Eurasian News Fairway

Перспективы развития экологичных автомобильных двигательных установок

Перспективы развития экологичных автомобильных двигательных установок
Ноябрь 29
12:00 2007

Электрические моторы, работающие от топливных элементов (ТЭ), которые используют водород и воздух для выработки энергии в перспективе являются реальной альтернативой двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Существующие модели автомобилей на ТЭ имеют высокую стоимость по сравнению с ДВС, но более экономичны и меньше загрязняют окружающую среду.

С 2002 года администрацией президента США реализуется программа по развитию промышленности и инфраструктуры для полной замены в будущем углеводородного топлива и перевода на водород всего автомобильного транспорта. Таким образом, американское правительство пытается добиться уменьшения выброса в атмосферу парниковых газов, и значительно повысить эффективность двигателей машин. По оценкам специалистов, автомобили в мире вырабатывают около 30% углекислого газа. В связи с этим руководство США выделяет около 1,2 миллиардов долларов на разработку водородных источников энергии. Кроме того, уже несколько лет реализуется государственная программа по созданию FreedomCar — серийного автомобиля, работающего исключительно на водороде.

Для определения краткосрочных и далёких перспектив водорода как нового топлива учеными Лаборатории проблем энергетики и окружающей среды Массачусетского технологического института (МТИ) был проведён анализ дизельных, бензиновых и гибридных автомобильных силовых установок.

Основными критериями оценки эффективности были расходы энергии и количество выхлопных газов на километр пробега. При этом учитывались максимальная дальность пробега с одной заправки, затраты и загрязнение при производстве как самих машин, так и топлива для них. Оценки проводились для среднеразмерного семейного седана, наиболее продаваемого в США легкового автомобиля.

Проведённые с помощью компьютерного моделирования расчёты показали, что в целом с учётом многих факторов автомобили на топливных элементах даже в перспективе не имеют значительных преимуществ перед машинами с дизельными и бензиновыми двигателями. Это объясняется тем, что выбросы углекислого газа в атмосферу при получении водорода как промышленным способом, так и с помощью бортовых систем переработки углеводородного горючего не намного меньше, чем при работе двигателей внутреннего сгорания.

Существенное превосходство в этом плане имеют гибридные автомобили. Они позволяют значительно снизить выброс углекислого газа при движении в городской черте, с наличием пробок и большого числа светофоров, где не требуется высокая скорость и мощность и можно использовать электрическую энергию батареи. Особое внимание исследователи обращают на гибридные дизельные двигатели, которые по своим мощностным и ценовым характеристикам превысят, а по выхлопам незначительно уступят в будущем своим аналогам на топливных элементах.

Согласно заключению американских учёных, на будущие 20 лет нет особого предпочтения между топливными элементами или гибридными двигателями внутреннего сгорания для среднеразмерных автомобилей с использованием топлива, выработанного из нефти или природного газа. Данные выводы сделаны исходя из оптимистичных прогнозов развития ТЭ.

Гибридные автомобили значительно превосходят свои негибридные аналоги. По оценкам гибридные двигатели могут уменьшить потребление энергии и выброс углекислого газа на 37 — 47% по сравнению с современными автомобилями в настоящем и на 52–60% в будущем, в результате развития технологий. Кроме того, для всех видов машин увеличение КПД и уменьшения выброса выхлопных газов будет связано не только с развитием энергетических технологий, но и с уменьшением веса, аэродинамического сопротивления и сопротивления качения.

ДВС и водородные силовые установки будут иметь существенные отличия и в других аспектах. С одной стороны автомобили с двигателями на ТЭ будут менее шумными с малым выбросом выхлопных газов. С другой стороны, они останутся более дорогими и потребуют создания новой инфраструктуры для производства, обслуживания машин, а также для производства и распространения водородного топлива, что делает более трудным их быстрое принятие рынком. Поэтому для значительного сокращения энергетических затрат и выхлопных газов в течение 20 лет наиболее перспективными с точки зрения развития технологий являются гибридные и негибридные ДВС.

Однако, как отмечают исследователи, через 30–50 лет потребуются автомобильные системы с более низкими выбросами выхлопных газов. На сегодняшний день реальной альтернативы водородному топливу нет только в том случае, если оно получено из неископаемых источников энергии (ядерной, солнечной и т.д.) или из ископаемых при переработке с углеродным разделением. Особенно перспективным направлением в этом плане может стать переработка с помощью биологических систем.

Главным препятствием распространению автомобилей на топливных элементах является отсутствие инфраструктуры как производства, так и безопасной доставки топлива до потребителя. Другой экономической проблемой производства подобных двигателей станет невозможность поставки машин на внешний рынок, в страны, где не будет развита водородная промышленность. Это вынудит производителей выпускать автомобили на ТЭ и на ДВС, что в целом увеличит цену как тех, так и других. Кроме того, можно ожидать определённого противодействия со стороны нефтяных компаний, которые таким образом могут потерять основных своих потребителей.

Автомобили на электрических батареях позволят уменьшить выброс выхлопных газов практически до нуля, однако, по мнению специалистов МТИ, существующие на сегодняшний день проекты не будут удовлетворять в ближайшей перспективе предъявляемым к ним требованиям по размерам и производительности.

Об авторе

Fairway

Fairway

Связанные статьи

0 комментариев

Комментариев пока нет!

Здесь нет комментариев, вы хотите добавить?

Написать комментарий

Написать комментарий

Добавить комментарий

Поиск

без комментариев/no comments

Архив статей по датам

Сентябрь 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Авг    
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930  

Подписка на новости

Введите адрес вашей электронной почты, чтобы подписаться на этот блог и получать уведомления о новых записях.