20 сентября
BMW 5 520iA AT
Всем добрый день. Надеюсь мой отзыв внесет свою лепту и поможет вам принять правильное решение. Покупал машину новой в салоне на новой риге в конце 2009. Получилось очень бюджетно 1360т. Ксенон...
4.5
23 сентября
Hyundai Creta 2.0 AT 4WD
отличный автомобиль за свои деньги
4.7
Все отзывы
10 января 2018 10:02, Статьи

Как японцы убьют двигатель внутреннего сгорания

Мы побывали на опытной ветряной электростанции Hama Wing в Японии, где производят водород для транспорта на топливных элементах. Японцы, действительно, готовы избавить мир от ДВС!
Производитель ветряка — Vestas (Дания), высота башни ветрогенератора — 78 м, диаметр лопастей — 80 м, номинальная мощность — 1,98 МВт, годовая выработка — около 2100 МВт ч.

«Если мы используем “чистый” электромобиль, то и электроэнергия, которая приводит его в движение, должна вырабатываться с помощью “чистой” энергии: солнце, вода или ветер. Однако время и продолжительность, когда мы будем производить такую электроэнергию, не будет совпадать с тем временем, когда мы нуждаемся в ней. Это может быть суточная разница, погодная, сезонная и т.д. Значит, нам надо хранить электроэнергию в батареях долгое время — понадобятся гигантские хранилища. Это нереально, тем более, что нынешние батареи не могут долго хранить энергию. Именно поэтому мы не мыслим будущего без водорода и автомобилей на топливных элементах», — это слова Геральда Килманна, вице-президента по исследованиям и разработкам Toyota.

Схема расположения основных объектов на ветряной электростанции и водородной фабрике Hama Wing

Мы уже не раз писали о том, что японский автопроизводитель видит свое будущее в развитии технологий на топливных элементах, где основным топливом должен стать водород. Но где и как его добывают таким способом, чтобы весь процесс стал экологически чистым? Для ответа на этот вопрос мы отправились в Японию на небольшую опытно-экспериментальную фабрику Hama Wing в Иокогаме, что в 40 минутах езды от Токио. Ее начали строить в 2015 году, а уже в 2018 фабрика должна выйти на проектную мощность. Речь идет о ветряной электростанции, расположенной на самом берегу бухты Иокогама, которая совмещена с производством водорода путем электролиза воды и его хранилищем.

Весь процесс производства, сжатия, хранения, транспортировки и использования водорода в одной схеме.

Электричество необходимо для электролизной установки, которая расщепляет воду на кислород и водород, а также компрессоров, которые сжимают водород для последующего стационарного хранения в резервуаре, расположенном на самой станции, либо для транспортировки в грузовиках-заправщиках до конечного потребителя. В данном случае потребителями являются местные предприятия, использующие 2,5-тонные вилочные погрузчики на топливных элементах. Излишки электричества, вырабатываемые ветрогенератором, либо запасаются в хранилище с аккумуляторами, либо отдаются в электросеть города посредством распределительной щитовой. Это если вкратце, но самое интересное кроется в деталях.

Сейчас погрузчики на топливных элементах используются в четырех компаниях: на складах хранения замороженной продукции в распределительных центрах двух логистических компаний в городе Кавасаки, транспортировке тяжестей на пивоварне известной японской марки Kirin и в секции фруктов и овощей на центральном оптовом рынке в городе Иокогаме — то есть там, где нежелательно использовать технику с ДВС.
Система стабилизации производства водорода и накопления энергии представляет собой два контейнера, в которых находятся 180 штук б/у никель-металл-гидридных батарей от Toyota Prius. Производительность данной системы — 150 кВт ч. Каждая батарея проходит регулярную техническую инспекцию на пригодность. Таким образом обеспечивается не только гибкость при производстве водорода, но и утилизация старых батарей от гибридов.

Сам процесс выработки водорода происходит в электролизной установке, изготовленной компанией Toshiba. Это небольшой контейнер (длина — 6,2 м, ширина — 2,4 м, высота — 2,9 м), в котором находятся воздушный компрессор, электролизер, охладитель и воздушный ресивер. Рядом с электролизной установкой расположен небольшой резервуар с азотом. Азот нужен для работы охладителя, так как в процессе электролиза выделяется тепло — водород находится в нагретом состоянии. Таким образом система охлаждает всю установку и полученный газ, чтобы исключить возможность его взрыва.

Хранилище водорода представляет собой компрессорную станцию и резервуар в виде вертикальной колонны объемом 100 м³, где водород хранится под давлением 0,4-0,82 МПа. Резервуар может запасать до 800 н.м³ водорода, однако активный объем газа, который обычно отбирается и закачивается, — 400 н.м³. Этого объема достаточно для 2 дней работы 12 вилочных погрузчиков на топливных элементах, что обеспечивает стабильность поставок даже в случае возможных перебоев с выработкой водорода на станции.

Для транспортировки водорода к конечному потребителю используются дизель-электрические гибридные грузовики Hino Dutro Hybrid последовательно-параллельной схемы, выполненной на манер Toyota Prius. Одного грузовика хватает, чтобы заправить 6 погрузчиков на топливных элементах. Грузовики по сути являются мобильными водородоснабжающими АЗС: они оснащены оборудованием, позволяющим осуществлять закачку водорода под давлением 35 МПа непосредственно в погрузчик на местах, где отсутствует необходимая заправочная инфраструктура.

На борту грузовика установлены «цистерны» из композитных материалов общим объемом 300 л, которые вмещают 270 н.м³ водорода. Для этого используется многоступенчатая компрессорная станция производительностью 50 н.м³ в час, расположенная рядом с основным хранилищем. Водород, подводимый к компрессору под давлением 0,4 МПа, пройдя процесс четырехступенчатого сжатия, закачивается уже под давлением 45 МПа непосредственно в грузовик.

В самом погрузчике используется та же система на топливных элементах, что и в Toyota Mirai, немного адаптированная под конкретные условия использования. С одной стороны, в топливную ячейку поступает водород под давлением 35 МПа, а с другой, воздух, нагнетаемый специальным компрессором. В процессе электрохимической реакции электроэнергия поступает в аккумулятор, а вырабатываемая теплоэнергия используется в системе охлаждения. Аккумулятор, в свою очередь, подает ток на электромоторы, предназначенные для передвижения и перемещения грузоподъемного устройства.

«Выхлопом» в процессе выработки электроэнергии в топливном элементе погрузчика является обыкновенная вода, а не углекислый газ, бензопирены и окислы азота — вредные вещества, входящие в выхлопы двигателей внутреннего сгорания.

На заправку «полного бака» одного погрузчика, который вмещает 1,2 кг водорода, уходит 3 минуты. Этого запаса хватает на 8 часов непрерывной работы при температуре окружающей среды 0-40°С. Также на борту стоит преобразователь и бытовая розетка с напряжением 100В — таким образом погрузчик в любой момент может стать на 15 часов источником бесперебойного питания, к которому можно подключать приборы и устройства мощностью до 1 кВт.

Чтобы удовлетворить потребности клиента в водородном топливе и осуществлять поставку «точно в срок», была внедрена система оперативного управления, которая через облачное хранилище объединяет в единую сеть водородную станцию, грузовики и погрузчики на местах. Она отслеживает местоположение заправочного грузовика и давление в резервуарах, статус производства водорода на самой станции и количество топлива, оставшегося в каждом погрузчике. Таким образом, с помощью этой технологии планируется перейти на круглосуточный режим производства и доставки водорода.

У проекта Hama Wing есть несколько важных целей: первая — продемонстрировать всю технологическую цепочку производства и реализации низкоуглеродистого водорода от его получения и хранения до снабжения конечного потребителя; вторая — создать простую и понятную интегрированную систему, которая даст возможность оценить как практическую доступность водорода в качестве вида топлива, так и потенциал дальнейшего коммерческого использования этой системы; третья — использовать производство водорода как эффективную меру для развития региона и борьбы с глобальным потеплением.

Расчеты японских специалистов показывают, что уже сейчас вся технологическая цепочка «производство водорода-доставка-конечное использование» позволяет более чем на 80% сократить выбросы углекислого газа в сравнении с привычными схемами, где используются погрузчики с ДВС или электромоторами. Пока самым большим «загрязняющим» фактором является процесс доставки. В будущем гибридные грузовики планируется заменить автомобилями на топливных элементах — в этом случае выбросы вредных веществ будут сведены к нулю.

О «социальной» значимости данного проекта говорит тот факт, что в центре почти 4-миллионной Иокогамы в парке Ринко, где любят отдыхать местные жители, установлено электронное табло, которое круглосуточно показывает информацию о текущем состоянии ветряка и количестве выработанной электроэнергии. Более того, каждый год порядка 14000 человек посещает «водородную фабрику», чтобы воочию увидеть, как происходит выработка топлива будущего.

Как вы могли понять, фабрика Hama Wing, равно как и вышеупомянутый автомобиль Toyota Mirai, — это лишь начало, часть глобальной идеи японцев по переводу всего и вся на электричество и водород как энергоноситель, получаемые из возобновляемых источников энергии. Например, Toyota уже реализует программу строительства «зданий с нулевыми выбросами», использующих технологию на топливных элементах.

Проект Hama Wing — это, действительно, сотрудничество между промышленностью, правительством и научными кругами на государственном уровне. Префектура Канагава, Japan Environment Systems и Toyota Motor Corporation работают совместно с муниципалитетами, местными предприятиями и продвигают весь проект при поддержке Министерства окружающей среды, получая рекомендации от ученых Иокогамского и Цукубского университетов.

В понимании японцев водород должен стать важной частью «разумной энергетики» будущего при постройке интеллектуальных энергетических сетей. И здесь действует тот же принцип, который «тойотовские» инженеры исповедуют в случае с электромобилями: они пригодны, если речь идет о компактных транспортных средствах, которые хранят небольшой запас энергии и перемещаются на небольшие расстояния. А вот для больших машин и серьезных расстояний лучше использовать водород.

Потенциал водорода как источника энергии достаточно велик. Во-первых, его можно вырабатывать из различных источников первичной энергии. Во-вторых, его можно сохранить и транспортировать в больших количествах. В-третьих, он может компенсировать колебания в производстве возобновляемой энергии. В-четвертых, затраты на хранение водорода в больших объемах невелики.

Ну а чтобы еще раз уяснить, как же происходит выработка водорода для его последующего использования, рекомендуем посмотреть вот это видео, которое демонстрирует все процессы, происходящие на водородной станции Hama Wing.

Во время загрузки произошла ошибка.Видео: Toyota
Подпишитесь на новую рассылку Авто Mail.Ru, чтобы быть в курсе главных новостей и новинок в мире автомобилей
Комментарии
307
Дмитрий Левдик
Дирижабли тоже были на водороде , и где они теперь?
СсылкаПожаловаться
Рустам Гафуров
Метан наше все
СсылкаПожаловаться
Леонид Высочин
Создав для Subaru двигатель FB20, японцы убили целый концерн и соответственно всё что связано с этим брэндом, так что в способности япов что-то или кого-то убить - ни кто и не сомневался...
СсылкаПожаловаться
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться.
Подпишитесь на нас
Новости от Авто Mail.Ru