Зараз транспортний сектор здебільшого працює на нафті, а його споживання становить 30% від усієї енергії використовуваної людством. І хоча значного розвитку в останнє десятиліття набирають електромобілі, проте залишається низка відкритих питань щодо їхньої екологічності: проблема утилізації літій-іонних батарей, значне забруднення у випадку згоряння електрокарів та добування електроенергії через застарілі технології, зокрема завдяки ТЕС. Власне все це і виступає стимулом для вчених розробляти більш екологічні види пального для транспортних засобів. Водень — саме те джерело енергії, на якому сфокусовані погляди розробників останнім часом.
Що робить водень привабливою альтернативою традиційному паливу?
Насамперед це його здатність окислюватися з виділенням енергії без утворення СО2. Теоретично ним можна замінити усе інше паливо, яке людство сьогодні спалює для отримання енергії. Наявні технології дозволяють виробляти водень без викидів СО2, використовуючи лише воду й електрику.
Друга важлива характеристика – у формі водню енергію можна зберігати довше, ніж в акумуляторах. Ця енергія може бути знову перетворена в електрику або ж спалена у формі газу замість викопного палива. Для потреб транспорту водень можна використовувати завдяки паливним елементам (fuel cells) або прямо в двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ).
Кілька реальних кейсів, що втілюються саме зараз
1. Японський потяг на водневому паливі.
Розробка отримала назву HYBARI – це абревіатура від Hydrogen-Hybrid Advanced Rail Vehicle for Innovation (воднево-гібридний удосконалений рейковий транспорт для інновацій). Розроблений спеціалістами японської JR East водневий локомотив здатний проїхати 140 км без дозаправки. Ходові випробування свого “зеленого потяга” компанія розпочне вже у березні цього року.
Передісторія
Зараз для транспортування вантажів у сільських районах Японії компанія використовує тепловози на дизельному паливі, які щорічно викидають у атмосферу близько 2,5 млн тонн вуглекислого газу. Це не дуже вписується ні в світові екологічні тренди, ні, тим більше, в японські зелені програми. До 2030 року JR East планує знизити обсяги шкідливих викидів на 50%, а до 2050 року стати повністю вуглецево-нейтральною.
Досягти поставлених цілей компанія розраховує саме шляхом заміни дизельних локомотивів водневими. Як відомо двигуни таких транспортних засобів працюють за рахунок хімічної реакції між воднем, що зберігається у паливних баках та атмосферним киснем. При цьому єдині викиди – чиста водяна пара.
2. Три концепції “зелених” літаків майбутнього від Airbus.
Одна з найбільших авіабудівних компаній у світі представила своє бачення літаків майбутнього. Основна вимога — вони під час польоту не викидатимуть вуглекислий газ. Як цього досягти? Використовувати водень в якості пального.
Суть кейсу: концепт отримав назву “Zero”, що відображає відсутність викидів вуглекислого газу в повітря. Мова йде про 2 літаки в класичному фюзеляжі та одну інноваційну розробку — футуристичний літак з надзвичайно широким фюзеляжем.
Перший варіант передбачає створення турбогвинтового літака, здатного перевозити до 100 осіб. Оснащена двома двигунами машина використовуватиме в якості палива водень, який в рідкому вигляді буде ізольовано зберігатися в задній частині авіалайнера. У Airbus вважають, що літак зможе долати відстань понад 1000 морських миль і підійде для перевезень на відносно невеликі відстані.
Наступний представник сімейства Zero – турбореактивний літак, який схожий на A330neo або A350. Його пасажиромісткість складе 120-200 осіб, а дальність перевищить 2000 морських миль.
Третя концепція «літаючого крила» є новою для цивільної авіації. Передбачається, що весь фюзеляж являтиме собою крило, всередині якого розміщуватимуться салон для 200 пасажирів і паливних баків. У Airbus підкреслюють, що така конструкція дозволяє опрацьовувати різні компонування салону і розташування паливних баків.
Всі концепти ZEROe можуть піднятися в небо вже у 2035 році. Ключова особливість ZEROe — основним джерелом енергії для повітряного судна є водень. Зрозуміло, що щоденна експлуатація літаків на водневому паливі вимагатиме певних змін в інфраструктурі аеропортів та в досягненні безпечного зберігання пального в самому транспортному засобі. Потрібно буде забезпечити транспортування водню та заправлення повітряних суден на регулярній основі.
Висновок
Хоча ми й оминули інші аспекти, такі як висока вартість впровадження та доволі слабке опрацювання технології, але, навіть з урахуванням всіх труднощів, водень може стати реальною та куди екологічнішою альтернативою іншим видам пального та електротранспорту. Адже вже сьогодні є реальні кейси, що показують перспективні можливості цього палива.
