Королева новой колонки

Бензин дорожает вслед за нефтью. Что неудивительно, ведь согласно данным статистического отчета BP, доказанных нефтяных запасов на планете осталось всего на 41 год. С другой стороны, рост мирового парка автомобилей приводит к увеличению выбросов в атмосферу вредных веществ. Все эти обстоятельства заставляют нефтедобывающие и автомобилестроительные компании искать альтернативу бензину.

Сегодня некоторые производители автомобилей пытаются использовать растущие цены на бензин в своих интересах. Так, например, концерн Adam Opel недавно провел акцию, во время которой его дилеры предлагали покупателям машин марки Opel годовую заправку на станциях компаний BP или Esso по постоянной цене – 89 центов за литр. Маркетологам совершенно определенно на руку такое положение дел, при котором практически каждый человек в той или иной степени зависит от цен на бензин, остановить рост которых ему не под силу. Вот и получается, что для автолюбителя единственный выход из захлопывающейся ценовой ловушки – искать альтернативное бензину топливо.

Газовая атака

Самое простое решение, применяемое уже не первый год как в России, так и за рубежом – газовое топливо. По энергетическим составляющим 1 кг газа соответствует 1,5 л бензина или 1,33 л дизельного топлива. Автомобили, работающие на природном газе, выбрасывают в атмосферу значительно меньше угарного и углекислого газов, оксидов азота и твердых примесей.

Газовый двигатель был изобретен еще в начале XIX века, а активно использоваться начал в 1930-х годах в СССР и Германии по причине нехватки бензина. В мире сейчас эксплуатируется более 3,4 млн автомобилей, оснащенных газовыми двигателями, для их обслуживания открыто 6800 заправок и еще 1700 находятся на стадии строительства. Серийный выпуск «газовых» автомобилей освоили такие производители, как Mercedes, BMW, Volvo, Fiat, Volkswagen, Ford.

Парк автомобилей, работающих на метане, в России, составляет 40 000 единиц, из которых более 5000 эксплуатируются в «Газпроме». Причем, за последние два года потребление газа на транспорте увеличилось вдвое. Пока газомоторное топливо покупают в основном владельцы многочисленных автомобилей российского производства и недорогих иномарок, а также для общественного транспорта, маршрутных такси, машин коммунальных служб. Однако эксперты прогнозируют, что в перспективе газ может заменить бензин едва ли не на 50%.

Развитие индивидуального автомобильного транспорта на газе сдерживают несколько факторов. Например, считается, что «газовые» автомобили требуют соблюдения более жестких мер безопасности. Обусловлено это тем, что используемые в качестве топлива газы при попадании в воздух образуют смесь, способную взрываться. К тому же внушительный вес и большие размеры баллонов при меньшем запасе хода по сравнению с бензином пока не радуют любителей «погазовать».

Биология пригодилась

Если в Европе о термине «биотопливо» слышали единицы, то в Бразилии произведенный из сахарного тростника этанол уже стал достойной альтернативой бензину. Во время нефтяного кризиса 1970-х годов этанол полностью вытеснил в этой стране бензин. А в 1984 году уже 95% новых автомобилей, изготовленных в Бразилии, использовали в качестве топлива именно этанол. Более того, биотопливо стало важной статьей бразильского экспорта в Европу, США, Японию и Китай.

Преимущества этанола налицо. На 100 км пробега мотор потребляет топлива на 2 л меньше, чем обычного бензина. При этом литр этанола стоит в Бразилии на 30% дешевле бензина, а автомобиль на «этаноловом» ходу выделяет на 80% меньше двуокиси углерода, чем опять-таки его бензиновый аналог. Правда, в Бразилии стоимость нормального бензина, соответствующего нашему АИ-92, сейчас достигает 0,76 евро, то есть почти 26 рублей. А значит, стоимость литра биотоплива составляет чуть больше 18 рублей, то есть примерно на рубль дороже нашего АИ-92. Тем не менее для бразильских водителей экономия очевидна, поэтому сейчас там более 3 млн автомобилей ездят исключительно на этаноле. Для оставшихся 17 млн автомобилей по-прежнему используют бензин, но с 20 – 24% добавкой этанола.

Если вернуться на наш континент, то можно вспомнить, что Комиссия ЕС сформулировала задачу к 2010 году заменить бензин биотопливом минимум на 6%. Значительный вклад в достижение этой цели вносят европейские нефтяные концерны. Так, BP уже 31 год работает над технологиями использования альтернативных источников энергии и инвестирует значительные средства в соответствующие исследования. Недаром на английских автозаправках рядом с зеленым логотипом компании вывешен лозунг Beyond petroleum – «Больше, чем нефть».

Британско-голландская Shell инвестирует в альтернативные источники энергии на протяжении последних 25 лет. На севере Англии находится опытный полигон компании – Cheshire Innovation Park, где составляются смеси с использованием биотоплива. С точки зрения руководства Shell, компания в состоянии увеличить долю такого топлива в своем производстве до 30 – 40%, если производители автомобильных моторов приспособятся под него.

Водородные связи

Ученые видят будущее альтернативных источников питания автомобилей в топливных элементах. Технически они представляют собой емкость, в которой происходит обмен электронами между молекулами двух газов: водорода и кислорода, в результате чего получается вода и выделяется энергия.

Водород доступен на Земле практически в неограниченных объемах, правда, в связанной форме – H2О. Для расщепления водорода и кислорода необходимо электричество. Если после расщепления водород снова соединяется с кислородом, получается взрывчатая, легковоспламеняющаяся смесь. Эту энергию можно использовать и для движения автомобиля, и для обогрева жилищ.

Поскольку литр водорода весит всего 70 граммов, то в пересчете на вес он представляет собой наиболее теплотворное топливо. И получается, что 1 кг водорода содержит в три раза больше энергии, чем бензин. Но все, разумеется, не так просто. Водород – это бесцветный газ, не имеющий ни запаха, ни вкуса. Он легче не только бензина, но и воздуха. Чтобы запас хода автомобиля с водородным двигателем был сопоставим с запасом хода автомобиля на бензине, нужно существенно повысить плотность газа. Для этого он сжимается или сжижается. Уже сегодня можно увидеть автобусы, на крышах которых размещены баки с водородом под высоким давлением. Правда, величина этих емкостей и давление в несколько сотен бар внутри них делает их применение в обычных легковых машинах непрактичным. Значит, остается сжижение.

Газообразный водород сжижается при температуре 253С ниже нуля – так его объем уменьшается до одной тысячной от объема в газообразном состоянии. Специальные емкости для сжиженного водорода позаимствованы у космической индустрии.

По мнению экспертов, массовый переход на топливные элементы должен состояться уже к 2020 году. Ведущие автомобильные фирмы активно работают над этим вопросом. Так, инженеры BMW ведут соответствующие исследования с конца 1970-х годов. Немецкая компания уже создала прототип автомобиля BMW H2R, 12-цилиндровый двигатель которого работает на водороде.

Под звездно-полосатым флагом

Альтернативная энергетика в самом солнечном штате США – Калифорнии – связывается с именем ее губернатора Арнольда Шварценеггера. Ему принадлежит идея строительства экологически чистых «водородных автострад» (hydrogen highways) с водородными же заправками вдоль обочины. Недавно Шварценеггер представил концепцию программы вступления Калифорнии в «водородное будущее». Главной движущей силой программы должна стать некоммерческая организация California Fuel Cell Partnership (CFCP), которая была создана еще в 2000 году. Тогда в нее вошли производители автомобилей, нефтедобывающие компании, министерства штата и производители топливных элементов. Среди них – Ford, General Motors, DaimlerChrysler, Honda, Huyndai, Nissan, Toyota, Volkswagen, BP, Chevron, Shell и др. По мнению руководителя подразделения DaimlerChrysler в Сакраменто Вольфганга Вайсса, сотрудничество «непримиримых конкурентов» в рамках CFCP убедит потребителей и законодателей в преимуществах новой технологии, а также позволит добиться принятия единого стандарта для топливных элементов. Следует упомянуть, что американское министерство энергетики независимо от Шварценеггера уже запланировало в ближайшие годы израсходовать на исследования в области топливных элементов не менее $130 млн.

Проявляет интерес к новым разработкам и министерство обороны США. Так, в Вашингтоне в прошлом году был представлен экспериментальный армейский автомобиль Aggressor, использующий технологию топливных элементов. Aggressor был разработан калифорнийской компанией Quantum Fuel Systems Technologies Worldwide совместно с Национальным автотранспортным центром, который входит в состав более крупной оборонной организации – Центра исследований и разработок в области танко- и автомобилестроения. Новый армейский автомобиль использует электродвигатель, питание которого может осуществляться от батареи топливных элементов или от бортового аккумулятора. Эти источники могут работать как вместе, так и по отдельности. Топливные элементы обеспечивают работу двигателя на небольшой мощности порядка 10 кВт (13,5 л. с.), а при подключении аккумулятора мощность вырастает до 60 кВт (80,5 л. с). Максимальная скорость Aggressor – 120 км/ч, что очень неплохо для армейской машины. При этом разгон до 60 км/ч производится всего за 4 секунды.

Российский путь

В 2003 году в России была создана некоммерческая Национальная ассоциация водородной энергетики. Именно она занимается вопросами развития водородной промышленности в нашей стране. На деле же конструированием водородного автомобиля занимается «АвтоВАЗ». Работу по созданию экологически чистой машины там начали еще в 1999 году. Модели Lada Antel 1 и Lada Antel 2 уже были представлены на нескольких автомобильных салонах. В конце сентября 2004 года совет директоров предприятия принял официальное решение о дальнейшем финансировании проекта.

В то время как практически все западные компании закупают топливные элементы у одного поставщика – канадской фирмы Ballard Power Systems, «АвтоВАЗ» организовывает производство топливных элементов в России. В настоящий момент ведется работа над третьей версией автомобиля. Согласно принятой программе развития данного проекта, в 2006 году публике будет представлен принципиально новый автомобиль на топливных элементах. С учетом прихода на «АвтоВАЗ» людей из «Рособоронэкспорта» можно предположить, что в этом году судьба «водородной» концепции будет определена окончательно. Если новые управляющие сочтут ее экономически эффективной или отвечающей потребностям обороноспособности страны, значит, деньги на нее выделены будут. В противном случае волынку никто тянуть не станет.

Немецкий мусорщик – гроза нефтяников

Самой передовой европейской страной в плане применения альтернативных источников энергии является Германия. Там биотопливо добывается не только из рапса и подсолнечника, но и из древесных отходов, и даже из мусора. Руководитель мусороперерабатывающей компании Hamos из баварского городка Пенцберг Райнер Ленлехнер в интервью германской газете VDI-Nachrichten обещает, что его фирма не будет конкурировать с нефтедобытчиками из Саудовской Аравии, а намерена решать исключительно проблемы утилизации отходов. В наполеоновских планах Hamos заподозрили не случайно. На своих установках Alphakat компания производит бензин и дизельное топливо из остатков пластиковых пакетов, пустых бутылок из-под йогурта и газированной воды.

В Германии в год утилизируется до 24,5 млн тонн мусора, из которых пластиковые отходы составляют 4 – 5 млн тонн. Если исходить из того, что самая маленькая установка по утилизации полимеров из 1500 кг мусора производит 500 л первоклассного дизельного топлива, то сравнение с саудовскими нефтяниками не кажется преувеличением. Стоимость производства 1 л такого биотоплива обходится Hamos в 15 – 23 евроцента. Производить бензин оказывается выгоднее, чем просто сжигать мусор. Ведь сжигание тонны мусора стоит в Германии не менее 200 евро.