ВОДОРОДНАЯ СКАЗКА
Михаил ПОДОРОЖАНСКИЙ Авторевю / №17 (364) 2006
Ну не сказка ли? Сказочно богатая Норвегия (третий вслед за Саудовской Аравией и Россией мировой экспортер нефти), сказочные заливы — фиорды, сказочно чистое море (даром что нефть добывают с прибрежного шельфа) — и я, весь такой сказочно-просветленный, заезжаю на белой Mazda RX-8 на заправку. Но банальные надписи Super, Super plus или Diesel меня не интересуют. Мне чуть дальше, к колонке с надписью Hydrogen, по-нашему «водород». Как водится на японских машинах, тянусь к рычажку между сиденьем и порогом — и открываю лючок бензоба… Ну, в общем, открываю лючок. Вставляю нечто похожее на пистолет в нечто похожее на горловину, уплотняю соединение дополнительным рычажком — и направляюсь к окошечку:
— Сколько платить?
— Нисколько! У нас водород бесплатно!
Ну не сказка?
А мог и заплатить, заправив эту же машину бензином. Потому что между сиденьем и порогом не один, а два рычажка. Потянул бы за другой — и уже не с правой, а с левой стороны открылся бы лючок обычного 60-литрового бензобака. Кстати, в богатой нефтью Норвегии бензин стоит примерно на 10% дороже, чем в среднем по Европе. Парадокс? «У нас все дороже, — ворчал утром водитель, подвозивший меня из аэропорта в центр Ставангера, самого «нефтяного» города Норвегии. — Понаехали нефтяные деляги с кучей денег — и цены поднялись, причем буквально на все…» Пусть ворчит. Невдомек ему, что свою работу водитель, скорее всего, получил именно благодаря норвежской нефти. Но если следовать его логике, то вскоре жизнь наладится: нефти в Норвегии еще лет на двадцать-тридцать...
Впервые водородно-роторную Мазду RX-8 показали на мотор-шоу в Токио в 2003 году. То, что двигатель внутреннего сгорания может работать на водороде, было известно еще со времен отца четырехтактных моторов Николауса Августа Отто: в шестидесятых годах XIX века для своих экспериментов он использовал не бензин, а газовую смесь, примерно наполовину состоящую из водорода. В блокадном Ленинграде на водороде, скачанном из аэростатов систем заграждения, работали моторы «полуторок», приводя в движение лебедки. А уж в девяностых годах прошлого века в водородную тему окунулся чуть ли не каждый уважающий себя автопроизводитель, включая и наш АвтоВАЗ. Как же! Экологически чистое топливо, членство в элитном клубе...
Напомним, что есть два основных подхода к применению водорода в автомобилях. Первый — это когда водород используется в качестве моторного топлива, поступающего в камеры сгорания «обычных» двигателей. Второй — когда автомобиль переделывается в электромобиль (или же такой электромобиль создается с нуля), а электроэнергия добывается прямо на борту — с помощью так называемых топливных элементов, в которых происходит процесс окисления водорода. На входе — водород и кислород, на выходе — вода и электричество. Именно такими были водородная Нива и Lada 111. Попутно ведутся эксперименты с целью получения водорода прямо на борту — в частности, из того же бензина, для последующего окисления в топливных элементах.
Но вот вопрос: почему по сей день в озабоченном экологической и энергетической угрозами мире так и не появилось «массового» автомобиля на водороде? В поисках ответа можно с головой погрузиться в анализ технических и прочих проблем, связанных с производством, доставкой и использованием водорода. Но гораздо важнее то, что к водороду, в отличие, например, от нефти, угля или природного газа, нельзя относиться как к источнику энергии! Подобно электричеству водород — это лишь средство доставки энергии. Ведь в чистом, молекулярном виде запасов водорода в природе практически нет. Как и электричество, водород нужно сначала получить — путем ли электролиза (расщепления воды на водород и кислород), из природного газа, бензина, угля или еще добрым десятком порой весьма остроумных способов, включая переработку биомассы. Загвоздка в том, что энергии на извлечение водорода уходит больше, чем водород способен отдать в процессе окисления. Одно дело, когда жидкий водород используется в качестве ракетного топлива, — по энергоемкости ему равных нет, а потому нет и альтернативы. Да и деньги не в счет, точнее — без счету. Но нужен ли водород автомобилю и его владельцу? Чем он лучше электричества или того же бензина?
Я вновь сажусь за «правый» руль (пока эти машины только в «японском» исполнении) и тянусь к обрамленной «роторным» треугольником кнопочке справа от рулевой колонки. Около секунды держу ее нажатой: когда кнопочка засветится голубым, это значит, что автомобиль перешел с бензина на водород. Включаю стартер — и в компактном теле двухсекционного двигателя Мазды забились два роторных сердечка. Рычаг четырехступенчатого «автомата» — в положение Drive, чуть газку (в прямом смысле, водорода!) — и Mazda RX-8 Hydrogen RE чинно покидает единственную в Норвегии водородную заправку. Слишком чинно: от «бензинового» темперамента роторного мотора не осталось и следа. Мощность упала почти вдвое — с 192 л.с. (для экспериментов с водородом выбрали «слабый» вариант роторного двигателя) до 109 л.с., крутящий момент — с 222 до 140 Нм, а ограничитель оборотов «опустился» с 8000 до 6500 об/мин. В звуке мотора появились дизельные нотки, а вместе с ними и чувство вины за каждую «раскрутку» мотора хотя бы до 6000… Зато на водороде! Сказка!
Пройдено уже пять километров, а машина ни разу не взорвалась и даже ни разу не заглохла. И таких километров, как обещают инженеры, можно проехать примерно сто. А дальше — либо вновь на водородную заправку, либо, повторно нажав на голубую кнопочку, перейти на бензин. А коль забудешь, этот переход совершит управляющая электроника.
Еду на водороде, еду, а мысль о гремучей смеси точит мозг, и на кончике языка — вопрос из школьного анекдота про учителя физики: «А не…?» В вольном переводе задаю его сидящему рядом японцу из команды разработчиков — и слышу ответ точь-в-точь из анекдота: «Не должно». Потому что все проверено-перепроверено, а в салоне и в подкапотном пространстве есть датчики. Если они зафиксируют превышение порогового значения концентрации водорода, то помимо тревожного сигнала будет перекрыт «самый главный клапан». Словом, вероятность взрыва ничтожна. Иначе чиновники из японского Министерства земли, транспорта и инфраструктуры ни за что не выдали бы разрешения на эксплуатацию этого автомобиля. А они позволили даже предоставлять автомобили в лизинг: весной этого года появились первые клиенты, а к концу года по дорогам Токио будут ездить уже десять водородных купе.
Но для поездки в аэропорт лучше выбрать что-то другое. Если маленький чемодан еще худо-бедно можно пристроить на задних сиденьях, то в багажник — уже ничего! В нем плотно разместились два баллона, в которые под давлением 350 атмосфер я только что закачал 110 литров водорода.
А отчего такая потеря мощности? Ведь известно, что в зависимости от способа подачи водорода в камеру сгорания (посредством карбюратора, через системы «обычного» или непосредственного впрыска) мощность составляет от 85 до 120% от «бензиновой», причем прибавку обеспечивает именно непосредственный впрыск, который здесь и применен… А все дело в том, что экологическая непорочность водорода — это тоже сказка. Точнее, полусказка. Ведь в качестве окислителя в камеру сгорания поступает не чистый кислород, а воздух. А он состоит в лучшем случае на четверть из кислорода, а почти все остальное — азот, который в камере сгорания и образует вреднейшие окислы (NOх), из-за которых случаются кислотные дожди. Если бы мощность «водородного» мотора осталась той же, то окислов азота было бы больше, чем при работе на бензине, — из-за более высокой температуры «водородного» пламени. Выход — использование сильно обедненной водородно-воздушной смеси. Температура в камере сгорания падает, а вместе с ней падает и мощность. Не все в порядке и с угарным газом (CO): в «водородном» моторе он образуется из-за угара масла. А ведь повышенный расход масла — одна из главных болезней роторных моторов. Из-за этого, кстати, в США и Канаде уже объявлен беспрецедентный отзыв автомобилей Mazda RX-8. Машины будут выкупать у клиентов, а затем ремонтировать моторы на специально построенном заводе. В России, кстати, на сей счет молчок. Можно, конечно, порадоваться за отсутствие в выхлопе углекислого газа (СО2), вызывающего парниковый эффект, но если взглянуть на проблему шире, то радости поубавится. Ведь около 90% водорода добывается путем переработки природного газа, а это — огромные выбросы газа углекислого.
Одна из особенностей водородно-воздушной смеси в том, что она очень легко воспламеняется. Но не от сжатия (дизельный мотор работать на водороде не будет), а от любой искорки и даже от контакта с раскаленным предметом, например, выпускным клапаном. И вот тут у роторно-поршневого двигателя есть преимущество над обычными моторами: водород сначала поступает в «холодную» полость мотора, а затем рабочая смесь переносится ротором в «горячую» зону, где и воспламеняется от свечи зажигания. То есть снижается риск калильного зажигания.
Но сохраняется опасность коррозии. Когда водород попадает в масло — а водород обладает отличной текучестью, — он окисляется и образует воду, отчего радикально снижаются антикоррозионные свойства масла. С этой проблемой уже столкнулись немецкие инженеры в ходе опытной эксплуатации переведенных на жидкий водород «семерок» BMW.
«Опытная эксплуатация наших машин в Японии пока не выявила серьезных проблем», — отвечает Акихиро Кашиваги, шеф роторно-водородного проекта. А какие выявила? «Главная проблема в том, что пока очень мало заправочных станций».
Эти же слова я слышал и в прошлом году, когда встречался с Кашиваги на автосалоне в Токио.
Возможно, рано или поздно будут решены технические проблемы, связанные с использованием водорода в качестве моторного топлива. Появятся материалы, позволяющие безопасно хранить водород в более компактных емкостях под более высоким давлением (на той же АЗС вскоре можно будет заправиться водородом и под давлением 700 атмосфер), запас хода увеличится с нынешних ста километров до трехсот и более. Наверняка будут совершенствоваться методы производства водорода, в том числе и на борту автомобиля. На «водородные» программы будут выделяться государственные и прочие деньги… Но утверждать, что водород — единственная и уж тем более скорая альтернатива традиционному автомобильному топливу — значит рассказывать сказки.
То, что происходило в Норвегии, — тоже сказка. На заправке Statoil (а Statoil — это крупнейшая норвежская корпорация по добыче и переработке нефти) водород раздавали бесплатно лишь в течение нескольких дней — по случаю проходившей в Ставангере выставки технологий для нефтедобытчиков, в рамках которой было показано несколько водородных автомобилей. А так за кубометр водорода (при атмосферном давлении) здесь взяли бы 10 крон — около 1,2 евро. Значит, заправка 110 литров под давлением 350 атмосфер обошлась бы в 385 крон, около 46 евро. И это всего на 100 км пробега на автомобиле, мощность которого упала вдвое, а багажника не стало вовсе...
А сколько стоит сам автомобиль? Во что обойдется его длительная эксплуатация?
Акихиро Кашиваги не отвечает.
Тогда обратимся к исследованиям, проведенным в Массачусетском технологическом институте. Там подсчитали, что эксплуатация водородных машин обойдется примерно в сто раз дороже, чем обычных бензиновых или дизельных.
По оценке Джозефа Рома, бывшего помощника министра энергетики США и автора книги «Водородное очковтирательство», работающие на водороде автомобили в лучшем случае к 2030 году достигнут той же эффективности, что уже вовсю колесящие по дорогам мира гибридомобили, например, Toyota Prius. Имеются в виду цена автомобиля и заправки, мощность, безопасность, токсичность выхлопа и т.д.
Кстати, вслед за Маздой на ту же заправку заехал и гибридомобиль Toyota Prius: оказывается, энтузиасты «водородного» движения уже успели перевести на водород и четырехцилиндровый бензиновый мотор Приуса. Правда, это чистой воды самодеятельность: фирма Toyota, сделавшая ставку на союз бензина и электричества, не имела к этому никакого отношения.
А почему нефтяные корпорации, для которых, казалось бы, любой альтернативный источник энергии — что нож вострый, так великодушно поощряют «водородные» форумы и даже бесплатно раздают водород? Заботятся о своем «безнефтяном» будущем? А может, это лишь снисхождение: мол, пускай ребята поиграют в водород, нам не жалко. И политики пускай поиграют: объявляют программы энергетической безопасности, выделяют миллиарды на «водородную» науку… А мы-то знаем, что без нефти и газа — никуда.
Ученые из того же Массачусетского технологического института убеждены, что попытки перевести автомобили с бензина или дизельного топлива на водород в ближайшие двадцать лет потерпят фиаско. В первую очередь по экономическим соображениям. А британский ученый Питер Уэллс подсчитал, что если в США к 2020 году и появится миллион работающих на водороде автомобилей, то машин с обычными двигателями в той же Америке будет не менее 200 миллионов.
А то, что двигатель Ванкеля лучше обычных моторов подходит для водорода, — здорово! Но что до актуальности... Интересно, можно ли этот мотор заставить работать на коньяке Hennessy XO? А на духах Chanel №5? |