Водород - топливо будущего

ВОДОРОД - ТОПЛИВО БУДУЩЕГО

12 3

Исматов Ж.Ф. , Аширов В.Р. , Садуллаев М.Х.

1Исматов Жуманиёз Файзуллаевич - доцент, кафедра двигателей внутреннего сгорания, Ташкентский институт по проектированию, строительству и эксплуатации автомобильных дорог;

2Аширов Восит Рахматуллаевич - магистрант, факультет машиностроительных технологий, Ташкентский государственный технический университет им. Ислама Каримова;

3Садуллаев Муродулла Холмуминович - студент, факультет профессионального образования, Ташкентский институт по проектированию, строительству и эксплуатации автомобильных дорог, г. Ташкент, Республика Узбекистан

Аннотация: в статье рассмотрена актуальность использования водорода как альтернативного вида топлива.

Ключевые слова: водород, топлива, энергия, эффективность, экономичность.

Водород — новый энергоноситель мировой экономики. Доля водородного топлива в транспортном секторе достигнет 25% к концу XXI века. Если до 2030 года нефтяные цены не упадут до $30-40 за баррель, то водород будет вполне конкурентоспособной альтернативой бензину.

Водород становится все привлекательнее для инвесторов, поскольку он не просто отвечает современным экологическим требованиям, но вообще является источником энергии с нулевой эмиссией. Многие экспертные организации, компании и целые страны начинают всерьез рассматривать его в качестве долгосрочной альтернативы ископаемым топливам. Сфера применения водорода очень широка: от генерации электричества до транспорта, отопления и промышленных процессов. Международное энергетическое агентство (МЭА) считает, что доля водородного топлива в транспортном секторе достигнет 25% к концу XXI века.

По оценкам Hydrogen council, мировой рынок водорода может составить порядка $2,5 трлн к 2050 году. В натуральном выражении в мировом энергобалансе доля водорода может достигнуть порядка 18% от конечного спроса на энергию, что позволит сократить выбросы СО2 на 6 гигатонн в год. При этом в транспортном секторе к 2050 году доля водородных автомобилей составит от 15% до 20% (количество легковых автомобилей на водородном топливе составит около 400 млн, грузовых — 15-20 млн и около 5 млн автобусов). Для достижения этих показателей потребуется $20-25 млрд инвестиций ежегодно до 2030 года. Для сравнения: инвестиции в нефтегазовую отрасль даже в период кризиса составили около $60 млрд [1].

Водородное топливо имеет ряд особенностей:

• Теплоотдача водорода на 250% выше, чем у топливно-воздушной смеси.

• После сжигания водородной смеси на выходе образуется только пар.

• Реакция воспламенения происходит быстрее, чем с другими видами топлива.

• Благодаря детонационной устойчивости, удается поднять степень сжатия.

• Хранение такого топлива происходит в жидкой или сжатой форме. В случае пробоя бака водород испаряется.

• Нижний уровень пропорции газа для вхождения в реакцию с кислородом составляет 4%. Благодаря этой особенности, удается настроить режимы работы двигателя путем дозирования консистенции.

• КПД водородного двигателя достигает 90 процентов. Для сравнения, дизельный мотор имеет коэффициент полезного действия на уровне 50%, а обычный ДВС — 35%.

• Водород — летучий газ, поэтому он попадает в мельчайшие зазоры и полости. По этой причине немногие металлы способны перенести его разрушительное влияние.

• Возникает меньший уровень шума при работе двигателя [2].

Хотя водород пока рассматривается только как альтернативное топливо будущего, правительство и промышленность работают над чистым, экономичным и безопасным производством водорода для электрических автомобилей на топливных элементах (FCEV). FCEV уже поступают на рынок в регионах, где немного развита инфраструктура водородных заправок. Рынок также развивается для спецтехники: автобусов, погрузочно-разгрузочного оборудования (например, вилочных погрузчиков), наземного вспомогательного оборудования, средних и больших грузовиков.

Водород обилен в окружающей среде. Он хранится в воде (H2O), углеводородах (метан, CH4) и других органических веществах. Проблема водорода как топлива в эффективности его извлечения из этих соединений.

При извлечении водорода, в зависимости от источника, в атмосферу попадают вредные для окружающей среды выбросы. При этом, автомобиль работающий на водороде, в качестве выхлопных газов выделяет только водяной пар и теплый воздух, у него нулевой уровень выбросов [3].

Оценивая перспективы водорода как источника энергии, мы в основном опираемся на существующие технологии его производства и применения. Однако чуть ли не каждый день в этой сфере происходит что-то новое (что показывает стремительное пришествие «твердого водорода»), и, возможно, водородная экономика придет к нам в итоге в совершенно ином обличье. Водород имеет высокую энергоемкость, которая в 3-5 раз превышает аналогичный показатель для бензина и нефти. В энергетическом плане ему присущи универсальные свойства: он является восстановителем, энергоносителем и топливом. Потребность в высокоэнергетическом и экологически чистом топливе привела к возникновению водородной энергетики, быстрое развитие которой позволяет утверждать, что водород является горючим будущего.

Список литературы

1. Грушевенко Е. Форма воды. Водородное топливо будет дешевле бензина. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.forbes.ru/biznes/ 366881-forma-vody-vodorodnoe-toplivo-budet-deshevle-benzina (дата обращения: 24.04.2019).

2. Дабахов И. Водород - топливо будущего. [Электронный ресурс]. Тартария WIKI справочник. Режим доступа: http://www.tart-aria.info/vodorod-toplivo-budushhego/ (дата обращения: 24.04.2019).

3. Все, что нужно знать о водородном топливе будущего. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://zap-online.ru/info/avtonovosti/vse-chto-nuzhno-znat-o-vodorodnom-toplive-budushchego/ (дата обращения: 24.04.2019).

4. Картамышева Н.С., Картамышева Е.С., Биекенова А.С., ПеревалаМ.Н. Водород -топливо будущего? // Молодой ученый, 2015. № 14. С. 662-666. Режим доступа: https://moluch.ru/archive/94/21092/ (дата обращения: 24.04.2019).