Пета скорост за водородните коли

Днес автомобилните технологии се намират в най-иновативния си период за последните 100 години. Основна движеща сила за тези промени са желанията на потребителите да карат чисти и икономични коли. Както и правителствените регулации, които изискват от производителите все по-голяма икономия на гориво и все по-ниски вредни емисии.
Безспорно най-големият успех в това отношение е създаването на серийно произвеждани електрически коли. За съжаление въпреки техните безспорни предимства е малко вероятно в обозримото бъдеще те да заменят класическите петролни автомобили. Причината за това са тежките проблеми, които стоят пред масовизирането на електромобилите. Сред тях са високата първоначална цена, недостатъчният пробег с едно зареждане, както и трудността за зареждане "на път" поради липсата на достатъчно станции. Със сигурност напредъкът на технологиите рано или късно ще реши всички споменати проблеми. Междувременно обаче ще се развият и всички конкурентни зелени автомобилни технологии. Сред тях например са по-ефективните и чисти петролни коли, включително задвижваните с природен газ или биогорива, хибридните коли като Prius, както и колите с водородни горивни клетки.
Именно поради това според нарастващ брой наблюдатели колите с батерии (като Nissan Leaf) вероятно никога няма да бъдат истинска алтернатива на петролните автомобили. Твърде възможно е в близкото бъдеще някоя конкурентна технология да предложи същите екологични предимства в комбинация с по-дълъг пробег, бързо и безпроблемно зареждане, както и не на последно място - много по-ниска цена. Например абсолютно сигурно е, че в близкото бъдеще ще виждаме все повече малки, леки и изключително икономични автомобили, изгарящи някакъв вид изкопаемо гориво (бензин, дизел, пропан или природен газ). Причината за това е, че двигателите с вътрешно горене са изключително зряла и добре позната технология, която все още има значителен потенциал за развитие на енергийната ефективност и екологичността. Автомобилостроителите имат огромен опит с тези технологии и могат да ги развиват по-ефективно и на много по-ниска цена в сравнение с електрическите коли. Факт е, че всяко развитие на автомобилите с двигатели с вътрешно горене, насочено към по-висока енергийна ефективност и по-ниски емисии, директно намалява желанието на потребителите да си купуват електрически коли. При всички случаи ключов фактор тук ще бъде цената на петрола. Ако съдим по дългосрочни прогнози, включително на IEA (International Energy Agency - Международната агенция за енергетика), ерата на евтиния петрол е вече в историята.
Колкото до хибридните автомобили, въпреки дългото им и относително успешно пребиваване на пазара (Toyota Prius е от 1997 г.) шансът им да изместят колите с двигател с вътрешно горене е практически нулев. Причината за това е, че те са създадени с идеята да бъдат междинна технология между класическия петролен автомобил и зеления автомобил на бъдещето. Основният проблем на хибридните автомобили е тяхната висока цена в сравнение с конкурентните технологии. Факт е, че съчетаването на две енергийни установки в една кола никога няма да бъде по-евтино от автомобил, задвижван само с гориво или само с електричество.
Сериозна алтернатива на колите с батерии са и автомобилите, задвижвани с петролен (LPG, пропан) или природен газ. Тяхното основно предимство е, че осигуряват сериозни екологични предимства на ниска цена. Друга често споменавана екологична алтернатива на електрическите коли са биогоривата. За съжаление към момента те са пълен провал, ако изключим някои изолирани истории на успеха като масовата употреба на етанол като гориво в Бразилия. Основният проблем на биогоривата е, че с изключение на отделни случаи влаганата за производството им енергия е повече, отколкото се получава при изгарянето им.
След всичко това в дългосрочен план последният оцелял кандидат за титлата "зелен автомобил на бъдещето", изглежда, са колите, захранвани с водород. Фундаменталната причина за това е, че водородът е идеалното химическо гориво - съдържа голямо количество енергия, а отпадъчният продукт при неговото изгаряне е водна пара. Единият начин за използването на водорода за задвижването на автомобил е изгарянето му в модифицирани двигатели с вътрешно горене. Към момента обаче много по-развито в технологично отношение е другото автомобилно приложение на водорода - т.нар. горивни клетки. Тези електрохимически устройства произвеждат електричество чрез реакция между водородното гориво и атмосферния кислород. Резултатът от тази реакция е чиста водна пара, топлина и електричество, което захранва задвижващия електромотор. Иначе казано, автомобилите с горивни клетки (FCV - Fuel Cell Vehicle) са друг вид електромобил, при който обаче електричеството идва от горивната клетка вместо от презареждащи се от мрежата батерии. Всеки съвременен електрически автомобил с батерия може да се превърне във FCV, ако към него бъде добавен резервоар за водород, а захранващият блок бъде заменен с горивна клетка.
В резултат колите с горивни клетки комбинират най-добрите качества на споменатите по-горе видове зелени автомобили, включително изключителна енергийна ефективност и нулеви емисии. Нещо повече, FCV технологията безапелационно превъзхожда популярните в момента електромобили с батерия. Преди всичко колите с горивни клетки се зареждат бързо (за 2-3 минути) и осигуряват дълъг пробег, сравним с този на икономичните петролни коли. Освен това горивните клетки са много по-компактни и по-леки от най-добрите автомобилни батерии, съществуващи в момента. Основното предимство на горивните клетки спрямо батериите обаче е в по-ниската им цена. Дори на сегашния сравнително ранен етап от развитието на технологията клетките са с чувствително по-ниска цена на киловат произведена електрическа енергия. При това според едно проучване на MIT (Massachusetts Institute of Technology - Масачузетски технологичен институт) в дългосрочен план горивните клетки имат много по-добра възможност за намаление на цената в сравнение с електрическите батерии.
Въпреки повсеместния песимизъм към тази технология през изминалото десетилетие научните институции и големите автомобилостроители продължиха с активната развойна дейност и с милиардните инвестиции за усъвършенстване на горивните клетки. "Ние не се обезкуражихме и не се предадохме. Просто продължихме да работим търпеливо и настойчиво", обяснява Масанари Янагисава, шефът на отдела за разработка на горивни клетки на Nissan. Резултатът от тези усилия е впечатляващ. Наскоро Nissan представи горивна клетка от ново поколение, която осигурява 2,5 пъти по-голяма енергийна плътност при едва една шеста от цената на съществуващите в момента устройства от този тип. Най-важното в случая обаче е, че не става въпрос за прототип, а за напълно годно за масовия пазар устройство. "Готови сме да излезем на пазара във всеки един момент. Единствената оставаща пречка е дистрибуцията на водород. Дайте ни водород и ние ще ви дадем автомобили с горивна клетка", красноречив е Янагисава.
При това Nissan далеч не е единственият водещ автомобилостроител, деклариращ агресивен оптимизъм за бъдещето на колите с горивни клетки. През месец юни Mercedes-Benz обяви, че ще пусне на пазара своята първа FCV кола година по-рано от планираното - през 2014 вместо през 2015 г. Обяснението на компанията бе идентично с това на Nissan: "Технически продуктът е готов за пазара... Проблемът е в инфраструктурата".
След всичко това изведнъж водородните коли отново се оказаха на гребена на вълната. В специализираната преса все по-често се чуват мнения, че е напълно възможно автомобилите с горивни клетки да изпреварят колите с батерии по пътя към масовия пазар. В момента големите автомобилни компании, включително GM, Daimler, Toyota, Honda и Hyundai, усилено подготвят своите FCV автомобили за пазара. Интересен факт е, че повечето от тях планират да започнат продажбите им през 2015 г. В момента производителите концентрират усилията си върху двойно намаляване на цената на автомобилите с горивна клетка - от около 100 хил. до 50 хил. долара.
Междувременно за поевтиняването им ще помогне и увеличаващото се търсене на горивни клетки в световен мащаб. Тези устройства са все по-често използвани, например за захранването на кари товарачи, като резервна мощност за сгради или на мобилни базови станции. Непрекъснато нараства и броят на градските FCV автобуси в резултат от правителствените програми за тяхното финансиране.
След всичко това е ясно, че основните проблеми на колите с горивни клетки са извън автомобилите. Реализирането на мечтата за зеления водороден автомобил изисква решаването на редица въпроси, свързани с производството, съхранението и дистрибуцията на водородно гориво. Факт е, че водородът е едно от най-трудните за съхранение вещества. Тъй като газообразният водород е изключително разреден и заема огромен обем, за да бъде използван като гориво, той трябва да бъде охладен до течно състояние и да бъде съхраняван в резервоари под голямо налягане.
В момента се влагат огромни усилия за откриването на достатъчно ефективен, евтин и екологичен метод за производство на водород. Красноречив е фактът, че в момента основната технология за производство на водород е обработката на природен газ. Това предизвиква очевидния въпрос дали не е по-добре газът да бъде директно използван като гориво. Търсеното "идеално" решение е ефективно производство на водород от възобновяеми източници - като биогорива, слънчева, вятърна или хидроенергия.
В същото време изглежда, че проблемът с недостига на водородни станции за зареждане постепенно ще бъде решен в обозримото бъдеще. В момента в различни части на света са в ход редица мащабни програми в тази насока. Наскоро Шотландия обяви плановете си да изгради дълга 30 мили "водородна магистрала" (магистрала с верига от водородни станции) на североизточното си крайбрежие. Проектът е част от амбициозен план за развитието на зелена енергия, на стойност 750 млн. евро. От своя страна наскоро германският автомобилен гигант Daimler обяви, че планира да изгради национална мрежа от 20 водородни станции, чиято цел е да превърне Германия в лидер в областта на водородните автомобили. В същото време японските производители Toyota, Nissan и Honda обединяват усилия с доставчиците на водородно гориво, за да изградят 100 зареждащи станции в най-големите градове на страната в подготовка за "магическата" за FCV автомобилите 2015 година.
В заключение можем да обобщим, че близкото бъдеще на световния автомобилен пазар ще бъде не по-малко интересно от неговото настояще. При това автомобилите с горивни клетки ще бъдат фактор, който не може да бъде пренебрегнат. Според проучване на американската компания за пазарни анализи Pike Research тяхното бъдеще е блестящо. Резултатите от изследването сочат, че през 2020 г. световните продажби на коли с горивни клетки ще достигнат 390 хил. броя годишно, генерирайки печалба от 16,9 млрд. долара.