Атомно-водородный газобаллонный электромобиль: фантазии и реальность

Колесное транспортное средство с системой топливных элементов (ТСТЭ) представляет собой симбиоз газобаллонного автомобиля (ГБА) и электромобиля (ЭМ). Привод такого автомобиля электрический, а система хранения энергии на борту предназначена для использования водородного топлива в сжатом, сжиженном или химически связанном состоянии. Электроэнергия на автомобиле вырабатывается с использованием системы топливных элементов (ТЭ), основанной на явлении протонной проводимости специальных полимерных мембран. Так что формально ТСТЭ можно назвать протономобилем. Официальное определение ТСТЭ дано в ГОСТ Р 56188.1-2014/IEC/TS 62282-1:2010 «Технологии топливных элементов. Часть 1. Терминология», п. 3.51 «Транспортное средство на топливных элементах, ТСТЭ (fuel cell vehicle): Электрическое транспортное средство, в котором энергетическая система на топливных элементах подает питание на электродвигатель для приведения транспортного средства в движение». Следует обратить внимание, что указанный национальный стандарт идентичен IEC/TS 62282-1:2010.

Сентябрь 2019 года оказался насыщенным по части интересной информации в сфере водородных технологий и топливных элементов. C 3 по 7 сентября 2019 года в МВЦ «Крокус Экспо» проходила международная выставка коммерческого автотранспорта Comtrans 2019. Казалось бы, большой профессиональный автомобильный праздник. Но не так все просто. Знаковым событием оказалось присутствие на выставке не только типичной продукции автопрома, но и автокомпонентов для водородных транспортных средств будущего. На рис. 1 представлены общий вид и некоторые характеристики указанных автокомпонентов, соответствующие самым высоким международным стандартам в области водородных технологий и топливных элементов.

Производит приятное впечатление то, что эти новинки готовятся к производству компанией Faurecia уже в 2020 году.

Faurecia – международная компания, одна из лидирующих технологичных автомобильных компаний в мире – представлена в России производственными площадками в городах Тольятти, Санкт-Петербург, Калуга и Луга. На рынке России компания работает с 2005 года, планомерно развивая собственные производственные мощности и наращивая долю в сегменте систем и компонентов для автомобильной промышленности.

Другое знаковое событие состоялось 12 сентября 2019 года в Торгово-промышленной палате Российской Федерации (ТТП РФ), где при поддержке Фонда развития инновационного предпринимательства собралось представительное водородное сообщество. К теме развития рынка водородной энергетики в России в настоящее время приковано внимание экспертов из различных отраслей народного хозяйства. На это обстоятельство обратили внимание вице-президент ТТП РФ Дмитрий Курочкин и председатель Совета Фонда развития инновационного предпринимательства Екатерина Попова, представляющие организаторов мероприятия.

История развития водородных энергетических технологий в России берет свое начало из далеких 70-х годов прошлого века и задумывалась отцами-основателями как атомно-водородная энергетика, позволяющая перейти к глобальной водородной эре на основе термоядерного синтеза в далекой перспективе.

Надо сказать, что время бурного роста водородной экономики наступило для многих экспертов неожиданно. Еще пять лет назад никто даже представить себе не мог, что технологии топливных элементов выйдут на уровень массового производства. Следует иметь в виду, что на современном этапе производство водорода опирается на технологии переработки природного газа. Природный газ, содержащий главным образом метан, за счет технологии паровой конверсии позволяет получить водород нужной чистоты. Производство водорода при помощи паровой конверсии природного газа сопровождается затратами энергии. Водяной пар при температуре 700–1000° C смешивают с метаном под давлением в присутствии катализатора. При этом половина газа тратится на сам процесс. Чтобы сэкономить природный газ, увеличить выход водорода и снизить нагрузку на окружающую среду, разработаны схемы паровой конверсии метана с подводом тепла от высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов (ВТГР). Проникновение рынка атомной энергетики в «неэлектрические сферы» вполне реальная перспектива, реализация которой с учетом конъюнктуры рынка возможна в самое ближайшее время. Конструктивные особенности таких реакторов позволяют использовать высокотемпературные процессы в различных отраслях промышленности (химия, нефтехимия, нефтепереработка, интенсификация добычи вязкой нефти, металлургия и т. д.), а также для производства водорода в качестве энергоносителя и топлива для транспорта. В настоящее время рынок товарного водорода находится на стадии развития. Решающим фактором для его расширения может стать массовый перевод транспорта на водородное топливо.

Сегодня много говорят о возобновляемых источниках энергии (ВИЭ) и в первую очередь о ветро-водородной и солнечно-водородной энергетике. Это, безусловно, очень перспективное направление, но так или иначе уровень применения ВИЭ на глобальном уровне, с учетом энергоэкономических показателей, не превышает пока еще масштабы развития традиционных энергоисточников. Безусловно, развитие ВИЭ в некоторых странах идет высокими темпами, но может случиться так, что темпы роста этих экологически чистых водородных энергетических технологий не успеют за бурным ростом водородного транспорта и автономной энергетики на основе технологий топливных элементов. В связи с этим настораживает тенденция, направленная на использование низкокалорийных углей для производства «экологически чистого» водорода, имеющая место в Азиатско-Тихоокеанском регионе (АТЭС). В этом случае использование эффективных технологий атомно-водородной энергетики может оказаться более актуальным. Так самым неожиданным образом автомобиль на топливных элементах может превратиться в атомно-водородный газобаллонный электромобиль.

На совместном заседании рабочей группы Комитета Торгово-промышленной палаты Российской Федерации (ТТП РФ) по энергетической стратегии и развитию ТЭК и Фонда развития инновационного предпринимательства 12.09.2019 один из докладов представил вице-президент АО «Русатом Оверсиз» Антон Москвин. Компания АО «Русатом Оверсиз» отвечает за продвижение на зарубежных рынках интегрированного предложения проектов Росатома по сооружению АЭС и центров ядерной науки и технологий. Из доклада следовало, что развитие атомно-водородной энергетики в России рассматривается Росатомом, в качестве перспективного направления как на национальном, так и на глобальном рынке водородной энергетики.

Хочется отметить инициативу Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт), заблаговременно реализовавшего программу имплементации международных стандартов ИСО и МЭК, охватывающих весь спектр производства, хранения и использования водорода в различных видах транспортных средств, включая технологию заправки транспорта водородным топливом. Наличие современных национальных стандартов в сфере водородных технологий и топливных элементов, идентичных международным стандартам ИСО и МЭК, позволит предприятиям страны интегрироваться в международный рынок водородной энергетики на равноправных условиях в самое ближайшее время.

Визитная карточка

Александр Юрьевич Раменский, к.т.н.

Президент Национальной ассоциации водородной энергетики (НАВЭ РФ)

Вице-президент Международной ассоциации водородной энергетики (IAHE)

Председатель технического комитета РОССТАНДАРТА «Водородные технологии» (ТК 029)

h2org.ru