Альтернативные силовые установки для транспортных средств

Широкое использование двигателей внутреннего сгорания, работающих на нефтепродуктах, приводит к росту экологических и ресурсных проблем. Так, загрязнение воздуха признано одним из крупнейших вызовов в области здравоохранения и окружающей среды. В новом выпуске информационного бюллетеня «Глобальные технологические тренды» рассматриваются современные альтернативные силовые установки, более экологичные и экономичные.

Широкое использование двигателей внутреннего сгорания, работающих на нефтепродуктах, приводит к росту экологических и ресурсных проблем. Так, загрязнение воздуха признано одним из крупнейших вызовов в области здравоохранения и окружающей среды. В новом выпуске информационного бюллетеня «Глобальные технологические тренды» рассматриваются современные альтернативные силовые установки, более экологичные и экономичные.


	Веб-версия l Версия для печати (PDF, 1,31 Мб)

ВОДОРОДНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

Использование водорода в качестве топлива возможно в транпортных средствах как с ДВС, так и с водородными топивными элементами. Однако традиционные поршневые ДВС приспособить к работе на водороде и сложно, и дорого (стоимость эксплуатации и обслуживания такой водородной силовой установки примерно в 100 раз выше, чем у обычного двигателя внутреннего сгорания).

Альтернативные вариантом являются топливные элементы (ТЭ), преобразующие химическую энергию топлива в тепло и постоянный электрический ток, питающий электродвигатель или системы бортового питания транспортного средства. ТЭ представляет собой непрерывно перезаряжаемую батарею из двух покрытых катализатором элетродов, между которыми находится электролит. Через один электрод подается водород, через другой — чистый кислород или кислород из воздуха, к которым постоянно добавляются химическое топливо и окислитель. Соединение водорода с кислородом обычно происходит внутри пористой полимерной мембраны.
Водородные ТЭ намного более экологичны, эффективны (их КПД составляет 45%, современного автомобильного ДВС — 35%), надежны, способны работать при низких температурах, при этом менее габаритны. Они могут применяться в качестве силовых установок в гибридных автомобилях, а в электромобилях — в качестве суперконденсаторов.

Эффекты Экологичность: при сгорании водорода в двигателе образуется практически только вода Распределенное энергоснабжение: водород в виде неиспользованного электричестваможно применять для питания домашней электросети Возможное сокращение общего объема потребления нефти в секторе автомобильных перевозок на 40% к 2050 г.	Оценки рынка 70 тыс. в год к 2027 г. составит выпуск новых водородных автомобилей в мире	Драйверы и барьеры Удобство использования автомобильной техники на ТЭ (не требуют перезарядки, моментально поставляют электроэнергию, выработка энергии ТЭ не зависит от времени суток, погодных условий и др.) В перспективе открытие более дешевых и эффективных катализаторов для получения водорода позволит значительно снизить стоимость производства водородных ТЭ Высокие затраты на выработку водорода: от $4 до $12 за килограмм в разных странах (бензин-галлоновая эквивалентная стоимость составляет от $1,60 до $4,80) Отсутствие автомобильной инфраструктуры Сложность в эксплуатации: уязвимость к ударным нагрузкам и сотрясениям, взрывоопасность, при низких температурах ТЭ требуют внешнего подогрева из-за замерзающей воды Отсутствие единых стандартов безопасности, хранения, транспортировки, распределения и применения водородных ТЭ

Международные научные публикации	Международные патентные заявки	Уровень развития технологии в России «Возможности альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на выосоком уровне и способных «на равных» сотрудничать с мировыми лидерами.