Окно в "Евро-2"

Пока российские автозаводы пытаются дотянуть свои не слишком новые модели до стандартов "Евро-2", весь мир вовсю внедряет в производство революционные с точки зрения экологии и экономии модели на альтернативных видах топлива. Перед конструкторами ставят задачу полностью избавить авторынок от нефтяной зависимости. Вопрос лишь в том, что придет на смену бензину и дизелю — газовый, электрический, гибридный или водородный двигатель.

Поддай газку

На сегодняшний день основная альтернатива бензину и дизелю — газовое топливо. Еще несколько лет назад машины, оборудованные газобаллонной аппаратурой (ГБА), были редкостью, но с каждым годом их становится все больше. По данным "Газпрома", количество таких автомобилей увеличивается быстрее, чем растет весь автопарк.

Такая тенденция вполне объяснима. Во-первых, газ гораздо экологичнее бензина — в его отходах вредных веществ на 50-70% меньше. Кроме того, как объяснил BG менеджер компании "Интергазсервис" Виктор Коржавчиков, "при использовании газа в качестве топлива почти в два раза увеличивается ресурс двигателя. Это связано в первую очередь с тем, что газ в отличие от бензина невозможно разбавлять, так как он имеет постоянную химическую формулу, и, значит, нет опасности наткнуться на подделку".

Главное достоинство этого топлива — экономия денег. Заправляться газом на 40-50% дешевле, чем бензином, даже несмотря на то, что его расход примерно на 10% больше.

Но не все так заманчиво, как кажется на первый взгляд. Автовладельцу, решившему завязать с бензином, придется раскошелиться на оборудование ГБА, включающее систему запорных клапанов, резервуар для сжиженного газа, редуктор, дозатор топливной смеси и переключатель "бензин/газ". По словам Виктора Коржавчикова, "если ставить на машину сертифицированное оборудование, например, итальянского производства, то для 'классики' цена ГБА с 50-литровым баллоном составит 8 тыс. руб. Инжектор потребует 12,5 тыс. руб. А стоимость установки ГБА на иномарку колеблется от 14 тыс. до 25 тыс. руб.". При этом экономить на оборудовании не рекомендуется, и при установке надо интересоваться, есть ли у фирмы сертификат безопасности. Ведь газ взрывоопасен, и его утечка может привести к тяжелым последствиям.

Понятно, что дорогостоящее оборудование через какое-то время все равно окупится, но вопрос — когда. Попробуем посчитать. Если один литр газа стоит 10 руб., а литр 92-го бензина — 17,5 руб., то при расходе в среднем 10 л бензина на 100 км экономия с учетом потребления 12 л газа на 100 км составит 45 руб. Значит, если мы заплатили за ГБА 15 тыс. руб., то окупятся они лишь через 30 тыс. км. Несложно догадаться, что чем больше объем двигателя у автомобиля и, соответственно, выше расход бензина, тем быстрее удастся отбить потраченные на ГБА деньги. Так что газовое оборудование — хорошая альтернатива бензину в сфере общественного транспорта, малотоннажных внутригородских перевозок, а также в такси. Кстати, в департаменте транспорта и связи Москвы делают ставку именно на использование газа. В частности, руководители департамента обещают, что в ближайшее время около 300 автобусов будут переведены на сжиженный газ.

Аналитик компании "Тройка Диалог" Гайрат Салимов полагает, что и в будущем газ останется прерогативой общественного и коммерческого транспорта: "Цены на бензин должны подскочить до небесных высот, чтобы наши автолюбители осознали преимущество перехода на газовые автомобили". Ведь помимо необходимости тратить деньги на ГБА у газа есть и другие "но": оборудование занимает достаточно много места, практически лишая машину багажника (если это не внедорожник или автобус). Кроме того, работа на газовом топливе примерно на 5-10% снижает мощность двигателя, а в авторизованном автосервисе автовладельца могут обвинить в несанкционированном вмешательстве в конструкцию автомобиля. Ну и, наконец, инфраструктура, предназначенная для машин, работающих на газе, пока не слишком развита. По данным компании "Интергазсервис", в Москве в данный момент немногим более 50 АГЗС, а во всей России чуть более 200. Правда, с каждым годом их число растет.

Энерджайзер

Электромобили появились раньше своих бензиновых собратьев — первый аппарат, работающий на электричестве, был изобретен в Англии в 1838 году. И поначалу электромобили по объему производства даже опережали машины с двигателем внутреннего сгорания. К 1912 году в Америке их было выпущено 10 тыс. штук. Но вскоре они уже не могли конкурировать с быстро развивающимися бензиновыми моторами. И случилось это из-за малой емкости производимых тогда свинцовых аккумуляторов мощностью всего 20 Вт•ч на 1 кг.

Автопроизводители переключились на усовершенствование моторов внутреннего сгорания, а об электромобилях забыли. Вспомнить о них заставили в конце прошлого века опять же экологические и энергетические проблемы.

Одним из первых к производству электромобилей массового производства приступил концерн General Motors, а сегодня большинство автоконцернов уже начали "подсаживать" свои машины на батарейки. Принцип работы таких автомобилей прост: батарея приводит в действие двигатели (по одному на каждое колесо) — и машина движется.

Преимущества электромобилей очевидны — они экологичны, бесшумны, экономичны и долговечны. Правда, они так и не стали массовым товаром и вряд ли станут. Ведь несмотря на то, что при разработке электромоторов теперь используются не свинцовые, а никель-металл-гидридные и литий-ионные батареи, принцип их действия остался прежним. А любая батарея довольно быстро разряжается. Например, одна из последних разработок Mitsubishi Lancer Evolution MIEV с полным зарядом аккумуляторов способна проехать всего 250 км на скорости не выше 180 км/ч. И даже если представить, что подзарядить батарею можно на каждой заправке, положение это все равно не спасет — на полное восстановление аккумулятора уйдет около часа. Если же пользоваться бортовым зарядным устройством, подключенным к электросети, то эта несложная процедура займет все девять часов. И если в цивилизованных странах можно найти специализированные места для зарядки электромобиля, то в России источником питания может послужить разве что розетка в собственной квартире и удлинитель. Поэтому электромобили сегодня — это преимущественно машины для гольфа: небольшие, легкие, простые в обслуживании.

Два в одном

Сейчас можно смело утверждать, что развитие "чистокровных" электромобилей затормозили и, скорее всего, оставили в прошлом машины, оснащенные гибридным двигателем.

"Гибриды" объединяют в себе два мотора — обыкновенный двигатель внутреннего сгорания и электромотор. Принцип действия такого устройства высокотехнологичен: компьютер по очереди активизирует то один, то другой мотор, выбирая оптимальный режим. Так, при старте задействован только электромотор, при движении в постоянном режиме мощность на колеса равномерно передают бензиновый и электрический двигатели, а при резком ускорении основная работа ложится на бензиновый силовой агрегат. Преимущества такой схемы в том, что электрический двигатель не требует подзарядки. Она происходит каждый раз при сбросе газа и при нажатии водителем на педаль тормоза.

Так как автомобиль, оборудованный гибридным двигателем, лишь наполовину зависит от бензинового топлива, экономия налицо. К примеру, малолитражные гибридные автомобили потребляют всего 3-4 л бензина на 100 км. Скажем, Toyota Prius, бензобак которой вмещает 40 л топлива, может проехать около 1 тыс. км без дозаправки. Кроме того, "гибриды" не только позволяют сэкономить на бензине, но и сокращают вредные выбросы в атмосферу на 90% по сравнению с обычным двигателем. Поэтому гибридные машины все более популярны в Европе, где слишком дорогой бензин, да и вопросы экологии являются приоритетными в государственной политике.

В России "гибриды", мягко скажем, пока не слишком распространены. Из новых моделей продается только Lexus RX400h, также есть подержанные Toyota Prius, причем чаще всего праворульные. Через сеть официальных дилеров в России в прошлом году было продано 152 автомобиля Lexus RX400h, а за первый квартал 2006 года — 268. По мнению руководителя отдела маркетинга группы компаний "Рольф" Валерия Тараканова, эту модель россияне покупают не потому, что стремятся сэкономить или сделать воздух чище. "Lexus RX400h приобретают в основном ради имиджа и более мощного по сравнению с бензиновыми аналогами мотора. Такие машины в среднем на $5 тыс. дороже своих чисто бензиновых собратьев, к тому же 'гибриды' плохо приспособлены для холодной зимы. Так что в ближайшие десятилетия они не станут в России предметом массового спроса",— говорит Валерий Тараканов.

Базовый элемент автомобилестроения

Будущее за водородными двигателями, то есть автомобилями на топливных элементах. Так считают и аналитики рынка, и большинство автопроизводителей — даже те, кто сегодня активно работает над созданием гибридных автомобилей.

Главным элементом водородного мотора является так называемая топливная ячейка, в которой происходит преобразование химической энергии в электрическую. Водород соединяется с кислородом, и в процессе окисления получается электрический ток, который, в свою очередь, приводит в движение автомобиль, как и обычный электромотор. Но в отличие от электромобилей розетка водородным машинам не требуется. Энергия вырабатывается, если есть топливо (водород). КПД топливной ячейки составляет 70%, что значительно выше, чем у бензинового двигателя (20%) и даже у газового (30%). Вместо загрязняющих атмосферу веществ при работе водородного двигателя на выходе мы получаем воду и углекислый газ в мизерном количестве.

Есть у этого вида топлива и минусы. В частности, водород весьма взрывоопасен. Сегодня эту проблему решают путем использования в качестве топлива не чистого водорода, а веществ, содержащих его в небольших количествах, таких как метан или жидкий метанол. В специальном конвертере происходит разложение топлива на чистый водород и углекислый газ, но пока неясно, как сделать эти "хранилища" горючего достаточно дешевыми и надежными.

Крупнейшие мировые автопроизводители, такие как Ford, General Motors, DaimlerChrysler, BMW, вкладывают миллиарды долларов в разработку машин на водородном топливе. В России над такими суперкарами работает ОАО "Ракетно-космическая корпорация 'Энергия'" совместно с АвтоВАЗом и ГАЗом. Но пока им не удается создать конкурентоспособные модели — они в несколько раз дороже бензиновых.

Кроме того, до сих пор не найдено оптимальное решение вопроса утилизации выделяемой в ходе химической реакции воды. Для страны с таким холодным климатом, как Россия, эта проблема может стать критичной.

В США прогнозируют, что снизить цены и подумать о массовом производстве водородомобилей получится не раньше чем через десять лет. Тогда же планируется начать строить сеть водородных заправочных станций, на что из американского бюджета будет потрачено более $500 млрд. Кстати, в Токио и окрестностях уже построено около 20 водородных АЗС, топливо на которых отпускают бесплатно — во-первых, в рекламных целях, а во-вторых, чтобы позволить владельцам водородомобилей окупить стоимость машин, которые почти в два раза дороже бензиновых аналогов.

"В ближайшие годы автомобили, оснащенные водородными двигателями, вряд ли придут на смену бензиновым в массовом порядке,— рассуждает Гайрат Салимов.— Слишком большие вложения потребуются на создание новой инфраструктуры. К тому же, если переход на водородное топливо не будет единовременным, производители автомобилей с топливными ячейками понесут огромные убытки".

Из всего вышесказанного выходит, что на сегодня оптимальной замены бензину в России так и не придумано. Газ останется прерогативой автобусов и грузовиков, "гибрид" пока является выбором небольшого количества людей с высоким достатком, электромобиль пригодится любителям игры в гольф, а водородный двигатель еще много лет останется предметом научных исследований. Но это вовсе не повод продолжать загрязнять атмосферу. По крайней мере, так считают в Бразилии, где уже давно в качестве добавки к бензину используют экологичный этанол, получаемый из сахарного тростника. С бразильцами согласны и шведы, разбавляющие бензин рапсовым маслом. Эти продукты дешевы и присутствуют в сельском хозяйстве упомянутых стран в изобилии. А что в изобилии в России? Правильно, нефть.

"Водородной энергетике принадлежит будущее"

О преимуществах и перспективах использования в автомобилях двигателей, работающих с использованием электрохимических генераторов, BUSINESS GUIDE рассказал руководитель ФГУП "Исследовательский центр имени Келдыша" Федерального космического агентства академик РАН АНАТОЛИЙ КОРОТЕЕВ.

BUSINESS GUIDE: Почему занимающийся космическими вопросами центр имени Келдыша обратился к земным проблемам, связанным с использованием нетрадиционных источников энергии и, в частности, водорода в автомобильном двигателестроении?

АНАТОЛИЙ КОРОТЕЕВ: Этой тематикой наш центр начал заниматься по двум причинам. Имевшиеся с 1990-х годов сложности с бюджетным финансированием работ по космической тематике привели к осознанию того, что в нынешнее время нельзя быть монокультурной организацией. Поэтому в целях диверсификации имеющийся научный потенциал центра было решено использовать для проведения исследований в том числе и в такой области, как водородная энергетика. Я не открою Америку, если скажу, что водородной энергетике принадлежит будущее. Необходимость замены углеводородного топлива водородом — веление времени. Отмечу, что существующая в мире неравномерность распределения источников углеводородного сырья — в основном на Ближнем Востоке — и потребителей этих ресурсов — в США, Европе, Южной Азии и на Дальнем Востоке — приводит к активным поискам альтернативных источников энергии для того, чтобы минимизировать собственные риски, связанные с зависимостью от традиционных поставщиков. К тому же использование водорода будет способствовать кардинальному оздоровлению существующей сейчас экологической обстановки в мировом масштабе. Напомню, что сегодня ежегодно в мире сжигается 7 млрд т органического топлива, из которых почти половина приходится на нефть. При этом ежегодно потребляется 20 млрд т атмосферного кислорода, и одновременно с этим выбрасывается в атмосферу 10 млрд т углекислого газа. Отмечу, что среди отраслей экономики именно транспортный комплекс является крупнейшим и продолжает интенсивно расширяться. При этом автомобили — основные потребители энергии и одни из главных источников загрязнения атмосферы.

BG: В каком состоянии находятся сейчас работы в этом направлении? Как и откуда поступает финансирование?

А. К.: Осенью 2003 года между горно-металлургической компанией "Норильский никель" и Российской академией наук было подписано соглашение по реализации комплексной программы "Водородная энергетика и топливные элементы". Для ее реализации "Норникель" выделил $40 млн и учредил национальную инновационную компанию (НИК) "Новые энергетические проекты" (НЭП). В прошлом году наш центр получил возможность войти в программу и приступил к работе в качестве исполнителя. В результате за восемь месяцев мы создали образец модульной воздушно-водородной когенерационной энергоустановки НИК НЭП-1.

BG: Не представляет ли угрозу для жизни водителя применение в автомобиле водорода?

А. К.: Как раз применение в автомобилях традиционного углеводородного горючего гораздо более опасно. Например, при авариях автомобилей, если произошел разлив бензина и его воспламенение, водителю и пассажирам, если они к тому же еще и ранены, спастись практически невозможно. А в случае нарушения герметичности, например, от удара установленных на автомобиле баллонов с водородом они не взорвутся, поскольку изготовлены из композитных материалов, а лишь треснут. При этом струя водорода улетучится вверх, не причиняя вреда окружающим. Американцы уже провели такой эксперимент, и его результаты обнадеживают.

BG: В чем помимо экологичности выигрывает у традиционного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) мотор на основе электрохимического генератора (ЭХГ)?

А. К.: Коэффициент полезного действия двигателя с ЭХГ на малых оборотах, что происходит при езде в городских условиях, в два раза выше, чем у обычного двигателя. Кроме того, автомобиль с двигателем на основе электрохимического генератора демонстрирует хорошую приемистость.

BG: Сколько сейчас в мире построено автомобилей с двигателем на основе электрохимических генераторов?

А. К.: По различным оценкам, сейчас по дорогам в различных странах мира бегает порядка 5 тыс. машин, оснащенных двигателями с ЭХГ. Правда, пока серийное производство не развернуто. Пожалуй, по одной причине — из-за более высокой — в четыре-пять раз — стоимости двигателей на основе электрохимических генераторов по сравнению с традиционными двигателями внутреннего сгорания.

BG: А что Россия?

А. К.: На мой взгляд, Россия пока еще пребывает в неоправданном режиме спокойствия в данном вопросе. Однако оно будет нарушено, как только различные страны мира начнут вводить запреты на пользование автомобилями с ДВС на своей территории. Причем это время не за горами. А прецеденты уже есть. Так, в частности, Исландия официально объявила о введении такого запрета на своей территории с 2012 года. Китай заявил, что на Олимпиаде-2008 спортсменов будут перевозить автобусами Mercedes с двигателями на ЭХГ. Вообще, последствия возможных запретов на эксплуатацию машин с ДВС можно будет сравнить с катастрофой, ведь автомобиль является массовым по сравнению, например, с тем же самолетом. А мы хорошо помним, в каком положении оказалась Россия, когда перестали пускать в различные страны мира наши пассажирские самолеты, характеристики которых по тем же шумовым показателям не удовлетворяли требованиям ICAO.

BG: И где же выход?

А. К.: Считаю, что Россия должна в полной мере воспользоваться нынешней благоприятной ситуацией, когда она председательствует в "восьмерке", которая на своей встрече летом в Санкт-Петербурге займется обсуждением глобальных проблем энергетической безопасности. Ведь проблема внедрения в мире автомобилей с двигателями на основе ЭХГ напрямую относится к повестке дня саммита "восьмерки".

BG: Когда можно ожидать бума в производстве автомобильных двигателей на основе ЭХГ?

А. К.: Если "поспать" еще полгода, максимум год, то можно потерять почти все. Скажу так. В ХХ веке серийное автомобилестроение дало громадный стимул развития всей американской промышленности. Так и в ХХI веке производство энергии на основе использования водорода может дать большой толчок в развитии всей российской промышленности. Этот шанс мы просто обязаны использовать.