Совсем недавно на рынке автомобилей появились машины на электричестве и водороде, которые тут же начали конкурировать друг с другом.
Зачем они нужны людям? Поклонники и производители говорят, что эти автомобили более экологичны, экономичны и не зависят от нефти, запасы которой на Земле конечны.
Но в чем разница этих видов автомобилей? Какой из них лучше и перспективнее? Расскажу в этой статье.
Принцип работы двигателей
Первое и ключевое отличие водородных автомобилей от электрокаров — то, как они приводятся в движение. Чтобы понять это, нужно узнать устройство двигателей.
В электромобилях энергия для двигателей берется от батареи, соединяющейся устройством под названием инвертор — оно отвечает за преобразование постоянного тока в переменный и наоборот. Первый вариант характерен для ситуаций, когда водитель жмет на педаль газа и батарея подает питание на двигатель, второй же — когда автомобиль продолжает движение без «газа».
Преобразование переменного тока в постоянный с помощью двигателя автомобиля называется рекуперацией и позволяет немного подзаряжаться на ходу и экономить энергию батарей.
При необходимости инвертор может регулировать мощность переменного тока на двигатель, а также может менять фазы для езды задним ходом.
Что касается самого двигателя, то в нем нас интересуют подвижная (ротор) и неподвижная (статор) части. Автомобиль приходит в движение, когда на статор подается электрический ток и он образует магнитное поле, заставляющее ротор вращаться и преобразовывать электромагнитную энергию в механическую.
В зависимости от конструкции конкретного двигателя ток может быть либо однофазным, либо трехфазным, но самый распространенный вариант — именно второй.
Водородный двигатель похож на своего конкурента тем, что тоже использует электроэнергию для того, чтобы привести мотор в движение. Схема мотора там одинакова — та же схема с ротором и статором. Однако есть важное отличие — в том, откуда двигатель берет на это энергию.
В водородных двигателях есть топливный элемент, внутри которого расположен анод и катод. Водород из бака вместе с кислородом из воздухозаборника подают в камеру, после чего с помощью анода и катода оба вещества вступают в электрохимическую реакцию. В результате реакции образуются водяной пар (который отводится из камеры) и электроэнергия, которая и подается непосредственно на статор.
Издержки при производстве
Про «зеленый» транспорт принято говорить, что он меньше вредит экологии, чем традиционные бензиновые и дизельные автомобили.
Однако это не так. Во время производства электрокаров в атмосферу выбрасывается аж на 63% больше углекислого газа, чем при производстве традиционных автомобилей.
Кроме того, сторонники экологии нередко игнорируют ущерб окружающей среде при добыче материалов для производства литий-ионных батарей.
Особенно острой эта проблема стала для Африки, природа которой быстро разрушается из-за добычи лития, никеля, кобальта, марганца и палладия.
Водородные двигатели меньше зависят от редкоземельных и драгоценных металлов, но тоже не могут обойтись без них — как минимум, потому что при создании катодов и анодов в топливных элементах часто используется платина.
Добычу самого водорода тоже не получится назвать экологичной — для этих целей нередко используют метан (нефтепродукт) или кокс — не самые безобидные способы для любителей уменьшить углеродный след человека.
Что до стоимости самого производства, то водородные автомобили будут дороже. В отличие от электромобилей, которым помимо самого двигателя нужны лишь инвертор и большая батарейка, водородному автомобилю нужна сложная система с подачей отдельно водорода и воздуха, топливным элементом и системами отвода продуктов электрохимической реакции.
Мощность
Если брать автомобили, которые будут полезны и доступны обычному человеку, то оба варианта будут идти наравне. И электрокары, и водородные автомобили имеют модели, имеющие под капотом от 100 до 400 «лошадей» и даже больше.
Однако если посмотреть на то, каких максимальных показателей удалось добиться от обеих компоновок, то можно увидеть, что электроавтомобили по этому параметру впереди.
В то время как электроавтомобили вплотную приблизились к 2 000 лошадиных сил (двигатель Aspark Owl имеет 1 953 л. с.), водородные автомобили едва преодолели порог в 1 000 «лошадей».
Рекордсмен среди водородных автомобилей — отечественная разработка NAMI Hydrogen, которая, по словам специалистов НАМИ, имеет мощность в 1 020 л. с.
Но не стоит ставить на водородных двигателях крест по этому параметру. Вполне возможно, что со временем водородные авто догонят электрокары, так как технология моложе и еще не успела полностью раскрыться.
Долговечность заряда и дальность хода
А вот здесь уже электрокары остаются позади.
Самые «дальнобойные» электрокары, доступные сейчас на рынке, не могут проехать больше 1000 км без подзарядки. Одна из самых надежных по дальности хода электромашин — Lucid Air — может проехать всего 839 км без остановок.
В то же время водородные автомобили давно вышли за этот порог. Еще в 2021 году Toyota Mirai установила мировой рекорд среди своих собратьев, проехав 1360 км.
Надежность и безопасность
В целом, и электрокары, и машины на водороде безопаснее традиционных автомобилей. Машины проходят стресс- и краш-тесты, в том числе направленные на то, чтобы понять, как легко может воспламениться автомобиль при разных повреждениях.
В том, что касается обычных столкновений, то оба вида автомобилей играют на равных с традиционными — форм-факторы и принципы создания кузова те же.
Главная опасность, которую таит в себе любой автомобиль, и «зеленый» тоже — топливо или то, что его заменяет.
Батареи электрокаров уязвимы к механическим повреждениям и могут воспламениться после удара. Но помимо этого у электрокаров есть еще и неочевидная опасность — их электроника. Современные производители, например Tesla, делают большой упор на электронные элементы в управлении и часто вовсе убирают механические кнопки и переключатели.
Это приводит к трагедиям — таким, как случай во Флориде, где владелец Tesla сгорел внутри автомобиля после возгорания батареи, потому что не смог выбраться наружу из-за полного отключения электрики дверей.
Водородные двигатели несут еще большую потенциальную опасность, потому что водород не просто хорошо воспламеняется, но и взрывоопасен. Еще в прошлом веке от водорода в дирижаблях отказались из-за его способности легко воспламеняться, которая погубила цеппелин «Гинденбург» (хотя дирижабли на водороде планируют снова запустить в 2025 году). Да и сейчас неосторожное обращение с водородом приводит к взрывам на заправках (случай в Норвегии) и на заводах (случай в США).
Из этого можно сделать вывод, что электрокары безопаснее — да, они могут сгореть, там может отказать электроника, но там нечему взрываться.
Цены
Оба вида «зеленых» автомобилей дороже своих традиционных конкурентов. Обусловлено это тем, что производство такого транспорта сложнее, а методы производства не успели удешевить до сопоставимого с автомабилями на ДВС уровня из-за молодости технологий.
Если сравнивать электрокары и водородные авто между собой, то цены на первые будут выгоднее.
Самый дешевый водородный автомобиль из представленных на рынке — это Toyota Mirai, который стоит 80 000 долларов (7 200 000 рублей). Немалая сумма, за которую можно купить традиционный автомобиль люкс-класса.
В то же время самый дешевый электромобиль в России — это Evolute i-PRO за 2 990 000 рублей. Тоже немаленькая цена, но в сравнении с водородными машинами разница получается больше чем в два раза.
Распространенность и инфраструктура
Электромобили гораздо популярнее, чем водородные авто. Некоторые причины мы уже увидели: и большая безопасность, и более доступная цена, и большая мощность.
Но все это не было бы фатальным для водородных авто, если бы не было еще одного фактора — инфраструктуры.
Водородными авто неудобно, если не невозможно, пользоваться, если у вас нет своего личного источника сжатого топлива. Водородные заправки в России — большая редкость, в Москве их сейчас всего три. Можно самостоятельно закупать и закачивать водород в баки, но это попросту небезопасно из-за горючести и взрывоопасности газа.
В то же время зарядные станции куда доступнее — в Москве к примеру, их уже больше 260, притом бесплатных, а если вам будет нужна своя собственная, то ее можно будет поставить на участке или, при согласовании с управляющей компанией, даже возле дома. Само электричество тоже куда доступнее водорода для простого человека.
Все это делает электромобили пусть и дорогой экзотикой, но куда более доступной и практичной — вам будет банально проще заправиться в крупных городах или позаботиться об этом у себя дома.
Выводы
Несмотря на все попытки инженеров, разрабатывающих водородные авто, выйти в конкуренции с электрокарами хотя бы вровень, у них это не получается.
Водородные авто дороже, опаснее, непрактичнее и не так мощны, как электрокары, но ставить на них крест пока рановато — все-таки запас хода у них больше, да и сами автомобили появились на рынке совсем недавно. Если водородным авто удастся решить свои «детские болезни», они могут стать достойной альтернативой другому «зеленому» транспорту.
