Транспорт является основным источником выбросов парниковых газов в крупных городах России. Чтобы сократить выбросы, в нескольких городах в пилотном формате ввели в транспортную сеть электрические автобусы , а теперь планируют и водородные автобусы. Несомненно, автобусы нового поколения предлагают ключевые преимущества по сравнению с автобусами, работающими на обычном топливе и другими транспортными средствами, работающими на традиционном топливе, поскольку они не производят выбросы непосредственно в процессе эксплуатации. В конце 2020 года Владимир Путин поручил к 2023-му создать городской автобус на водородном топливе. В апреле 2021 года глава московского Дептранса Максим Ликсутов заявил, что первый «водоробус» появится в столице «через один-два года». На Московском урбанистическом форуме Ликсутов, что ведомство уже заказало у компании «Роснано» тестовый экземпляр автобуса на водородном топливе.
По мнению директора Института транспортного планирования Российской академии транспорта Михаила Ростиславовича Якимова, д.т.н., в современной повестке об экологическом транспорте легко запутаться неподготовленному читателю. Так, он обращает внимание на обилие неустоявшихся терминов, которые дезориентируют общественность.
«Термин “водородный транспорт” и “водородный двигатель” довольно новое понятие, которое еще не устоялось, как элемент научной терминологии либо в практическом обиходе. Под водородным транспортом понимают все то, что может передвигаться и имеет на своем борту водород в чистов виде. Переходя от понятия “водородный транспорт” к термину “водородный двигатель”, мы рискуем еще больше запутаться.
Строго говоря, никакого водородного двигателя не существует. Подавляющее большинство наземного транспорта использует либо электрические двигатели, либо двигатели внутреннего сгорания. Это же относится и к так называемому водородному транспорту. Водородный транспорт тоже будет иметь либо двигатель внутреннего сгорания либо электрический двигатель.
Причем же здесь водород? Во-первых, давайте вспомним, что водород это газ, легкий газ без цвета и запаха, который, соединяясь с кислородом, выделяет тепло и образует водяной пар или воду. Из этого свойства водорода как газа становится очевидным попытаться использовать водород как топливо для тепловых двигателей, в частности для двигателей внутреннего сгорания, например, как метан или различные газовые смеси на основе пропана и бутана. В отличии от газообразных углеводородных топлив, чистый водород имеет бесспорные преимущества. Сгорая, при химической реакции с кислородом выделяется только вода. А удельная теплота сгорания водорода существенно больше, чем у других газов. Однако у водорода есть отличительные особенности, которые мешают его использование в двигателе внутреннего сгорания. Молекула водорода самая маленькая молекула , поэтому водород легко диффундирует сквозь металлы, проходя через их кристаллические решетки. При высоких давлениях, наблюдаемых в двигателях камеры сгорания, этот процесс еще больше усиливается. Это приводит к скоплению смесей кислорода и водорода в полостях двигателя внутреннего сгорания за пределами камеры сгорания. Это в свою очередь приводит к нежелательным эффектам, связанным с рисками возгорания либо взрыва смеси газов за пределами камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания. При этом потреблять водород в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания можно, но только в незначительных объемах, подмешивая водород к топливо-воздушной смеси, составленной на основе углеводородного газообразного либо жидкого топлива.
С другой стороны, водородным транспортом можно называть и транспортные средства, оборудованные электрическими двигателями. При этом водород используется как топливо для получения электричества в так называемых в водородных топливных элементах. В этих топливных элементах водород также соединяется с кислородом, образуя водяной пар, однако при этом вырабатывается электричество, которое в последующем питает электрический двигатель и бортовые системы автомобиля. Топливный водородный элемент является своего рода аккумулятором. При этом хранение энергии происходит в виде хранения сжатого водорода.
Обе описанные выше технологии работы водородного транспорта имеют право на существование, однако это принципиально разные подходы к использованию водорода в транспортных средствах. На нынешнем этапе развития довольно сложно прогнозировать, какой из этих путей развития станет преобладающим на транспорте, использование водорода в двигателе внутреннего сгорания либо использование водорода для производства электроэнергии в электроавтомобилях», — объясняет Михаил Якимов.
Согласно исследованию Deloitte, в 2019 году в США было зарегистрировано 35 действующих и 39 разрабатываемых пассажирских автобусов на водородном топливе, в Европе — 76, в Китае — более двух тысяч, в Японии — 18. На конец 2020 года в мире в эксплуатации находилось 4250 автобусов на водородных транспортных элементах — такие данные приводит Bloomberg. До 2030 года количество автобусов и грузовых автомобилей на водородном топливе в Европе должно составить 45 тысяч, в Японии — 1200. Англия к 2030-му планирует полностью отказаться от дизельного общественного транспорта и создать паркинг из 4000 электрических и водородных автобусов. В Эстонии 5 июля 2021 года запустили первый в мире беспилотный автомобиль на водородном топливе.
Читайте далее: