Водородный автобус В 2005 году на улицах появится транспорт нового типа

В XXI веке никому не удастся отмахнуться от проблемы окружающей среды. России тоже предстоит освоить новые, экологически чистые технологии, в том числе и водородную энергетику. “Другого пути у нас нет”, – считает директор Института водородной энергетики и плазменной технологии Российского научного центра “Курчатовский институт” академик Владимир Русанов.

– Владимир Дмитриевич, ваш институт при Курчатовском центре занимается разработками прогрессивной водородной энергетики. Что уже сделано и как скоро произойдет замена старой энергетики на новую, экологически чистую?
– Я, пожалуй, начну с того, откуда взялся интерес к водородной энергетике. Как известно, в 1973 году разразился мировой энергетический кризис, и тогда всплыла проблема водородной энергетики. В то время считалось, что буквально за 3-5 лет наступит истощение мировых запасов природных топлив – нефти, газа, угля. Заменить эти виды топлива мог водород, как вторичный энергоноситель, получаемый на ядерных электростанциях или из воды с помощью энергии солнца, ветра и приливов. Водород является идеальным топливом, т.к. при его сгорании не образуется ничего, кроме химически чистой воды.
– И какова была главная идея развития такой энергетики?
– Первоначально шли к замене традиционных видов топлива на водород. Поэтому в 1974 году была создана Мировая ассоциация водородной энергетики, куда вошла и наша страна, тогда СССР. В наше время главный упор в развитии водородной энергетики делается не на преодолении энергетического кризиса, а на смягчении проблем экологии. В 1995-1996 годах в решении задачи создания экологически чистого транспорта был сделан крупный скачок. Появились идеи и разработки нового транспорта с водородным топливом на борту, где должно быть хранилище водорода, устройство для преобразования энергии окисления водорода в электричество, т.е. “топливный элемент” и электродвигатель для обеспечения движения транспортного средства. Сегодня создана ассоциация в составе известных фирм: канадской “Балард”, немецкой “Мерседес-Бенц” и американской “Крайслер”, а также ряда других. Стартовый капитал этого объединения около 1 млрд. долларов, а цель перейти к 2004 году к массовому выпуску водородного транспорта. Замена будет постепенной: сначала городские автобусы, потом личный транспорт, а затем и вообще все транспортные системы. Это будет третий мировой скачок научно-технического прогресса.
– Третий после чего?
– Ядерная энергия, информатика, а теперь – водородный транспорт, но это еще не все. Значение водородной энергетики гораздо шире, например, возможность создавать установки для автономного энергоснабжения потребителей электроэнергией от десятков Квт до нескольких мегаватт. Это даст возможность, например, быстрее осваивать отдаленные, северные районы, зоны вечной мерзлоты.
– 1-2 мегаватт достаточно для снабжения электроэнергией небольшого поселка?
– Да, вполне. Но все же в основном водородная энергетика будет работать на транспорте.
– А что означает “топливный элемент”?
– Это то же самое, что и электрохимический генератор или электрохимический элемент. Известно, что из воды при подаче напряжения на электроды получается кислород и водород. Можно делать наоборот, т.е. подавать на электроды кислород и водород и снимать электрический ток. Это и есть “топливный элемент”. Он не имеет движущихся частей. Его КПД может быть в 3-5 раз выше, чем у бензинового двигателя. Окислителем водорода на борту может быть атмосферный воздух, все равно в результате образуется только чистая вода.
– Воды получается много?
– Самое большее – тонкая струйка, которая зависит только от мощности двигателя. Подобный двигатель уже может считаться экологами, так сказать, системой “нулевого выброса”. Первые образцы таких двигателей появились, между прочим, в СССР. В 1982-83 годах было успешно испытано первое транспортное средство на водороде. Потом началась перестройка, и все забросили из-за отсутствия финансирования.
– Мне вспоминается показанный по телевидению в те годы фильм, в котором ездил автомобиль с водородным баллоном.
– Этот РАФ с водородным баллоном и топливным элементом на борту был вполне разработан и действительно мог ездить по городу. Канадцы подхватили нашу идею и продвинулись вперед. Фирма “Балард” создала прототипы нескольких видов транспорта, в том числе и городских автобусов, которые были успешно испытаны. Фирма “Даймлер-Бенц” начала эту систему приспосабливать к легковому автомобилю. И в последнее время появилась идея не получать водород где-то и хранить на борту под высоким давлением, а извлекать прямо из имеющегося на борту бензина, керосина или дизтоплива. Такой процесс называется конверсией.
– Эти системы разрабатываются сейчас?
– Они известны в промышленности давно, но требуется их доработка именно для транспорта. Здесь они должны быть малогабаритны, очень производительны и отвечать требованиям экологии. Нам пришлось идти нетрадиционным путем и вместо катализатора использовать плазму. Конверсия происходит в газовом разряде типа СВЧ на смеси, которую надо конвертировать. На борту есть топливный элемент, он питается водородом, вырабатывает электроэнергию, и часть ее идет на поддержание газового разряда. Вся система очень портативна и имеет высокий КПД. Интересно, что не требуется хранить получаемый в процессе конверсии водород под высоким давлением, так как он тут же поступает в топливный элемент, где давление не превышает 1-2 атмосферы.
– А если бензина или дизтоплива не будет хватать для транспорта в будущем?
– На этот случай мы разрабатываем безопасные хранилища сжатого водорода, который можно направлять в тот же самый топливный элемент, и тогда транспорт будет меньше зависеть от топлива на основе нефти. Мы разрабатываем также системы безопасности для хранения водорода на борту, так как в обществе сложилось устойчивое мнение, что водород крайне опасен. Но это не совсем так. Ведь мы же пользуемся газовыми плитами в быту? Несчастные случаи бывают, но их очень мало. Метан не менее опасен, чем водород, и образует с воздухом очень взрывоопасные смеси. Причем он тяжелее воздуха и накапливается в помещениях, а водород летуч, стремится рассеяться и уйти из помещения наружу.
– На каком этапе находятся ваши разработки?
– Мы фактически разработали комплекс водородно-энергетического обеспечения движения транспорта, работая совместно с “Тольятти”, с московской организацией “НАМИ” и с некоторыми другими организациями. Пытаемся наладить связи с “ЗИЛом” и “ТМЗ” (Тушинский механический завод). Нам удалось создать систему дожигания малых количеств водорода, если он поступает в кабину и другие замкнутые пространства, что существенно повышает безопасность транспорта.
– А как насчет габаритов, новый двигатель будет такой же, как бензиновый?
– Да, примерно такой же.
– Можно считать, что транспорт уже на пороге научно-технической революции? Сколько времени это займет?
– Примерно десятилетие. Если устройство для конверсии обычного топлива и получения водорода на борту транспорта получится достаточно малогабаритным, тогда, возможно, вся инфраструктура снабжения транспорта топливом останется без особых изменений.
– Тогда почему бы не иметь на борту на всякий случай еще и бензиновый мотор?
– Потому что требуется экологически чистая энергетика и, значит, весь запас бензина или другого топлива на борту будет конвертироваться в водород.
– Сколько же бензина будет на борту? И когда новый транспорт начнет заменять старый?
– Будет обычный запас, примерно как на бензиновом транспорте. Что касается сроков внедрения водородной энергетики на транспорте, то, как говорят ведущие мировые фирмы, это начнется с 2005 года.
– Если новый транспорт окажется прогрессивнее и экономичнее старого, то и его пробег, по-видимому, будет увеличен?
– На первом этапе пробег для нового транспорта останется примерно таким же, как и для старого, а вот дальнейшее развитие наверняка позволит добиться ряда преимуществ, в том числе и в пробеге.
– Как развитие водородного транспорта скажется на конкурентоспособности наших автомобилей и отечественной экономике?
– Если будем отставать, то будет ЧП. Но у нас есть свои возможности, опираясь на наш оборонный комплекс, разработать все элементы, которые необходимы для оснащения водородной системой нашего российского автомобиля. Если мы не обеспечим финансирование данных разработок, об этом придется очень пожалеть, когда будут приняты мировые международные постановления об ограничении, а потом и об отказе от бензинового транспорта. Тогда нам придется закупать водородный транспорт по ценам, которые будут диктовать извне, а это может иметь самые серьезные последствия для экономики государства.
– Бензиновые двигатели сильно вредят экологии. В Германии, например, для них есть целый ряд экологических требований и ограничений.
– И правильно. Ведь бензиновый двигатель дает в выхлопе не только двуокись углерода (о влиянии которой даже на климат сказано уже немало), но и ядовитый угарный газ (окись углерода), оксиды азота, углеводороды, оксиды серы, всевозможные вредные твердые частицы, включая канцерогены и тяжелые металлы. И все это влияет на человека и на окружающую среду. За примерами далеко ходить не надо. Как влияют выхлопы на полицейских, стоящих в потоке машин, хорошо известно: они зачастую падают в обмороки.
– Наверное, эти вредные выбросы влияют и на среднюю продолжительность жизни?
– Безусловно. Взять, к примеру, московское Садовое кольцо летом. Там постоянно висит пелена транспортного смога. И вообще до 90% вредных выбросов в атмосферу в столице связано с транспортом. При современной тенденции к росту парка автомобилей в Москве нам в ближайшем будущем грозят серьезные экологические потрясения.
– Переход на водородный транспорт – это, наверное, самый логичный выход из экологического тупика? Но вот как насчет стоимости водородного двигателя, не будет ли она намного превышать стоимость бензинового двигателя?
– Маловероятно, так как дорогой двигатель не найдет широкого применения. Конкретно о стоимости нового двигателя можно будет сказать после серьезного экономического расчета. На первом этапе будет допустимо превышение цены где-то раза в полтора.

Лев САФОНКИН