Ставим на водород. Часть 1. Семинар: темы, конспекты и наши планы на 2019 год
В конце ноября прошлого года в Москве прошел семинар «Коммерциализация технологий водородной энергетики в России: соответствие мировым практикам». Его организовали Национальная ассоциация водородной энергетики (НАВЭ) и Московский энергетический институт (НИУ МЭИ). Мероприятие было приурочено к 15-летней годовщине создания НАВЭ.
На семинаре, в частности, были представлены российские инновационные технологии водородной энергетики и обсуждались возможности реализации этих технологий на рынке. Особое внимание уделялось водородным топливным элементам.
Мне довелось побывать на этом юбилейном семинаре НАВЭ. Мероприятие было весьма насыщенным – на нем прозвучало 27 докладов. В этом и ближайших номерах журнала мы расскажем о наиболее интересных из них. Тематику, естественно, выберем по профилю журнала – транспортное применение водородных топливных элементов, технологии получения водорода, заправочные станции и т. д. В частности, рассмотрим следующие доклады.
• «К вопросу о применении альтернативных топлив с целью снижения выбросов, загрязняющих воздушную среду городов при эксплуатации автомобилей». Докладчик В. Ф. Кутенев, председатель экспертного совета ФГУП НАМИ, д. т.н.
• «Энергетические системы на топливных элементах с открытым катодом». Докладчик С. И. Нефедкин, д. т.н., проф. (НИУ «МЭИ» и ООО «BM Power»)
• «Автономные дроны на топливных элементах для доставки малых грузов». Автор Д. С. Тесленко, представитель компании «ЮВЛ Роботикс».
• «Экономическая целесообразность использования топливных элементов на электрических велосипедах, самокатах, скутерах». Докладчик Д. А. Неталиев, директор компании «КБ Теслы».
• «Водородные заправочные станции в блочно-модульном исполнении». Авторы А. Б. Мурзабекова и Р. Р. Шириязданов, ООО «Газохим Инжиниринг».
• «Получение водорода на стационарных и мобильных установках малой производительности». Докладчик Д. Л. Астановский, ООО «ФАСТИНЖИНИРИНГ».
В одном из весенних номеров – в марте или апреле – планируем опубликовать интервью с Алексеем Иваненко, директором по развитию бизнеса BMPower. Он автор одного из ключевых докладов под названием «Рынок энергетических систем на топливных элементах для беспилотных платформ: особенности коммерциализации национальных инновационных технологий».
Если кто не знает, BMPower – это российская компания из Черноголовки. Она разрабатывает и производит водородные топливные элементы для дронов и роботов. Как сказано на сайте компании, «это альтернатива литий-ионным батареям, позволяющая при сопоставимой массе и габаритах хранить до 10 раз больше энергии, увеличивая время полета дрона до 12 часов (в зависимости от его типа)». Каждый может зайти на страницы BMPower и узнать много интересного.
В докладах и сессиях «вопросы-ответы», а также в кулуарах прозвучало множество любопытных фактов и подробностей. Например, в стоимости водорода 70–80% составляет цена электричества. В Аризоне, где много альтернативных источников электроэнергии – ветряки, солнечные батареи – водород выходит дешевле бензина. Вот почему компания Nikola столь смело продвигает свои громадные водородные грузовики!
Вопросов задавали много, но незаданных было еще больше. Возможно, они прозвучат позже. Электромобилю быть – это сомнений не вызывает. Но розетка или топливные элементы? Огромная внешняя электростанция или автономная электростанция на борту? Победит ли водород Теслу?
Вопросы закономерные. Автомобиль с топливными элементами – это именно электромобиль, и никак иначе.
Читаем внимательно Международный стандарт IEC/TS62282–1:2010 «Технологии топливных элементов. Часть 1. Терминология». В нем дается четкое определение транспортного средства на топливных элементах (ТСТЭ). По-английски – fuel cell vehicle (FCV).
Цитируем: «ТСТЭ представляет собой электрическое транспортное средство (электромобиль), в котором энергетическая система на топливных элементах подает питание на электродвигатель для приведения транспортного средства в движение».
Прикажете открыть национальный стандарт? Легко! Вот ГОСТ Р 54811–2011 «Электромобили. Методы испытаний на активную и пассивную безопасность». Там дается следующее определение электромобилей (снова цитируем):
• п. 3.8. «Электромобиль (ЭМ): колесное транспортное (автотранспортное) средство категорий М1 и N1 по ГОСТ Р 52051, приводимое в движение одним или несколькими электрическими двигателями, получающими энергию от аккумуляторных батарей, емкостных накопителей и (или) топливных элементов, предназначенное для эксплуатации на автомобильных дорогах общего пользования и на дорогах, специально предназначенных для ЭМ»;
• п. 3.10. «Электромобиль с топливными элементами: ЭМ, электрическая энергия для движения которого вырабатывается топливными элементами, установленными на ЭМ, и может накапливаться в тяговых аккумуляторных батареях или емкостных накопителях энергии, также установленных на ЭМ».
Так что как ни крути, перед нами электромобиль. И двигатель у него – электрический, а не «водородный», как почему-то считают некоторые журналисты. О них хорошо сказал уже знакомый читателю Александр Раменский: «Незнание стандартов не освобождает от глупости».
Будем следить за новостями водородного автомира. А сейчас обратимся к докладам. Начнем с выступления В. Ф. Кутенева «К вопросу о применении альтернативных топлив с целью снижения выбросов, загрязняющих воздушную среду городов при эксплуатации автомобилей».
Автор прогнозирует, что доля потребления бензина и дизельного топлива будет снижаться, а компримированного природного газа (КПГ) – расти. Это четко совпадает с курсом нашего правительства на газификацию моторного транспорта.
От себя добавлю, что не все мировые производители грузового транспорта готовы участвовать в наших газовых программах. Например, представитель компании «ДАЙМЛЕР КАМАЗ РУС» директор марки Mercedes-Benz Герман Гильфанов сказал в интервью «АБС-авто»: «Существуют автобусы Mercedes-Benz, работающие на метане, но грузовое направление на этом топливе компания развивать не будет. Мир сегодня разворачивается в сторону электропривода».
Разговор состоялся на международной выставке COMTRANS2017. Подробно о нем можно прочитать в «АБС-авто» № 10/2017.
А вот компания Scania, напротив, развивает газомоторное направление, не забывая, впрочем и об электричестве.
Но вернемся к выступлению В. Ф. Кутенева. Двигатели внутреннего сгорания, включая газовые моторы, со временем сдадут позиции, говорит докладчик. Править бал будут КЭУ – комбинированные (гибридные) энергетические установки. А именно КЭУ ДВС и КЭУ ЭМ. В категорию КЭУ ЭМ входят и электромобили с водородными топливными элементами.
Кстати, суммарный КПД использования водорода, по словам докладчика, равен суммарному КПД использования бензина. А выбросы СО2 меньше всего у электромобиля, что ожидаемо. С развитием альтернативных способов получения электричества этот показатель станет еще ниже.
Затронем и доклад «Энергетические системы на топливных элементах с открытым катодом» проф. С. И. Нефедкина. Кстати, это директор Федерального научного центра МЭИ ЦКП «Водородная энергетика и электрохимические технологии». А еще – один из организаторов инновационной компании на базе ИЦ «Сколково». Именно там была поставлена задача создания энергосистемы на базе водород-воздушных топливных элементов, предназначенной для применения в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) – в просторечии дронов. И не только поставлена, но и успешно решена.
Как известно, топливные элементы осуществляют прямое преобразование химической энергии водорода в электрическую энергию. Но решение решению рознь. Конструкция, основанная на водород-воздушных топливных элементах с открытым катодом, а также применение максимально облегченных компонентов системы позволяет достичь рекордной энергоемкости – более 700 вт·ч/кг.
Автор сравнивает эффективность своей системы с ДВС. Выигрывают топливные элементы: КПД более 50%, нейтральность к инфракрасному обнаружению, бесшумность, длительный срок службы, экологичность, отсутствие вибраций.
Как видно из фотографий, эти работы доведены до практического результата.
Продолжение следует
