Tag: изкопаеми горива

Надеждата е водородът да замени горивото за автомобили, кораби, влакове и самолети, но ще може ли да пребори батериите?

Кой ще бъде генераторът на бъдещата мобилност – акумулаторът или водородът? Спорът се води на много плоскости, в науката, в политиката, в бизнеса. И се изостря все повече. Ако искаме поне малко да ограничим затоплянето на планетата, глобалният транспорт трябва драстично да намали отделяните в момента годишно 8,9 милиарда тона CO₂ емисии. Екологичните програми на Европейския съюз предвиждат редуциране на въглеродния диоксид в размер на 55 процента до 2030 година и съответно достигане 95 процента намаление до 2050 г. Докато по-голямата част от превозните средства се движат с изкопаеми горива, това обаче остава физически невъзможно.

От техническа гледна точка, както батериите, така и водородът, са в състояние да заместят нефта. Когато се прилагат адекватно те не отделят почти никакъв въглероден двуокис. За съжаление обаче и в двата случая се сблъскваме със сериозни допълнителни проблеми.

Електрическото задвижване е немислимо без батерии, а продължава да остава неясно, дали до заветната 2050 година ще разполагаме с достатъчно количества литий, графит и никел, за да може по-голямата част от транспортния сектор да премине на ток. Геолозите са оптимисти, но минните компании предупреждават, че за тази цел ще бъдат нужни сериозни допълнителни инвестиции за проучвания и добив.

Водородните превозни средства се нуждаят само от малка батерия, но самият водород не би натоварвал климата единствено и само, когато е произведен чрез електролиза за вода, а енергията за нея идва от вятър или слънце. Това все още ще се случва твърде рядко. Основното количество водород днес се генерира все още с помощта на въглища и природен газ, при което се отделят огромни количества въглероден двуокис в атмосферата. И тук също все още не знаем, дали някога ще разполагаме с достатъчно зелен водород, добит от слънчева енергия.

За сега обаче много експерти са на мнение, че произведената електрическа енергия от слънцето и вятъра е по-добре да се използва директно, вместо за производство на водород, защото то излишно усложнява и оскъпява процесите. С други думи, предимството според тях е при батериите. А дълго време преобладаващото тъкмо обратното становище, а именно за предимството на технологиите с горивна клетка. Тя произвежда ток от водород, електроенергията се складира в буферна батерия, от където пък вече се задвижва електромотор. За разлика от електромобилите, системите с горивна клетка генерират пробег, съпоставим с дизела. Едновременно с това, времето за зареждане е почти същото. На пазара обаче днес преобладават електромобилите. Според статистически данни през 2019 година в цял свят са били продадени осем милиона електрически коли и само седем хиляди с горивна клетка.

Защо? Недостатъците на горивната клетка не могат бързо да бъдат отстранени, защото са системни. Степента на ефективност при водородния автомобил е значително по-ниска, отколкото при конкуренцията на батерии. Ще рече, че при горивната клетка първоначалната енергия много по-ограничено се превръща в двигателна. Електромобилът директно използва наличния електрическия ток. При водородния от електроенергията първо трябва да се произведе водород, да бъде охладен до минус 250 С° или да се сгъсти до 600 атмосфери, за да може да се побере в резервоара, и от там през горивна клетка да зареди буферната батерия. Колкото и да бъдат оптимизирани тези процеси, при леките автомобили технологията едва ли ще успее да достигне ефикасността на електромобилите. В същото време при последните пробегът от 500 км днес вече е напълно реален, а животът на акумулаторите през последните няколко години се е удвоил.

На този фон усилията, свързани с горивната клетка са насочени основно към железниците. Те изначално се считат за екологично превозно средство, но все още съществуват много ж.п. линии, които не са електрифицирани и се обслужват от дизелови локомотиви и мотриси. Влаковете пътуват между постоянни крайни дестинации, така че логистиката по зареждането с водород е значително по-лесна и евтина, отколкото изграждането на цялостно инфраструктура за зареждане на леки автомобили със зеления газ.

Любопитно е, че на кратки разстояния локомотивите на батерии могат да се окажат също по-ефективни, отколкото тези с горивна клетка. При дългите трасета, и най-вече с тежки товарни композиции, характерни за САЩ, Канада или Австралия, водородът определено е с предимство и може пътува заедно с тях, натоварен в отделен вагон-цистерна, от която зареждането е възможно по всяко време.

Дълго време преобладаваше също мнението, че едва ли някога ще бъде възможно да летим без да отделяме въглероден двуокис: заради ограниченото пространство и допустимо тегло, добавянето на батерии или горивни клетки в летателните машини изглеждаше безсмислено, особено за по-продължителни полети. Днес обаче, съществуват нови планове и разработки. Водородът може да се гори директно чрез газовите турбини на самолета, да превозва по двеста пътника на повече от три хиляди километра, което макар и недостатъчно за прекосяване на океана, е напълно достатъчно, за да летите без да отделяте СО₂ из Европа или Щатите, което всъщност е по-голямата част от въздушния трафик. Друго решение е използването на водород за горивни клетки. Произведеният от тях ток върти витлата, което е решение при по-къси дистанции и за малки аероплани. 

Главоболия продължават да причиняват тежките камиони. Те се движат почти винаги на дълги разстояния и почти без прекъсване. За това тук натежават аргументите за горивната клетка. При обичайно изминавани осемстотин километра, почти без прекъсване, само акумулаторната батерия би трябвало да тежи шест тона. Това обаче би било за сметка на превозваните товари и със сигурност нерентабилно. Да не говорим за необходимото време за зареждане.

Въпреки добрите шансове за горивната клетка, тя е все още твърде скъпа за производство. А и нужната инфраструктура за захранване на машините с водород трябва тепърва да бъде изградена. На този фон технологиите за батерии продължават да се усъвършенстват, а благодарение на масовото им производство цените продължават относително да падат. Времето за зареждането им също става все по-кратко. Резултатът от оспорваната надпревара за транспорта на бъдещето все пак остава отворен.

Екологични проблеми с гривата спешно налагат нови технологии. Но може ли да се справим?

Политици и икономисти говорят за трансформация и шансове, за зелен растеж и екологичен транспорт, свободни от вредни емисии задвижвания и интелигентни решения при бъдещата мобилност. Замърсяването на въздуха от транспорта е факт, нуждата от опазване на въздуха очевидна. В същото време мениджъри и финансисти предупреждават, че досегашните печалби на индустрията се стопяват за сметка на водородни мечти без изкопаеми горива. Все повече работни места се жертват в името на зелената идея. Как да намалим замърсяването на въздуха и решим екологични проблеми с горивата без да даваме прекалено скъпи жертви?

През настоящата 2021 година от Брюксел очакваме поредната седмата регулация относно емисиите на автомобилите с двигатели с вътрешно горене. През юни Европейската комисия ще обяви новите цели по отношение на въглеродния двуокис, които трябва да бъдат достигнати до 2030 година. За да се превърне ЕС в зелен пример на планетата,  емисиите от въглероден двуокис трябва да паднат с 55 процента спрямо стойностите от 1990 година. Това е възможно единствено чрез преформатиране на автомобилната индустрия по посока хибрид и електрически автомобил.

Някои от европейските държави вече обявиха предстоящ си отказ от допускане на нови двигатели с вътрешно горене: Франция през 2040, Ирландия, Нидерландия и Дания през 2030 година. Великобритания смята да се откаже до 2035 година от бензиновите агрегати.

Предимства на електрическите автомобили са не само екологичните аспекти, а и по-лесното производство. Докато за сглобяване на дизелов мотор са нужни десет работника, за задвижването на електромобил вече само един. Този факт логично притеснява всички класически производители и доставчици, десетилетия наред  специализирали се и усъвършенствали производството на все по-икономични двигатели с вътрешно горене. Поредните снижени норми, спуснати от Брюксел, ще наложат задължително и нови допълнителни инвестиции.

Съвсем нелека задача на фона да други гигантски инвестиции, нужни за разработки по посока хибрид и електрически автомобил. Така например Volkswagen ще инвестира 70 милиарда лева през следващите години в предимства на електрическите автомобили. Това е повече от годишният оборот на иконата, символизираща възхода на електрически автомобил – Tesla.

Голямото предизвикателство пред всички класически производители: как да намалим замърсяването на въздуха, без по този начин да се самоубием? Екологичните проблеми с горивата подтикнаха политиците да действат, оказвайки сериозен натиск върху един утвърден и печеливш бизнес. За да се насърчи производството и потреблението на превозни средства тип хибрид и електрически автомобил много правителства обявиха значителни финансови премии в размер на четирицифрени суми преизчислени в лева. През 2020 година бе отчетен своеобразен рекорд при продажбите на МПС в Европа. Всяка десета закупена кола бе с щекер: хибрид и електрически автомобил.

Харизматичният Илън Мъск за сега удържа да изпълнява смелите си обещания по отношение бройката на електрическите автомобили Tesla и сроковете за изграждане на нови фабрики. Общо 368 000 автомобила са сериозно постижение за нов играч в автомобилния бизнес. Любопитно е, че компанията не се нуждае от рекламен бюджет. Самият Мъск използва огромния интерес към неговата личност и неуморно поства своите корпоративни послания в социалната мрежа Twitter. Чудесна възможност при почти 40 милиона последователи. Далеч пред конкуренцията е Tesla и по отношение на борсовата си стойност. Единствено разчетите от гледна точка на организацията и управлението на производството изостават пред утвърдените марки в автомобилния бранш.

В глобалната класация на тема хибрид и електрически автомобили след Tesla се нареждат три китайски компании. От производителя BYD са продали през 2019 година 230 000 електромобила, от BAIC – 160 000 и SAIC 138 000. В Германия от BMW могат да се похвалят с 129 000, а от Volkswagen с 84 000 реализирани електрически автомобили.

На фона на множество предимства на електрическите автомобили по отношение на опазване на въздуха, автомобилните компании са изправени пред още едно предизвикателство. То е свързано с бързото изграждане на допълнителни мощности за производство на акумулаторни батерии. Екологичните проблеми с горивата могат да бъдат единствено бързо и ефикасно решени чрез бързо построяване на още фабрики за батерии на Стария континент. Повечето прогнози сочат, че това е възможно едва в периода 2025-2030 година. В момента капацитетите в Европа могат да покрият едва между 5 и 10 процента от постоянно покачващото се търсене.

Само в Германия през 2020 година продажбите на изцяло електрическите автомобили са се увеличили цели три пъти. В същото време общия пазар на автомобили  се е свил с една пета. Около седем процента от ново регистрираните автомобили са с изцяло електрическо задвижване. В този сегмент най-голям дял има Volkswagen, следван от Renault и Tesla. Пионерът на електрическата мобилност от слънчева Калифорния е намалил темпото спрямо останалите конкуренти в автомобилна Германия. В момента Mercedes, VW и Audi се движат в изпреварващата лента.