Автоутопия. Будущее машин

Мотивация для объемных инвестиций усиливается, если принять во внимание потенциал водорода в других областях экономики. Это топливо может служить источником энергии на предприятиях, транспорте и в домах. Совет по водородным технологиям (Hydrogen Council) был учрежден в Давосе в 2017 году. В состав совета входят руководители более 30 крупных компаний, которые поставили себе целью развивать «водородное» общество. Члены совета пришли к выводу, что текущее распределение и производство энергии не соответствуют принципам устойчивого развития. Если взглянуть на потребление энергии на производстве, транспорте и в быту, то можно увидеть синергию, которой получится добиться лишь при использовании водорода.
Большегрузный транспорт первым перейдет на водород, так как у этого вида машин проблемы с весом аккумулятора и ограничением дальности поездки особенно заметны. Им требуются батареи весом в несколько тонн и несколько дней на зарядку. Кроме того, такие аккумуляторы занимают много места, что уменьшает полезную грузоемкость. В США Coca-Cola, Walmart, Amazon и другие компании инвестировали крупную сумму в вилочные погрузчики на топливных элементах, которые используют водород, производимый локально. Благодаря этому получилась устойчивая система генерации энергии без выбросов в окружающую среду. Эта система снабжает предприятия энергией и делает их полностью автономными. Крупнейшая американская пивоваренная компания Anheuser Busch планирует пойти дальше. Она собирается задействовать огромные тягачи на водородном топливе, которые будут совершать поездки между штатами.
Их производитель, компания Nikola, занимается постройкой 700 заправочных станций на территории США. Спрос на их фуры растет с каждым днем. Часть лондонских автобусов и немецких поездов уже ездит на водородных топливных элементах – еще один пример того, как коммерческий транспорт прокладывает дорогу для личного транспорта на водородном топливе.
Что касается беспокойства по поводу эффективности, во многих уголках планеты проценты, названные Илоном Маском, не соответствуют действительности. На Оркнейских островах, чуть поодаль от основной территории Великобритании, громадные приливы и мощные ветра зачастую создают столько энергии, что местная энергосеть неспособна ее принять. Кроме того, есть приборы для электролиза, которые используют излишки энергии, чтобы получить водород из воды и затем использовать его как замену органическому топливу. В других местах также существует подобная практика, когда избыток бесплатной энергии направляют на производство водорода, который затем продается. Чем больше энергетические сети разных стран станут получать энергию из возобновляемых источников, тем менее остро будет стоять вопрос эффективности.
На рынок выходит еще один автомобиль на водородном топливе – Rasa. Удивительно, но принципиально новое транспортное средство производится не в Штутгарте, Токио или Калифорнии. Оно родом из валлийского городка Лландриндод-Уэллс. Вместо того, чтобы встраивать источник энергии на основе водорода в обычную машину, конструкторы компании Riversimple во главе с Хьюго Спауэрсом полностью переосмыслили устройство автомобиля, а также взаимодействие с ним владельца с учетом ограничений и возможностей водородного топливного элемента.
Автомобиль Riversimple Rasa на водородном топливе – показательный пример того, как можно уменьшить воздействие на окружающую среду.
Спауэрс стремится искоренить негативное влияние на окружающую среду, которое оказывает личный транспорт. «У нас не будет экологически чистых машин, пока мы действуем наугад и пытаемся незначительно улучшить ситуацию. Искоренение, а не уменьшение. Такой должна быть общая цель. Быть чуть менее неэкологичным не значит быть экологичным», – считает он.
 
Для Спауэрса источником вдохновения послужили работы американского физика Эмори Ловинса из Института Роки-Маунтин. Именно он в 1990-е годы изобрел термин «гиперкар». Это случилось задолго до того, как его стали использовать для описания дорогих спортивных автомобилей.
Ловинс имел в виду автомобиль, который никак не влияет на окружающую среду, а если и влияет, то незначительно. Чтобы добиться этого, при производстве следовало бы использовать сверхлегкие материалы, а в качестве источника питания выбрать энергию, которая будет возобновляемой и экологически чистой. По моему опыту, модель Rasa – наиболее близкий к этим идеям автомобиль, который может производиться серийно.
Вес – главная характеристика. Если автомобиль весит настолько мало, насколько это возможно, значит, для питания потребуется топливный элемент пониженной мощности. Стоимость подобных элементов гораздо ниже, чем у элементов с высокой мощностью, потому что пластины из ценных металлов в них гораздо меньше по размеру. (В этом отличие от двигателей внутреннего сгорания. Затраты на производство практически не отличаются, несмотря на разную мощность.) Корпус Rasa сделан из углеродного волокна. Машина весит 580 килограмм – это вдвое меньше легкового автомобиля и даже легче аккумулятора, который помещают в некоторые электромобили. Вес настолько маленький, что водородному топливному элементу нужно выделять только одну десятую от того объема энергии, что требуется обычной машине, – примерно 145 л. с. (11 котловых лошадиных сил). И хотя углеродное волокно стоит относительно дорого (39 килограмм материала в каждой машине Rasa обходятся на 2000 фунтов дороже, чем такой же корпус, но из стали), выгоды от снижения веса более чем компенсируют дополнительные затраты в долгосрочной перспективе.
В автомобилях Toyota и Hyundai установлены обычный электродвигатель и увесистый блок аккумуляторов, которые питаются от водородного топливного элемента. У Rasa же стоит по компактному электродвигателю в каждом колесе, что делает машину полноприводной. Большая часть энергии Rasa – «живое» электричество, которое производится топливным элементом, а также оно рекуперируется при торможении. У Rasa это получается гораздо эффективнее, чем у большинства электромобилей и гибридов. Обычная тормозная мощность достигается путем изменения направления тяги двигателя на противоположное движению. Образовавшееся электричество накапливается в суперконденсаторах, а не в аккумуляторах. Суперкондесаторы хранят энергию в виде электричества, а не химических соединений, поэтому они способны быстрее принимать и отдавать ее, что положительно сказывается на ускорении и производительности. Автомобиль Toyota Prius рекуперирует примерно 10 % кинетической энергии торможения. У Rasa этот показатель равен 50 %. К тому же суперконденсаторы постоянно подпитываются от топливного элемента, поэтому в распоряжении водителя всегда есть дополнительная энергия. Спауэрс объясняет свои расчеты:
«Для обычного автомобиля двигатель создается такого размера, чтобы добиться максимального ускорения. А это требуется лишь в 10 % случаев. При поездке по шоссе машина в среднем задействует 15–20 % от пиковой мощности. Это означает, что 80 % возможностей двигателя не используется 90 % времени. Поэтому мы решили уменьшить топливный элемент настолько, чтобы он удовлетворял 20 % (не 100 %), и остальные 80 % переложили на суперконденсаторы – для тех случаев, когда необходимо ускориться».
Аэродинамика тоже крайне важна. У автомобиля классическая каплевидная форма с удивительно большим дорожным просветом. Когда машина движется, воздух проносится между неподвижной землей и движущимся днищем машины. Поэтому чем больше просвет между этими поверхностями, тем лучше. Здесь прототипом послужили работы доктора Альберто Морелли в 1970-х годах и концепты Aptera, разработанные в Калифорнии. Бескрылый летательный аппарат – это не самый практичный транспорт, но Rasa заимствует у него некоторые элементы (большой дорожный просвет, каплевидные и овальные формы), чтобы добиться малого сопротивления.