Водородный FAQ

Научный журналист Алексей Паевский ответил на популярные вопросы о водородной энергетике. 

Так получилось, что помимо всей своей работы в области научной журналистики и популяризации науки, последние два с половиной года мне приходится много заниматься популяризацией водородной тематики: водородной энергетики, водородной экономики, водородного транспорта.

Причем в любых форматах: лекция, научно-популярная статья, выступление на круглом столе, дискуссия в блогах, разговоры с друзьями или с малознакомыми людьми. За это время водород стал одним из главных элементов повестки дня – и в мировых новостях про это говорят, и в Год Науки упоминают, и наш президент в конце прошлого года пожелал к 2023 году российский водородный автобус (и вот уже ГАЗ и КАМАЗ представили прототипы)…

За это же время я выслушал огромное количество вопросов, мнений и суждений о водородном транспорте. И, мне кажется, настала пора собрать в один текст самые частые ответы на самые частые вопросы, связанные с водородным транспортом. Что ж, поехали!

Нет, водород не бывает зеленого или голубого цвета. Цветовая маркировка водорода всего лишь обозначает «углеродный след», который оставляет за собой тот или иной способ производства водорода. Сейчас почти весь водород – «серый». Его производят из природного газа нагреванием с водяным паром. На выходе получается водород и углекислый газ, который выбрасывается в атмосферу. Это не очень хорошо для климата, поэтому если углекислый газ уловить и захоронить, то получится уже «голубой» водород. Если же природный газ сразу же разложить на углерод и водород (а углерод захоранивать проще), то будет вам «бирюзовый» водород. Если получать водород электролизом, пропуская ток через воду, то тут уже другие цвета – «оранжевый» (или «желтый», или «розовый») – если электричество добыто на АЭС, и «зеленый» - если оно получено из энергии ветряков или солнечных панелей.  Но любой водород – газ без цвета и запаха.

Нет, водородный транспорт – не новая история. В самом начале XIX века, в 1807 году Франсуа Исаак де Риваз уже использовал смесь водорода и кислорода в своем двигателе внутреннего сгорания и в автомобиле с этим двигателем. А в  1860-х  Жан Жозеф Этьенн Ленуар уже выпускал водородный автомобиль с названием – «Гиппомобиль».

Нет, в современных водородных автомобилях водород не сжигают. Есть более рациональный способ использования: мы берем устройство, которое называется «топливный элемент», в котором водород соединяется с кислородом, но не горит (температура процесса всего 70 градусов) – и при этом выделяется электрический ток, который питает электромотор. И вот вам неожиданное открытие – всякий современный водородный автомобиль – это электромобиль. Просто в нем источник электричества – водород и топливный элемент, а не литий-ионная батарея.

И да, кстати, тот самый топливный элемент – тоже придуман очень, очень давно. Уильям Гроув сконструировал его еще в 1838 году. Только тогда он оказался невостребован. Второй расцвет топливных элементов начался в 1960-х годах, когда они потребовались космосу. И только современные материалы 2000-х позволили сделать топливные элементы настолько компактными, что их можно стало ставить на автомобили.

Хватит пугать людей взрывающимся водородом и дирижаблем «Гинденбург»! Да, конечно, водород в смеси с кислородом в определенных пропорциях взрывается. Но если в реальных условиях на открытом воздухе произойдет утечка водорода, то он – в отличие от пропан-бутановой смеси, которой заправляются современные газовые автомобили, стремительно поднимается вверх – со скоростью 20 метров в секунду. 

Проводились реальные эксперименты с утечкой и возгоранием бензина и водорода в одинаковых машинах. Результаты интересны: в водородном автомобиле огонь сам собой затухает через минуту-полторы, бензиновый за полторы-две минуты сгорает целиком. А уж как горят электромобили! Расчеты показывают, что для того, чтобы потушить одну «Теслу» потребуется десяток пожарных машин.

Да, и про взрывы баллонов в газовых авто. Баллон баллону рознь: если в газовом автомобиле баллон металлический, и в случае взрыва опасен именно баллон, осколки которого поражают людей, как шрапнель, то водородный баллон соткан из углепластика. Максимум, что он может – разорваться и раскрыться, не образуя осколков. 

Где выигрывает водородный автомобиль у электромобиля на аккумуляторах? Во-первых, его реальный (а не рекламный) пробег будет втрое больше. 600 километров на пяти килограммах водорода – это норма, а нынешний рекорд для водородной легковушки не на треке, а от города до города – более 1000 км на одной заправке.

Во-вторых, водородомобиль заправляется за 3-4 минуты, а не за несколько часов (или полчаса быстрой зарядки) как электромобиль. Впрочем, в городе электромобиль удобнее – приехал на работу, воткнул в зарядку, пошел работать. Вышел с работы – поехал домой, у дома снова воткнулся.  Хотя в России и инфраструктуры для электромобилей, и для водородных очень мало. Водородная заправка пока и вовсе одна, у нас в Центре компетенций в ИПХФ РАН.

Тем не менее, кажется, водород уже не остановить. Расчеты показывают, что для Москвы водоробус уже экономически выгоднее электробуса. В мире уже бегает несколько тысяч водоробусов – от Бразилии до Лондона. Поэтому, как мне кажется, в ближайшие годы дело сдвинется. И первыми на водород перейдут именно городской общественный транспорт, коммунальный транспорт и тяжелый грузовой транспорт – от фур до карьерных самосвалов. Первые разработки в России уже есть!

Алексей Паевский, научный журналист

Заместитель руководителя Центра компетенций НТИ «Новые и мобильные источники энергии» при ИПХФ РАН по коммуникациям
Советник ГК «ИнЭнерджи» по коммуникациям
Руководитель пресс-службы ИПХФ РАН

• #Химия