Понимание работы водородных заправочных станций
Для заправки электромобилей, работающих на топливных элементах, водородом используются специальные заправочные станции, называемые водородными заправочными станциями (ВЗС). Эти станции хранят водород под высоким давлением и используют специальные форсунки и трубопроводы для подачи водорода в транспортные средства, в отличие от традиционных заправочных станций. Система водородной заправки становится критически важной для питания автомобилей на топливных элементах, которые производят только теплый воздух и водяной пар, по мере того как человечество переходит к низкоуглеродному транспорту.
Чем заправляют водородный автомобиль?
Для заправки водородных автомобилей используется сильно сжатый водород (H2), обычно под давлением 350 или 700 бар для автомобилей. Для эффективного хранения газа под высоким давлением водород помещают в специальные резервуары, усиленные углеродным волокном.
Как работают водородные заправочные станции?
Заправка автомобиля водородом включает в себя несколько важных этапов: 1. Производство водорода: Реформирование метана методом паровой конверсии (SMR), использование электроэнергии из возобновляемых источников или в результате производственного процесса — это лишь некоторые из независимых способов, которые часто используются для производства водорода для потребления.
- Сжатие и хранение газа: расположенные рядом резервуары хранят водород после его тщательного сжатия до высокого давления (350–700 бар).
- Предварительное охлаждение: Во избежание теплового повреждения во время быстрой заправки водород необходимо предварительно охладить до -40°C перед розливом.
4. Дозирование: Между резервуаром для хранения водорода в автомобиле и специально разработанным наконечником образуется герметичное соединение. Тщательно контролируемая процедура, в ходе которой постоянно отслеживаются давление и температура, позволяет водороду поступать в резервуары автомобиля.
5. Системы безопасности: Ряд защитных функций, таких как системы пожаротушения, автоматическое отключение и контроль на предмет утечек, гарантируют безопасность производственных процессов.
Водородное топливо против электромобилей
Водородное топливо лучше, чем электроэнергия?
Эта реакция зависит от конкретных сценариев использования. Поскольку 75–90% электроэнергии преобразуется в энергию, передаваемую на колеса автомобиля, электромобили с аккумуляторным питанием, как правило, более экологичны. От 40 до 60% энергии водорода может быть преобразовано в энергию для привода автомобилей на водородных топливных элементах. Однако автомобили на водородных топливных элементах имеют преимущества с точки зрения эффективности работы в холодных условиях, долговечности (300–400 миль на одном баке) и времени заправки (3–5 минут против 30+ минут при быстрой зарядке). Для крупных транспортных средств (грузовиков, автобусов), где важна быстрая заправка и большой пробег, водород может оказаться более подходящим вариантом.
| Аспект | Автомобили на водородных топливных элементах | Электромобили на аккумуляторных батареях |
| Время заправки/подзарядки | 3-5 минут | от 30 минут до нескольких часов |
| Диапазон | 300-400 миль | 200-350 миль |
| Энергоэффективность | 40-60% | 75-90% |
| Доступность инфраструктуры | Ограниченное количество станций (сотни станций по всему миру) | Обширная сеть (миллионы зарядных станций) |
| Стоимость транспортного средства | Более высокая (дорогостоящая технология топливных элементов) | Становление конкурентоспособным |
Стоимость и практические соображения
Насколько дорого обходится заправка водородного автомобиля?
В настоящее время заправка водородного автомобиля целым баком (примерно 5–6 кг водорода) обойдется от 75 до 100 долларов, что обеспечит запас хода в 300–400 миль. Это составляет около 16–20 долларов за килограмм водорода. Цены варьируются в зависимости от региона и, как ожидается, будут снижаться по мере расширения производства и развития использования экологически чистого водорода. В некоторых регионах предоставляются скидки, снижающие стоимость для клиентов.
Может ли обычный автомобильный двигатель работать на водороде?
Хотя это и не является распространенной практикой, традиционные двигатели внутреннего сгорания могут быть адаптированы для работы на водороде. Среди проблем, с которыми водородные двигатели внутреннего сгорания сталкиваются со временем, можно отметить преждевременный запуск, высокие выбросы оксидов азота и проблемы хранения. Сегодня почти все автомобили, работающие на водороде, используют технологию топливных элементов, которая использует водород и кислород из окружающей среды для выработки энергии, приводящей в движение электродвигатель, при этом в качестве отходов образуется только вода.
Какая страна использует водородное топливо в наибольшей степени?
Имея более 160 водородных заправочных станций и амбициозные планы по строительству 900 станций к 2030 году, Япония сегодня лидирует в мире по использованию водородного топлива. К другим крупным странам относятся:
Германия: более 100 станций, к 2035 году планируется построить 400.
США: насчитывает около 60 станций, в основном в Калифорнии.
Южная Корея: быстро развивается, к 2040 году планируется ввести в эксплуатацию 1200 станций.
Китай: Осуществляет важные инвестиции, в настоящее время в эксплуатации находится более 100 станций.
Рост числа водородных заправочных станций в мире
По состоянию на 2023 год в мире насчитывалось около 800 водородных заправочных станций; к 2030 году прогнозируется увеличение их числа до более чем 5000. Благодаря государственным субсидиям и стремлению производителей к развитию топливных элементов, Европа и Азия находятся на переднем крае этой разработки.
Основное внимание уделяется тяжелой технике: расширение водородной инфраструктуры для грузовых автомобилей, автобусов, поездов и морского транспорта.
Дата публикации: 16 декабря 2025 г.
