 2020 року. Колишній президент США Джордж Буш заявив, що до 2010 року автомобілі на паливних елементах будуть конкурентоздатні з автомобілями з двигуном внутрішнього згоряння, і до 2040 року потреба в нафті у США скоротиться на 11 мільйонів барелів на день.
Недоліки
Сьогодні всі ці програми виглядають науковою фантастикою. З тієї простої причини, що у водню, крім переваг, є і недоліки. Для виробництва чистого водню потрібна енергія. Для його зберігання - необхідно стиснення до 700-кратного атмосферного тиску, охолодження до мінус 253 градусів Цельсія або поєднання з органічною хімічною речовиною або гидридом металу. Він несе чверть енергії на одиницю об'єму природного газу, будь то зріджений або газоподібний, при будь-якій заданій температурі і тиску. Паливні елементи та інше обладнання, призначене для використання водню, має безліч рухомих частин, які потребують обслуговування. Водень може зробити метал крихким, він вислизає через найменші щілини. І водень дійсно вибухонебезпечний.
Саме тому, сьогодні на дорогах усього світу знаходиться менше 20 000 автомобілів з водневими паливними елементами (H2FC). Вони, в значній мірі обслуговуються приблизно 400 водневими заправними станціями, які майже повністю фінансуються державою.
Водневі авто і електрокари
Сьогодні на світовому ринку представлені всього три комерційні водневі моделі: Toyota Mirai, Hyundai Nexo і Honda Clarity. І у них, за даними пана Лібрейха, не більший запас ходу, ніж у електромобілів з акумулятором (EV) приблизно такого самого розміру. Вони не легші. У них менше місця для багажу (його "з'їдають" балони з воднем під тиском). У них удвічі менше прискорення і менша максимальна швидкість. І у них більше рухомих частин, що означає більш високі витрати на технічне обслуговування. Крім того, їх ціна до 20% вище, ніж у еквівалентних EV.
Проте, водень не списаних з рахунків. А в зв'язку з європейською "Зеленою програмою" цей напрямок отримав друге дихання.
До слова, буквально днями Toyota піднесла модифікований Mirai Папі Франциску в подарунок від Конференції католицьких єпископів Японії (CBCJ). Розмір папамобіля - 5,1 метра, висота - 2,7 метра.
Електродвигун має потужність 152 к.с. і 335 Нм крутного момента. Стек паливних елементів заряджає нікель-металогідридною батарею ємністю 1,6 кВтг. З двома паливними баками з воднем пробіг становить понад 500 км.
Звичайно, електрокари теж не ідеальні. Але більшість власників EV заряджають їх вдома або на роботі, намагаючись виключити регулярні поїздки на заправку. А в нечастих більш тривалих поїздках пристрої швидкої зарядки можуть збільшити запас ходу на 250-300 км за 20 хвилин.
Тому, вважає Лібрейх, більшість автовиробників відмовилися від своїх програм H2FC. Це і Mercedes-Benz, і Ford і GM. А VW практично повністю зорієнтувався на EV (хоча і продовжує програму паливних елементів з одним позашляховиком Audi в розробці на 2023 рік). Навіть Honda і Toyota, впродовж кількох десятиліть які були флагманами автомобілів H2FC, тепер борються за прискорений випуск зарядних гібридів і чисто електричних моделей. Адже, на думку Майкла Лібрейха, водневі автомобілі вдвічі менш ефективні, ніж EV. І це не тільки автомобілі, а й міські автобуси, автофургони, вантажні автомобілі, службові та промислові автомобілі. Фактично, майже все, що не проїжджає понад 700 км без зупинки, краще як EV, ніж як H2FC. Але і тут є ще один момент. За новими правилами ЄС, поки у вантажівок є водії, вони повинні зупинятися на перерви в 45 хвилин кожні 4,5 години. В цей час електричні вантажівки можна заряджати.
Щоб перевірити ефективність водневих вантажівок на великих відстанях, Hyundai поставив свої перші 10 вантажівок на паливних елементах для тестування клієнтами комерційного парку в Швейцарії. Kenworth тестує вантажівку на паливних елементах з 2017 року. Toyota і Hino спільно працюють над вантажівкою на паливних елементах. Цим також займаються Daimler і Volvo. Але поки питання відкрите. Не виключено, що ми отримаємо позитивну відповідь, коли вантажівки стануть автономними. Це ж можна сказати про автобуси далекого прямування і поїздах. Що стосується авіації та судноплавства, то перспективи для водню виглядають тут набагато більш багатообіцяючими.
Проте, Воднева рада - швидкозростаюча асоціація найбільших промислових компаній, що просувають водень, як і раніше бачить, що до 2030 року кожен 12-й автомобіль, проданий в Каліфорнії, Німеччини, Японії і Південної Кореї, буде працювати на водні. А загальний обсяг продажів водневих авто складе 13 млн. Шт. І вони будуть заправлятися на 10 тис. Водневих АЗС.
На користь водню говорить і те, що оскільки його можна виробляти в будь-якому місці, ніякий картель ОПЕК, або його потенційний наступник, ніколи не зможе маніпулювати поставками або ціною. І це - має значення для України, зробивши її незалежною від постачань нафти, газу, дизпалива і бензину.
Гроші
І трохи про гроші. За даними Bloomberg NEF, на реалізацію водневих програм в світі виділяються величезні кошти. Зокрема, на збільшення потужності електролізерів в ЄС з нинішніх 60 МВт до 6 ГВт до 2024 року і до 40 ГВт до 2030 року буде потрібно від 24 до 42 мільярдів євро. Підтримка цих електролізерів відновлюваною енергією зажадає витрат в 220-340 мільярдів євро на 80-120 ГВт нової сонячної і вітрової генерації. Є ще 11 мільярдів євро, щоб переобладнати половину існуючих станцій, що працюють на викопному паливі, з улавливанием і зберіганням вуглецю; і 65 мільярдів євро на водневі станції транспортування, розподілу, зберігання і заправки. Загальна сума становить від 320 до 458 мільярдів євро. Частина фінансування буде надходити з фонду "Зеленої програми", на яку в ЄС обіцяли виділити 1 трильйон євро з власного бюджету. Дві третини - у вигляді грантів і одну третину - у вигляді позик.
Однак, за прогнозами Лібрейха, воднева стратегія може привести до подвоєння попиту на електроенергію в Європі, подвоєння її енергопостачання, подвоєння її потужностей з розподілу електроенергії та створення мережі водневих трубопроводів у всій ЄС. Goldman Sachs прогнозує доступний ринок зеленого водню в Європі до 2050 року вартістю 2,2 трильйона євро в рік. Bank of America екстраполюють загальні глобальні інвестиції в інфраструктуру, пов'язану з воднем, в розмірі 11 трильйонів доларів до 2050 року. В результаті всього цього, Bloomberg NEF оцінює, що до 2050 року, зелений водень буде доступний за ціною від 0,8 до 1,0 долара за кілограм. А, можливо, і дешевше.
Ось чому Німеччина планує імпортувати як чисту електроенергію, так і екологічно чистий водень. А Hydrogen Europe запропонувала план «2 × 40». Це означає, що 40 ГВт потужності електролізера до 2030 р буде створюватися в ЄС. А ще 40 ГВт, за даними Bloomberg NEF, - в Північній Африці і Україні.
Ми вже майже втратили можливість випускати (збирати) електромобілі та акумулятори. Хоча, в уряді стверджують, що вона ще є. Тепер в України з'явився шанс раціонально вписується в світовий водневий процес. Для довідки: за даними AUTO-Consulting, на сьогоднішній день в Україні офіційно не зареєстровано жодного водневого автомобіля.
Джерело