Features

Главные водородные концепты современности

Познакомимся поближе с самыми популярными автомобилями на водороде:

• Toyota Mirai — самая распространенная модель водородомобиля. Преимущественный рынок сбыта — Соединенные Штаты, но также продается в Японии, Канаде и европейских странах. Автомашину продают за $58 000 + покупатель получает от автокомпании сертификат на $15 000 для заправки водородом, действующий 3 года. Устройство — классическое для водородомобиля. Чтобы обеспечить машине ровный ход, производитель обеспечил ее аккумуляторной батареей.

Toyota Mirai

• Honda Clarity. Машину можно приобрести в лизинг за $379 в месяц и также получить депозит на заправку в течение 3-х лет на $15 000. Для водородного «топлива» — бак на 141 л. Мощность авто — 174 л/с. На одной заправке можно проехать, по результатам разных тестов, 480-750 км.

• Hyundai Nexo. Корейский водородный кроссовер, оборудованный тремя баками — в багажнике, под капотом и в задней зоне корпуса. Мощность машины — 163 л/с, запас хода — 595 км. До 100 км/ч водородомобиль способен разогнаться за 9,5 сек. Испытания подтвердили, что машина отлично работает при похолодании до -6° С. Гарантированный срок эксплуатации модели — 160 тыс. км или 10 лет использования. В реальности же ресурс машины составляет до 240 тыс. км.

• Mercedes-Benz GLC F-Cell. Особенность этого автомобиля на водороде в том, что это некий гибрид, при необходимости его можно подзарядить и от электросети. Водитель может выбрать комфортный для себя режим следования: ускоренный заряд автомашины на ходу, использование лишь заряда батареи, работа только на водороде с сохранением заряда аккумулятора и поступление энергии одновременно и от батареи, и от топливных элементов. Обновленная модель может похвастаться мощностью 211 л/с (первоначально — 197 л/с). На 4,4 кг водородного топлива машина проедет 430 км, а при заряде от электророзетки — 50 км.

• BMW X5 i Hydrogen Next. Для основы была взята стандартная серийная платформа, электродвигатель может питаться и от батареи, и от топливных элементов. Мощность немецкой разработки — 170 л/с.

Что такое водородное топливо?

Водородное топливо поставляется на заправки в газообразном или жидком состоянии. Водород в этом виде уменьшается в объёме более чем в 800 раз. Примерное время одной заправки составляет не более 3-5 минут. Для сравнения – заправка бензином занимает примерно то же самое время.

На чём ездит водородный автомобиль? На водороде – экологически чистом источнике энергии.

Водород для топлива добывают следующими способами:

1. Электролиз воды. Это выделение водорода из воды с помощью электричества. Такой метод применяется в тех регионах, где стоимость электроэнергии дешёвая, в том числе и в России. Чистота выхода водорода при помощи электролиза – около 100%! Но здесь присутствует повышенное загрязнение окружающей среды. Предсказывают, что когда-нибудь будут созданы множество солнечных и ветряных электростанций, которые будут производить топливо без отрицательного воздействия на окружающую среду.
2. Паровая конверсия метана. Этот природный газ нагревают до температуры 1000 градусов по Цельсию и смешивают с катализатором. Этот метод будет работать до тех пор, пока метан не закончатся в недрах земли. Реформированный водород – самый популярный и дешёвый метод создания.
3. Газификация биомассы. Это извлечение водорода в реакторе из отходов животных и сельского хозяйства, а также сточных вод. Сейчас существуют огромные территории с биомассой, потенциал которой не оценён и тратится впустую.

В чём преимущество этого альтернативного источника энергии?

• Топливные элементы не выделяют вредных выбросов.
• Огромный потенциал и возможные прибыли.
• Моментальная заправка автомобилей (3 минуты).
• Топливные ячейки на 80% эффективнее бензина, а также дёшево стоят.

Автомобиль на водороде не оставляет так называемого «углеродного следа», который загрязняет окружающую среду. Например, Toyota Mirai за 100 км пробега выделяет 5 л воды и больше ничего, никаких выбросов в атмосферу. Но, к сожалению, на Земле слишком не существует месторождений чистого водорода, а вот нефти и газа – хоть отбавляй. Зато водорода полным-полно в атмосфере, но в виде соединений, которые надо разрушить, чтобы извлечь желанный элемент. А для этого надо затратить немалую энергию, по сравнению с той, которую мы получим при прямом расходовании водорода.

Цена и гарантия

Базовый ценник водородного автомобиля начинается с 57 500 долларов, а в Великобритании он стоит значительно дороже – 78 540 евро. Покупатель получает круглосуточную консультацию по вопросам топливной системы, круглосуточную помощь на дорогах (буксировка и т.п.), 3 года бесплатного обслуживания, заправки на определенных станциях и 8 лет гарантии.

Три года бесплатной заправки, это конечно очень привлекательно, особенно на фоне отсутствия разницы в цене заправки с бензиновым двигателем. Вообще автомобиль очень интересный, правда жить с Toyota Mirai сложновато из-за малого количества заправок, но в будущем все изменится.

От электрокара отличий тут по сути нет, водород просто значительно увеличивает скорость заправки, что ухудшает дешевизну эксплуатации. Надеемся в будущем технология будет развиваться, и мы получим очищение окружающей среды.

Водородный марсоход Toyota

Toyota и Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) подписали соглашение о сотрудничестве в области международного освоения космоса. На первом этапе JAXA и Toyota продолжат разработку совместного проекта пилотируемого водородного марсохода. Космический автомобиль Toyota рассчитан на двух человек, но в случае чрезвычайной ситуации он сможет разместить четырех пассажиров.

«Гравитация Луны составляет одну шестую гравитации Земли. Поверхность Луны – сложная область, полная кратеров, скал и холмов. Также на Луне трудные внешние условия, из-за радиации, температуры и очень тонкой атмосферы. Лунная транспортная концепция Toyota отвечает этим требованиям», – объясняет Коити Ваката, вице-президент JAXA.

Космический автомобиль, разработанный Toyota, может перемещаться по Луне с помощью автопилота. Ожидаемая (запланированная) дальность хода – 10 000 км. 

Размеры пилотируемого вездехода: длина – 6 м, ширина – 5,2 м, высота – 3,8 м. Размер кабины для космонавтов составляет 13 м3. Благодаря оборудованию и герметичности лунохода космонавты смогут работать без скафандра.

Интерьер

Внутренняя отделка экомобиля выглядит не менее эффектно, чем внешнее убранство. В Тойоте Мирей много привычных деталей, которые в то же время выглядят необычно и замысловато. Стильный трехспицевый руль дополнен кнопками управления. Что еще есть интересного в Toyota Mirai FCV?

Приборная панель

На панели приборов находятся два LCD-дисплея и два слайдера для настройки температуры. Посередине панели под лобовым стеклом расположен набор опций и цветной экран на 4.2 дюйма

На ходу трудно сконцентрировать внимание на одной клавише — цифр и значков на панели много

Мультимедиа

Водородный седан оснащен аудиосистемой и 9-дюймовым дисплеем. Новый удобный интерфейс развлекательного центра практически не имеет кнопок. Все сплошной сенсор, ведь это машина будущего.

Центральная консоль

Эта часть машины отвечает за управление климат-контроля на две зоны, аудиосистему и другие полезные функции. Механизм регулировки температуры повторяет аналогичную систему модели Lexus IS — нужно только провести пальцем по сенсорной полосе, и настройка изменится.

Первый и второй ряд сидений

На первом ряду установлены широкие кресла, которые повторяют контуры человеческого тела и оборудованы электронными регуляторами.

Второй ряд сидений дополнен центральным подлокотником и рассчитан на двоих человек. Благодаря большой площади, сзади могут удобно разместиться пассажиры любой комплекции.

Сиденья обшиты искусственной кожей Softex. Спокойная атмосфера отделки располагает к уюту и ощущению фешенебельности — так и тянет расположиться на комфортных креслах седана.

Багажное отделение

Для перевозки груза представлен багажный отсек емкостью 361 л. В этой части авто находится и большой разъем, который спрятан за защитной крышкой из резины. Это розетка, через которую можно быстро и удобно зарядить машину дома. Японский производитель утверждает, что полный бак водорода способен обеспечивать энергией среднестатический дом целую неделю.

Интерьер

Внутреннее убранство четырёхместного салона характеризуется соответствующим статусу высоким качеством отделки, оригинальным дизайном передней панели, эргономичной компоновкой достаточно комфортных для своего класса посадочных мест.

• Вопреки сложившимся традициям, цифровой приборный щиток вынесен на верхний ярус центральной консоли. В составе торпедо также сочетающий командные и медийные функции 9-дюймовый дисплей, сенсорная панель активации и настройки штатных опций, а также пара вентиляционных дефлекторов.
• Часть командных кнопок установлена на широких боковых спицах многофункционального рулевого колеса. В конструктиве тоннеля присутствует технический сектор, набор образующих комфорт органайзеров и мягкий подлокотник.

Превосходно спрофилированные и эргономически безупречные передние кресла порадуют потенциальных владельцев удобной посадкой, наличием элементов поддержки, нескольких регулировочных диапазонов и контура подогрева сидений.

Задний диван на два посадочных места частично компенсирует отсутствие сервисного функционала большим количеством личного пространства, наличием откидного подлокотника и возможностью наклона спинки. Объём багажника составляет 361 литр, для авто в кузове «седан» этот показатель можно считать номинальным.

Список автомобилей на водородном топливе

Существует ли автомобиль на водородном топливе? Да, причём их количество не такое уж и малое. Расскажу про самые популярные модели.

Honda Clarity

Автомобиль продавали в Японии и Калифорнии до 2014 года. Запас хода около 600 км, что больше, чем у любого электрокара. Заправляется Honda Clarity за считанные минуты.

Затем автоконцерн Honda выпустил конкурента Toyota Mirai, цена которого 72 тыс. долл. под названием Clarity Fuel Cell. На полной заправке можно было проехать до 700 км. Мотор имеет мощность 174 л.с. Автомобиль 5-местный.

Toyota Mirai

Это японский автомобиль, который создали после несколько десятков лет разработок. Автомобиль сначала выпустили для японского рынка, а затем и для американского.

Запас хода автомобиля на одной заправке 502 км, максимальная скорость – 178 км/ч., мощность – 153 л.с. В авто встроена система, которая видит препятствия и автоматически включает тормоз. В машине есть сенсорные экраны, при помощи которых осуществляется управление навигацией и микроклиматом.

Ford Airstream

Это гибридный автомобиль с электрическим мотором и водородными ячейками. Поэтому кроме водорода автомобиль может применять для движения аккумуляторы, которые подзаряжаются от водородных элементов.

На аккумуляторе Ford Airstream может проехать около 40 км (это половина заряда), а затем активируется водородное топливо. Запас хода чуть более 450 км, а максимальная скорость — 135 км/ч.

Mercedes-Benz GLC F-CELL

Это первый серийный автомобиль, который сочетает в себе аккумулятор и водородные топливные ячейки. На электричестве он может проехать 50 км, а на водороде – около 430 км. Отмечу, что аккумулятор можно зарядить от обычной электрической розетки.

Автомобиль можно использовать как в качестве электрокара на небольшие расстояния, так и в качестве водородного авто для длительных поездок.

Pininfarina H2 Speed

Это итальянский автомобиль, который способен разгоняться до 100 км/ч всего за 3,4 секунд. Максимально автомобиль может разгоняться до 299 км/ч. Запасы чистого водорода в баке – чуть более 6 кг. Кроме этого Pininfarina имеет мощный аккумулятор и электромоторы. Цена этого продвинутого автомобиля составляет 2,5 млн. долл.

BMW Hydrogen 7

Авто создано на базе стандартной BMW 7. Он работает как на бензине, так и на жидком водороде. В BMW Hydrogen 7 имеется бензиновый бак на 74 литра и большой водородный баллон весом целых 8 кг. Таким образом, максимальный запас хода в этой машине 780 км.

Автомобиль автоматически переключается между двумя типами топлива. Мощность двигателя на водороде – 228 л.с., а на бензине – больше на 32 л.с. Максимальная скорость 229 км/ч, разгон до 100 км/ч осуществляется чуть меньше, чем за 10 секунд.

Hyundai Nexo

Этот автомобильный концерн также стал одним из первых производить серийные водородные автомобили. Мощность двигателя Hyundai Nexo составляет 161 л.с., запас хода – 600 км. Разгоняется авто до 100 км/ч за 10 секунд. Цена автомобиля от 70 тыс. долл.

Grove Obsidian

Это водородный китайский автомобиль нового поколения, у которого запас хода составляет впечатляющие 1000 км. Он экономно расходует топливо за счёт облегчённого корпуса из углеродного материала и невысокому аэродинамическому сопротивлению. Заправка бака происходит всего за 3 минуты, а сам топливный бак очень прочен. А если бак будет повреждён, то водород из него вытечет в жидком виде и сгорит менее чем за 2 минуты.

Серийно автомобили станут выпускать с 2020 года, а к 2030 планируется создать 1 миллион экземпляров.

Другие авто

Ограниченно выпускают:

• Audi A7 h-tron quattro;
• Hyundai Tucson FCEV;
• Mazda RX-8 Hydrogen RE;
• Автобус Ford E-450;
• Низкопольные автобусы MAN Lion City Bus.

Испытывают:

• Focus FCV;
• Honda FCX;
• Nissan X-TRAIL FCV;
• Toyota Highlander FCHV;
• Volkswagen — space up!;
• Mercedes-Benz A-Class и Mercedes-Benz Citaro;
• Irisbus;
• Toyota FCHV-BUS;
• единичные модели в Чехии, Китае и Бразилии.

Экстерьер

По традиции наиболее яркие и запоминающиеся детали кузовного оформления сосредоточены на фронтальной стороне нового седана. В новом поколении Toyota Mirai 2021 демонстрирует:

• доработанный по ряду параметров новый кузов с характерным для спорткаров наклоном ветрового стекла;
• боковые и центральные продольные профили закруглённого по передней кромке капота;
• клиновидную конфигурацию узких блоков передней оптики и ребристый профиль выступающего бампера.

На фото во фронтальном ракурсе стильно и агрессивно смотрится нижняя часть передка. В поле зрения – поперечные ламели радиаторной облицовки и дополненных вертикальными ходовыми огнями боковых диффузоров. В композиции использованы декорирующие свойства хромировки брендового логотипа и фигурных металлических накладок, а также ребристого спортивного рельефа.

Не менее интересна и презентабельна новая Тойота Мирай образца 2021 года в профильной проекции. В поле зрения:

• ниспадающая к корме линия купеобразной крыши;
• угловатая геометрия и чёрная матовая обвязка бокового остекления;
• модерновые овальные зеркала и утопленные в корпус малогабаритные дверные ручки.

Новинка формирует положительное зрительное восприятие динамичным контуром кузова, мускулистой фактурой боковин, семилепестковым дизайном 18-дюймовых колёсных дисков.

В конструкционных и компоновочных особенностях тыльной стороны кузова – панорамный формат и пологий уклон заднего окна, эксклюзивная графика треугольных многофункциональных фонарей, дополненная декоративным спойлером, брендовой символикой и светодиодной перемычкой компактная крышка багажного отсека.

В комплектации кормовой части корпуса также присутствуют массивный выступающий бампер и комплект плафонов противотуманной оптики.

Как работают автомобили на водороде?

Устройство водородного авто во многом напоминает устройство электрокара: тот же электрический двигатель, только аккумулятор получает питание не от электросети, а от результата химической реакции с участием водорода. Сама реакция протекает внутри ячеек своеобразных реакторов — топливных элементов. Из себя ячейка представляет пару пористых электродов (положительного катода и отрицательного анода), разделенных мембраной из полимера, на который тонким слоем нанесен катализатор.

Если представить схематически, то со стороны анода из специального баллона в систему подается водород, а со стороны катода — уже кислород. Их встреча вызывает химическую реакцию, в процессе которой протоны свободно уходят через полимерную мембрану, а электроны — задерживаются, создавая напряжение. Так возникает электричество, которое далее по цепи идет на электродвигатель, приводящий автомобиль в движение.

Как мы видим, выхлоп при такой химической реакции «нулевой» — чистый и безвредный водяной пар, этот момент очень нравится экологам. Подобное устройство также делает водородные автомобили независимыми от привычного техобслуживания — не надо менять опостылевшее масло или свечи. В чем еще один плюс и для экологии, и для кошелька водителя.

Но сложность в том, что водород в «готовой» для автомобиля форме практически не встречается на Земле. В основном, его добывают с помощью химических реакций из таких газов, как метан или пропан. И если сама работа автомобиля на водороде безвредна для окружающего мира, то при его добыче в атмосферу все равно выделяется вредный углекислый газ. В данное время еще не найден экологически чистый способ производство водорода, хотя процесс идет.

Автомобиль на водороде

Существуют и альтернативные способы добычи водорода:

• Из бурого угля — получение недорогого водорода. Однако сырье легко воспламеняется, отчего практически не транспортабельно.
• Из побочных промышленных отходов — их сегодня ровно столько, что полученного водорода хватит для заправки 250-750 тыс. автомобилей.

Таким образом, чтобы автомобили на водороде работали во всем мире, им требуется множество водородных заправок, их сейчас крайне мало. На сегодня водородные заправочные станции распространены лишь в США, Германии, Японии. В России на настоящий день только одна заправка — и та неофициальная. Причин такой малочисленности несколько, основное это:

• Водород — взрывоопасный элемент: хранение «топлива» требует повышенных мер безопасности, а значит — больших трат на постройку, обслуживание объекта, работу квалифицированного персонала.
• Взрывоопасность «топлива» требует соблюдения осторожности и при заправке. Поэтому на большинстве заправочных станций этот процесс автоматизировали, что также требовало немалых расходов

Электромобиль пока еще проигрывает автомашине с двигателем внутреннего сгорания, это:

• Ограниченный пробег электрокаров, небольшая дальность расстояний, которые можно проехать на одной зарядке.
• Пока еще малое количество зарядно-заправочных станций.
• Долгий процесс зарядки аккумулятора.
• Трудность эксплуатации при минусовых температурах.

Водородные автомобили имеют следующие возможности:

• Могут стабильно работать при -6° С. В экспериментальных условиях некоторые модели автомашины на водороде прекрасно работают и при -25° С.
• Наполнение баллонов автомобиля водородом занимает 3-5 минут.
• Привод на колеса неполный — ситуацию можно исправить только установкой на каждую ось по своему электромотору.

Минусы водородного двигателя

• Высокая стоимость. Галлон бензина в США стоит около $3,1 , а эквивалентный ему 1 кг водорода — $8,6. Водородные батареи содержат платину — один из самых дорогих металлов в мире. Дополнительные меры безопасности также делают двигатель дорогим: в частности, специальные системы хранения и баки из углепластика, чтобы избежать взрыва.
• Проблемы с инфраструктурой. Для заправки водородом нужны специальные станции, которые стоят дороже, чем обычные.
• Не самое экологичное производство. До 95% сырья для водородного топлива получают из ископаемых . Кроме того, при создании топлива используют паровой риформинг метана, для которого нужны углеводороды. Так что и здесь возникает зависимость от природных ресурсов.
• Высокий риск. Для использования в двигателях водород сжимают в 850 раз , из-за чего давление газа достигает 700 атмосфер. В сочетании с высокой температурой это повышает риск самовоспламенения.

Водород обладает высокой летучестью, проникает даже в небольшие щели и легко воспламеняется. Если он заполнит собой весь капот и салон автомобиля, малейшая искра вызовет пожар или взрыв. Так, в июне 2019 года утечка водорода привела к взрыву на заправке в Норвегии. Сила ударной волны была сопоставима с землетрясением в радиусе 28 км. После этого случая водородные АЗС в Норвегии запретили

Водород для топлива можно получать разными способами. В зависимости от того, насколько они безвредны, итоговый продукт называют «желтым» или «зеленым». Желтый водород — тот, для которого нужна атомная энергия. Зеленый — тот, для которого используют возобновляемые ресурсы. Именно на этот водород делают ставку международные организации.

Самый безвредный способ — электролиз, то есть, извлечение водорода из воды при помощи электрического тока. Пока что он не такой выгодный, как остальные (например, паровая конверсия метана и природного газа). Но проблему можно решить, если сделать цепочку замкнутой — пускать электричество, которое выделяется в водородных топливных элементах для получения нового водорода.

Performance

Harness the power of hydrogen

Read Info

Limited shown in Oxygen White. Prototype vehicle shown with options using visual effects.

Rear-Wheel Drive

Enhancing both cornering and acceleration, Mirai’s premium rear-wheel-drive platform is engineered…

Enhancing both cornering and acceleration, Mirai’s premium rear-wheel-drive platform is engineered to make you want to take the long way home. With every twist and turn, you’ll fall in love with driving all over again.

VIEW SPECS

Read More
Show Less

Read Info

Mirai Fuel Cell Power Control Unit shown using visual effects

Class-leading 402-mile range

With an available EPA-estimated range of up to 402 miles, …

With an available EPA-estimated range of up to 402 miles, Mirai just needs around five minutes to fill up and you’re ready to go.

VIEW SPECS

Read More
Show Less

Read Info

Limited shown with available 20-in. Super Chrome aluminum alloy wheels. Prototype vehicle shown with options using visual effects.

Three hydrogen tanks

The all-new Mirai features an added hydrogen tank for extended range…

The all-new Mirai features an added hydrogen tank for extended range. These high-pressure carbon-fiber-reinforced-polymer tanks have been rigorously tested and proven to meet Global Technical Regulation No. 13.

VIEW SPECS

Read More
Show Less

Read Info

Limited interior shown in White SofTex trim. Prototype vehicle shown with options using visual effects.

Drive modes

With three driving modes: ECO, Normal and Sport, Mirai lets you alter driving dynamics at the push of a button…

With three driving modes: ECO, Normal and Sport, Mirai lets you alter driving dynamics at the push of a button. With more control, you have the freedom to make every moment in the driver’s seat more exciting than the last.

VIEW SPECS

Read More
Show Less

• 1
• 2
• 3
• 4

Технические характеристики водородной установки

Тип	Объем	Мощность	Крутящий момент	Разгон	Максимальная скорость	Количество цилиндров
Водород	0.0 л	154 л.с.	335 H*m	9,6 сек.	178 км/ч

Автомобиль приводится в движения за счет системы Toyota Fuel Cell System (TFCS), соединяющей в себе топливные ячейки, электрический двигатель, водородные баллоны и преобразователь энергии.

Toyota FC Stack

По сути это электрический двигатель, отличающийся способом добычи энергии. Здесь два водородных бака, топливо которых смешивается с воздухом, поступившим из огромных передних воздухозаборников в блоке Toyota FC Stack. Взаимодействие водорода и воздуха приводит к получению постоянного электрического тока и воды, которая скапливается в отдельной емкости. Воду нужно периодически сливать, один из автообзорщиков Mirai рискнул даже выпить ее.

Водород хранится в двух углепластиковых баках (60 литров и 62,4 литра) под давлением 70МПа. Основную мощность отдает передний, а в спортивном стиле езды подключается питание заднего бака и аккумулятора.

Полученная энергия распределяется по двум никель-металлгидридным (NiMH) батареям с трехмерной решетчатой структурой каналов, равномерно распределяющей энергию. Также японцы придумали способ отказала от драгоценных металлов – минимум платины в катализаторе и отсутствие золотого покрытия.

Отдача мощности

Затем энергия перерабатывается через 13-литровый преобразователь FC Boost Converter, который преобразует постоянный ток в переменный, увеличивая напряжение до 650 вольт. После этого под педалью и появляется вся мощность.

Электродвигатель Toyota Mirai выдает 154 лошадиные силы и 335 H*m крутящего момента, мощность доступна во всем диапазоне. КПП нет, все напрямую связано с мотором, рычагом в салоне вы просто выбираете режим.

В режиме Power mode седан разгоняется до 100 км/ч за 9,6 секунды, а максимальная скорость равна 178 км/ч. Запаса хода аккумуляторов хватает на 600 километров, а заправка более быстрая, чем у электрокаров. Этому способствует также систему рекуперации энергии от торможения в задний 21-киловольтный аккумулятор.

Модель имеет внешнюю систему питания, мощность 9 кВт (Power take off System). Через разъем CHAdeMO в багажнике можно подключить бытовые приборы и оснащать электрическом дом. Удобно при отключении электричества и во время путешествий.

Подвеска седана состоит из независимых стоек Макферсона спереди и полунезависимой торсионной балке сзади. Комфорт приемлемый, все-таки Тойота Мирай не премиум класса. За остановку отвечает дисковая тормозная система, вентилируемая спереди.