Компания Infinium, в которую инвестировал Билл Гейтс (Bill Gates), за три года создала в Техасе производство синтетического топлива, которое на 95 % более экологично по сравнению с топливом из нефти. Экологически чистый дизель идёт на заправку грузовиков компании Amazon и через два года начнёт поступать для заправки самолётов компании American Airlines. Однако перспективы такого бизнеса всё ещё туманны.

Источник изображения: Infinium

Первое в США производство Infinium расположено в окрестностях города Корпус-Кристи, штат Техас. Этот штат является крупнейшим в США поставщиком сырой нефти. Также в регионе добывается природный газ и происходит переработка нефти и газа. На этом строится бизнес Infinium. Компания покупает у добывающих и перерабатывающих заводов сопутствующий производству углекислый газ и синтезирует с его помощью «электронное» топливо: керосин, дизель и растворители.

Топливо считается электронным по той причине, что для реакций расщепления воды на кислород и водород, а также для питания реакторов по синтезу топлива из водорода и CO₂ используется энергия из возобновляемых источников — солнечная и ветряная. Это позволяет компании утверждать, что её топливо на 95 % чище ископаемых аналогов. Некоторые специалисты с этим не согласны, ведь при сгорании е-топлива в воздух всё равно будет выбрасываться углекислый газ, который туда улетел бы без всего этого сложного и дорогого производства.

По-настоящему полезным синтез е-топлива станет только в том случае, если компания сможет получать или самостоятельно улавливать ранее выброшенный в атмосферу углекислый газ. Однако пока эти технологии слишком неэффективны и требуют огромных расходов, поэтому производства Infinium более-менее оправданы лишь в местах, где есть сосредоточение нефтегазопереработки и нефтехимии в сочетании с источниками возобновляемой энергии. Таких мест, на самом деле, не так много. Специалисты Infinium, в надежде развить проект, насчитали во всём мире не более 200 наиболее эффективных для этого точек, для 13 из которых они начали создавать бизнес-планы.

Глава компании не стал раскрывать стоимость производимого первым заводом Infinium е-топлива. Также он отказался назвать стоимость покупаемого углекислого газа и объёмы расхода воды. Было лишь подчёркнуто, что вода используется предельно эффективно. В то же время аналитики считают, что стоимость e-топлива как минимум в четыре раза выше стоимости ископаемого дизеля или керосина.

В сутки завод Infinium в Корпус-Кристи производит 8300 литров е-топлива без уточнения долей того или иного его вида. В основном поставки производятся компании Amazon для заправки грузовиков. Этого объёма за год производства хватит, чтобы один 20-тонный грузовик совершил 190 рейсов вокруг Земли по экватору. Недавно заключённый с компанией American Airlines контракт предполагает, что будет создано новое производство по синтезу е-керосина, поставки которого начнутся в 2026 году.

Грузовой транспорт вносит наибольший вклад в выбросы CO₂ в атмосферу. Это самолёты, грузовики, поезда и суда. Переход на е-топливо может снизить вклад этих транспортных средств в углеродный след Земли. Однако без серьёзных стимулов со стороны властей и желания компаний, достичь этих целей будет сложно не только к 2030 году, но также к середине века и даже позже. Таких производств как Infinium должно быть не много, а очень много, тогда как сейчас их можно пересчитать по пальцам одной руки. Также стоимость производства е-топлива должна снижаться более быстрыми темпами, чего пока не предвидится. В то же время переход на е-топливо позволяет прямо здесь и сейчас без перестройки инфраструктуры и всего остального начать снижать выбросы углекислого газа, связанные с использованием большегрузного транспорта.

Японская компания Honda Motor начала выпуск легковых транспортных средств на водородных топливных ячейках ещё в 2002 году, но к 2021 году сняла с производства актуальную на тот момент модель Clarity, пообещав пересмотреть стратегию в сфере выпуска подобных машин. Вернуться на рынок Honda готова в этом году, предложив клиентам в США и Японии кроссовер CR-V e:FCEV, который сочетает водородные топливные ячейки и функцию подзарядки тяговой батареи от внешней электросети.

Источник изображения: Honda Motor

В известной мере, как поясняет Nikkei Asian Review, этот необычный гибрид является компромиссом. Во-первых, использование платформы популярного на рынке кроссовера CR-V гарантирует машине стабильный спрос, а также снижает затраты на разработку новой модели. Во-вторых, сэкономить удалось и на разработке топливных ячеек нового поколения, поскольку технология преимущественно была позаимствована у General Motors. Наконец, способность машины восполнять до 60 км запаса хода на обычных зарядных станциях от электросети призвана снизить обеспокоенность клиентов ограниченным распространением водородных заправочных станций.

Honda CR-V e:FCEV выйдет на рынки Японии и Калифорнии летом этого года. Данный американский штат был выбран в силу популярности на местном рынке всех машин с диковинными силовыми установками, позволяющими заботиться об окружающей среде. Кроме того, здесь имеется сеть водородных заправочных станций, и это облегчит эксплуатацию машины владельцам. Полный бак водорода можно заправить за время от одной до трёх минут, после чего проехать на этом запасе топлива более 600 км, выделяя в качестве выхлопа лишь водяной пар. Бортовая энергосистема кроссовера также рассчитана на питание электроэнергией внешних потребителей суммарной мощностью до 1500 Вт. Это может быть полезно не только при организации отдыха на природе, но и во время стихийных бедствий.

Многие источники по итогам прошлого года сообщили о снижении темпов роста рынка электромобилей, причём на фоне острой ценовой конкуренции подобная динамика явно ударит по автопроизводителям. Как выясняется, машины на водородных топливных элементах не спешат набирать популярность, всё ещё оставаясь малочисленной категорией транспортных средств. В прошлом году их объёмы продаж сократились на 30,2 %.

Источник изображения: Hyundai Motor

Об этом сообщает издание Business Korea со ссылкой на статистику SNE Research. Впервые за три года, как отмечает источник, объёмы реализации машин на водородном топливе сократились в последовательном сравнении. С января по декабрь прошлого года в мире был продан 14 451 автомобиль на водородных топливных ячейках.

Южнокорейская Hyundai Motor более не может считаться крупнейшим поставщиком водородной автомобильной технике в мире, поскольку её объёмы продаж в прошлом году сократились на 55,9 % до 5012 машин, включая коммерческую технику. Основные объёмы продаж Hyundai приходились на легковой «водородомобиль» Nexo, но они сократились с 11 179 до 4709 экземпляров в 2023 году.

На первое место в мировых масштабах вырвалась китайская China Commercial, которая смогла реализовать 5362 автомобиля на водородных топливных ячейках по итогам 2023 года, и не только продемонстрировала рост на 2,4 % по сравнению с 2022 годом, но и заняла лидирующие позиции на рынке с долей 37,1 %. Кстати, этот поставщик занимает доминирующие позиции и на китайском рынке, ёмкость которого по итогам прошлого года достигла 5600 машин. Китай занимает 38,8 % мирового рынка водородного наземного автотранспорта, Южная Корея довольствуется вторым местом и 32 % с 4631 проданным автомобилем, США занимает третье (20,7 % и 2992 штук), Европа довольствуется 5,3 % рынка и 773 машинами, а Япония ограничивается 2,9 % рынка и 424 экземплярами. Кстати, в Японии реализуется лишь малая часть выпускаемых там машин на водородном топливе, поскольку одна только Toyota в прошлом году выпустила 3839 автомобилей такого типа, увеличив свою долю на мировом рынке до 26,6 %.

Динамика продаж по странам демонстрирует разнонаправленность. В Южной Корее они по итогам прошлого года сократились на 55,2 %, в Китае выросли на 2,8 %, в США продемонстрировали падение на 10,5 %, а Европа и Япония демонстрировали отрицательную динамику с 39,5 и 49,9 % падения соответственно. Успеху водородного транспорта на китайском рынке во многом способствовала государственная программа развития сопутствующей инфраструктуры, ведь без развития мощностей по добыче водорода и заправочных станций рынок двигаться вперёд не может. Аналитики отмечают, что рост стоимости водородного топлива негативно сказался на объёмах продаж соответствующих транспортных средств в прошлом году.

На днях на выставке в Майами компания Yamaha показала первую в мире моторную лодку с подвесным двигателем внутреннего сгорания на водороде. Это не просто лодка с новым мотором. Это испытательный комплекс, с самого начала созданный как интеграционный для новых безуглеродных технологий. Полевые испытания лодки и мотора начнутся летом, чтобы выявить сильные и особенно слабые места в проекте.

Источник изображений: Yamaha

Прототип моторной лодки с подвесным ДВС на водороде японский разработчик создавал совместно с компаниями Roush и Regulator Marine. Компания Roush, как специалист в системах питания, двигателях и транспортных систем от автомобилей до аэрокосмической отрасли, разработала блок хранения, расхода, заправки и правила безопасности при обращении со сжатым водородом. Фактически Roush предложила конструкцию баллонов для водорода и систему подачи топлива в двигатель.

Разработчику и производителю моторных лодок — компании Regulator Marine — пришлось учитывать «баллонную» особенность водородных ДВС и проектировать лодку с учётом оптимального размещения баллонов. Баллоны со сжатым водородом разместили по центру лодки, убрав оттуда ряд деталей — ящиков для рыболовных снастей и другое. В будущем, вероятно, моторные лодки для ДВС на водороде придётся проектировать с учётом более рационального размещения баллонов, что может привести к интересным вариантам дизайна.

На выставке Yamaha не стала распространяться о характеристиках двигателя на водороде. Известно, что представленная модификация создана на основе штатного бензинового ДВС Offshore V8 мощностью 425 и 450 л.с. — старшего в линейке подвесных лодочных моторов компании. Будет интересно узнать об испытаниях прототипа. Партнёры уверены, что за такими двигателями будущее. Главное, чтобы их эксплуатация была безопасной.

Молодая компания из Чикаго Celadyne собрала средства на производство придуманных ею протонообменных мембран для водородных топливных ячеек и электролизёров. Утверждается, что мембрана с покрытием из наночастиц повысит эффективность топливных элементов и электролизёров на 15–20 %. Благодаря новой мембране водородное топливо станет конкурентоспособным по сравнению с ископаемым в ряде областей применения, что ценно само по себе.

Образец мембраны с нанопокрытием. Источник изображения: Celadyne

Получение водорода методом электролиза с помощью электрического тока из воды с разделением на водород и кислород, а также обратный процесс — работа топливной водородной ячейки с получением электричества в процессе соединения водорода с кислородом фактически в обоих случаях использует одну и ту же протонообменную мембрану. Мембрана должна надёжно разделять реагенты, водород и кислород, для чего её делают достаточно толстой. При этом полной изоляции достичь нельзя, и проникновение водорода через мембрану снижает срок работы ячейки, а также электролизёра.

Компания Celadyne испытала для протонообменной мембраны покрытие из нанокристаллов оксида титана. По её словам, предложенное решение надёжно защищает от прохода водорода через мембрану даже небольшой толщины. При производстве мембраны с покрытием необходимо добавить лишь одну новую операцию в обычный процесс выпуска рулонным способом мембран для современных топливных элементов. Внедрить новый техпроцесс будет несложно, и это поможет увеличить как долговечность топливных ячеек и электролизёров, так и эффективность одних и других.

Компания Celadyne провела переговоры с рядом автопроизводителей, включая компанию Toyota, а также с некоторыми коммунальными компаниями из энергосектора в США. Она договорилась поставить им свои протонообменные мембраны для изучения. Также Celadyne сумела привлечь инвестиции на сумму $4,5 млн от компаний Dynamo Ventures и Maniv с участием EPS Ventures. На эти деньги будет развёрнуто массовое производство новых мембран для отправки заинтересованным производителям.

Даже в недалёкой перспективе благодаря мембранам с нанопокрытием производство каждого кг водорода может снизиться до $1, хотя в США считают успехом снижение стоимости производства водорода даже до $3 за кг. С заявленной целевой стоимостью производства водорода он сможет в некоторых областях составить конкуренцию ископаемому топливу, уверены в Celadyne.

Нидерландская судостроительная компания Holland Shipyard Group начала переоборудовать баржу-контейнеровоз FPS Waal с дизельных двигателей на электрические с питанием от водородных топливных элементов. Заказчик работ — компания Future Proof Shipping — в течение следующих пяти лет намерена построить и запустить по Рейну до 10 каботажных судов с нулевым уровнем выбросов CO₂, что сделает воздух над рекой немного чище и свежее.

Источник изображения: Future Proof Shipping

Между Нидерландами и Германией, а также внутри этих стран значительная часть грузов перемещается по водным артериям Рейна. До последнего времени грузы в контейнерах перевозили баржи на дизельных двигателях внутреннего сгорания. Компания FPS решилась на перемены примерно год назад, когда заказала замену дизельного оборудования на одной из своих барж постройки начала 90-х годов прошлого века на электрические двигатели, топливные ячейки и баки для хранения водорода.

Первая баржа H2 Barge 1 размерами 109,8 × 11,4 м с грузоподъёмностью 190 стандартных 20-футовых (6-м) контейнеров начала курсировать между портом Роттердам в Нидерландах и внутренним терминалом BCTN в Мерхауте, Бельгия, с июня 2023 года. На основе полученного опыта компания Future Proof Shipping заказала модернизацию второй дизельной баржи в водородную — H2 Barge 2, которая получила усиленную топливную установку мощностью 1,2 МВт.

На второй барже разместят 6 топливных ячеек производства канадской компании Ballard Power Systems мощностью 200 кВт каждая. Баржа H2 Barge 2 будет курсировать между Роттердамом и Дуйсбургом (Германия). Проект модернизации поддержан рядом европейских организаций. Ожидается, что инициатива найдёт поддержку у других европейских перевозчиков и не только для речного судоходства.

Компании General Motors и Honda объявили, что на их совместном предприятии FCSM стартовало производство водородных топливных элементов, которые будут использоваться в «различных продуктах».

Источник изображения: global.honda

Энергоисточником таких элементов является сжатый водород, а при отработке выбросом оказывается водяной пар. Сегодня данная технология применяется в тяжёлых транспортных средствах и мобильных генераторах — она позволяет отказаться от традиционных ископаемых видов топлива. Совместное предприятие FCSM (Fuel Cell System Manufacturing — «Производство систем топливных элементов») было создано GM и Honda в 2017 году. Два автопроизводителя также занимались совместным выпуском электромобилей Honda Prologue, Acura ZDX и Cruise Origin.

Завод FCSM площадью 6500 м², расположенный в Браунстауне (США, шт. Мичиган), был построен на совместные средства GM и Honda — размер фонда составил $83 млн. Компании называют его «первым крупномасштабным совместным предприятием по производству топливных элементов». В сегменте легковых автомобилей водород большой популярности не снискал. Honda была одной из немногих компаний, выпустивших на рынок модель с водородным двигателем — Clarity, но в 2017 году её сняли с производства. Проблема оказалась в практически полном отсутствии заправочной инфраструктуры. Сейчас автопроизводители переключились на грузовые автомобили и спецтехнику на водороде — заправочные станции проще строить для машин, которые работают в ограниченном пространстве.

Недостатком водорода является невысокая плотность энергии на единицу объёму, что затрудняет его хранение: требуются высокое давление, низкие температуры или химические процессы. Важно преодолеть эту проблему для машин малой грузоподъёмности, обладающих небольшими размерами и малыми ресурсами для хранения топлива. Ещё одна проблема в том, что значительная часть водорода производится на основе паровой конверсии метана, которая даёт на выходе углекислый газ. Метан же является ещё более мощным парниковым газом, чем углекислый, и он постоянно улетучивается на всех этапах от производства до конечного использования.

Стремление сделать гражданскую авиацию экологически чистой практически не оставляет альтернатив для выбора топлива. На батарейках далеко не улетишь, поэтому в качестве топлива всё чаще и чаще рассматривается водород. Самолёты могут летать как на топливных ячейках, так и непосредственно на сжигании водорода. В любом случае будет стоять задача взять на борт как можно больше горючего и с этого места появляются варианты.

Источник изображения: ZeroAvia

Водород может сжижаться с использованием криогенного охлаждения (-253 °C), а может сжиматься при обычной температуре в газообразном состоянии. Так же есть варианты экзотических способов хранения водорода в пористых материалах и в соединениях, но это требует более сложных и не до конца изученных процессов.

Но есть ещё один вариант, который впервые был предложен 25 лет назад исследователями Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса. Он предусматривает криогенное охлаждение водорода (сжижение) и последующее сжатие. Сжатие до примерно 240 атм позволяет поднять плотность топлива и, следовательно, запасаемой энергии. Самолёт на такой системе сможет пролететь ощутимо дальше без существенных затрат на усложнение оборудования.

Вопросами использования сжатого криогенно охлажденного водородного топлива занялась молодая компания Verne из Сан-Франциско. Сотрудники компании изучили опыт учёных из Ливерморской национальной лаборатории и провели там в прошлом году ряд натурных экспериментов. Опыты показали, что предложенное Verne решение позволяет хранить в криогенных баках под давлением на 27 % больше сжиженного водорода. В компании считают, что могут довести этот показатель до 40 %, что означает примерно такое же увеличение дальности полёта.

Другими преимуществами криогенно сжиженного водорода под давлением станет простая перекачка топлива при дозаправке (баки танкера под давлением сами заполнят топливные баки), а это колоссальная экономия на инфраструктуре аэропортов, а также более простая конструкция бака по сравнению с ёмкостью для газообразного водорода под давлением 700 бар и, наконец, происходит самоохлаждение топлива в процессе его выработки за счёт естественного расширения газов в баке.

Опытный бак для хранения сжиженного водорода под давлением. Источник изображения: Lawrence Livermore National Labs

Но самой главной новостью стала информация о заключении компанией Verne договора о совместной разработке и испытании самолёта на криогенно сжиженном и сжатом водороде с компанией ZeroAvia. Год назад ZeroAvia организовала первый полёт самого большого гражданского самолёта на водородных топливных ячейках, и она намерена найти лучший способ использования водорода в качестве топлива для авиации. Предложение изобретателей Verne было воспринято с энтузиазмом и, возможно, оно окажется перспективным.

Компания Amazon считает, что водород может стать более экологичным заменителем ископаемого топлива для автомобильной техники на её складах, но для этого придётся наладить его производство непосредственно в центрах обработки заказов. В партнерстве с водородной компанией Plug Power Amazon установила первый электролизёр — установку, которая расщепляет молекулы воды на водород и кислород, — в центре обработки заказов в Авроре, штат Колорадо.

Источник изображения: pexels.com

Электролизёр будет производить топливо для примерно 225 вилочных погрузчиков в этом центре, хотя компания Plug утверждает, что он способен обеспечить топливом до 400 вилочных погрузчиков, работающих на водородных топливных элементах. Это первая попытка Amazon произвести свой собственный водород прямо в логистическом центре месте, и, скорее всего, не последняя.

«Производство на месте сделает использование водорода еще более энергоэффективным для определенных мест и типов объектов», — заявил Асад Джафри (Asad Jafry), директор Amazon по глобальной водородной экономике, в пресс-релизе, посвящённом установке первого электролизёра. — «Водород — это важный инструмент в наших усилиях по декарбонизации производства к 2040 году».

Потенциально водород является более чистой альтернативой ископаемому топливу, поэтому Amazon и хочет использовать его на своих складах. Но потенциальные экологические преимущества пока трудно измерить, и они во многом зависят от того, как политики и такие компании, как Amazon, будут выстраивать цепочку поставок водорода. При сгорании водорода вместо выбросов парниковых газов образуется водяной пар, и эта особенность делает его более привлекательным для компаний и правительств, стремящихся достичь климатических целей. Большая проблема, которую им предстоит решить, — это очистка процесса производства водорода. Сегодня большая его часть производится с использованием ископаемого топлива, в основном путем реакции между паром и метаном. В результате этого процесса выделяется углекислый газ, способствующий парниковому эффекту. Утечки метана — ещё одна проблема, поскольку он является ещё более мощным парниковым газом, чем углекислый.

Компания Plug пытается решить эти проблемы, используя электролизёры для производства водорода. Вместо метана они используют электричество для расщепления воды на водород и кислород. Если это электричество вырабатывается из возобновляемых источников энергии, таких как ветер или солнце, то продукт расщепления воды можно назвать «зелёным водородом». Хотя этот метод позволяет избавиться от загрязнения окружающей среды, он намного дороже, чем производство водорода «грязным» способом с метаном.

С 2016 года компания Plug поставила около 17 000 топливных элементов для вилочных погрузчиков в более чем 80 складов по всей Северной Америке. Однако большая часть водорода для этих топливных элементов производится в другом месте, и Plug доставляет его на склады с помощью грузовиков. Производство водорода «на месте» позволяет избавиться от загрязнения выхлопными газами при транспортировке топлива на грузовиках. Но на данный момент производство водорода в центре обработки заказов в Колорадо всё ещё связано с выбросами парниковых газов. Почему? Электролизёр подключен к электросети, а ископаемое топливо по-прежнему обеспечивает производство около 60 % всей электроэнергии в США.

Чтобы производить по-настоящему экологически чистый водород, Amazon должна убедиться, что её новый электролизёр работает на возобновляемых источниках энергии. По словам Джафри, компания рассматривает возможность использования возобновляемой энергии, вырабатываемой на месте, но пока не называет конкретных сроков, когда это может произойти.

Гигант электронной коммерции поставил перед собой цель к 2025 году закупать достаточное количество возобновляемой энергии, чтобы её хватало на все операции. В 2019 году он также взял на себя обязательство достичь углеродной нейтральности к 2040 году, хотя последний отчёт компании об устойчивом развитии показывает, что с тех пор её углеродный след вырос примерно на 39 %.

В НИИ машиностроения, который входит в интегрированную структуру ракетного двигателестроения под управлением НПО Энергомаш госкорпорации «Роскосмос», начались испытания ракетного двигателя для перспективного пилотируемого космического корабля, работающего на перекиси водорода. Для НИИ машиностроения этот вид топлива является совершенно новым, поэтому подготовка к испытаниям идёт с особыми предосторожностями.

Примерно так выглядят огневые испытания любого ракетного двигателя. Источник изображения: NASA

В 2020 году НИИ машиностроения приступил к работам по изготовлению и испытанию управляющих ракетных двигателей, а также испытанию системы исполнительных органов спуска, рабочим телом которых является 85 % перекись водорода. Пресс-служба госкорпорации «Роскосмос» сообщила, что «сейчас проводятся доводочные испытания и одновременно изготавливаются двигатели для комплектации огневого макета системы исполнительных органов спуска и других макетов. Испытания огневого макета планируется провести в НИИМаш в ближайшее время».

Российский ракетный двигатель на перекиси водорода. Источник изображения: Роскосмос

Новый ракетный двигатель, работающий на перекиси водорода, предназначен для применения в возвращаемом аппарате перспективного пилотируемого космического корабля. Двигатель разработан Ракетно-космической корпорацией «Энергия» имени С.П. Королева (входит в «Роскосмос»). Электрогидроклапан, входящий в состав двигателя, разработан в НИИ машиностроения. Первые двигатели успешно прошли конструкторские испытания в мае 2023 года.

Сегодня пассажирский самолёт Virgin Atlantic, работающий исключительно на экологически чистом авиационном топливе (SAF), совершит перелёт из Лондона в Нью-Йорк. Авиационная отрасль стремится продемонстрировать возможность снизить углеродные выбросы при осуществлении своей деятельности.

Источник изображения: virginatlantic.com

Чтобы не отставать от других отраслей, представители которых теми или иными способами пытаются снизить объёмы углеродных выбросов, авиация берет курс на экологически чистое топливо, полученное из отходов. SAF поможет сократить вредные выбросы до 70 %, что позволит авиационной отрасли уже сейчас уменьшить вред экологии, не дожидаясь, когда настанет эра самолётов на электричестве и водородном топливе.

Рейс самолёта Boeing 787 с двигателями Rolls-Royce Trent 1000 станет первым дальнемагистральным перелётом на чистом SAF. На борту будут присутствовать основатель Virgin Atlantic Ричард Брэнсон (Richard Branson), глава авиакомпании Шай Вайс (Shai Weiss) и британский министр транспорта Марк Харпер (Mark Harper). Вылет состоится в 11:30 по Гринвичу (14:30 мск) из аэропорта Хитроу, а прибытие в аэропорт Джона Кеннеди в Нью-Йорке ожидается в 14:50 по времени восточного побережья США (22:40 мск). Полёт займёт 8 часов 20 минут. Коммерческих пассажиров или грузов на борту не будет. На прошлой неделе аналогичный рейс на чистом SAF совершил бизнес-джет Gulfstream G600.

Экологически чистое авиационное топливо уже используется в реактивных двигателях в составе смеси с традиционным керосином, но после успешных наземных испытаний Virgin и её партнёры в лице Rolls-Royce, Boeing, BP и других компаний добились разрешения на полёты на чистом SAF. На авиацию приходятся примерно 2–3 % мировых выбросов углекислого газа — экологически чистое топливо может сократить этот показатель, но оно является дорогостоящим, из-за чего его доля составляет лишь 0,1 % от общего объёма используемого авиатоплива в мире. Топливо, которое будет использоваться в сегодняшнем перелёте, было изготовлено преимущественно из использованного кулинарного (растительного) масла и отходов животного жира, а также синтетического керосина, полученного из отходов кукурузы, сообщили в Virgin Atlantic.

К 2030 году европейские авиакомпании Virgin, British Airways и Air France хотят повысить долю SAF до 10 %, а к 2050 году довести этот показатель до 65 %. На практике это будет осуществить непросто: объёмы производимого SAF невелики, а стоит оно в 3–5 раз дороже обычного авиакеросина. Опыт Virgin Atlantic, надеются представители авиационной отрасли, укажет властям на необходимость обеспечить финансовую поддержку в производстве экологически чистого авиатоплива. После экспериментального перелёта двигатели самолёта будут очищены от SAF и протестированы, после чего продолжат работу на традиционном топливе.

Серьёзная проблема водородных ДВС кроется в слишком бедной топливной смеси, которая не позволяет создавать мощные двигатели, например, для гоночных автомобилей. Похоже, разработчики из Австрии смогли её обойти, предложив водородный двигатель с прямым впрыском воды в камеру сгорания. Испытания показали, что новый двигатель выдаёт более 200 л.с. на литр и этим рвёт все шаблоны.

Источник изображений: AVL

Водородные двигатели внутреннего сгорания менее экологичны, чем платформы на водородных топливных ячейках. Но у них есть важное преимущество — они могут выдавать большую мощность. Правда, на уровень мощности влияет степень обогащения топливной смеси воздухом. Традиционно в водородных ДВС топливная смесь бедная — там слишком много воздуха. Чтобы довести соотношение воздуха и водорода в камере сгорания до идеальной инженеры из компании AVL создали систему контролируемого прямого впрыска воды в камеру наряду с использованием турбокомпрессора для замедления горения.

Моделирование на компьютере подтвердило работоспособность идеи, и инженеры создали прототип 2-литрового четырёхцилиндрового двигателя. На стенде прототип выдал мощность 410 л.с. (302 кВт) при 6500 об/мин и крутящем моменте 500 Н·м в диапазоне от 3000 до 4000 об/мин. Позже двигатель будет испытан на гоночном автомобиле на трассе.

По словам представителей компании, интеллектуальная система впрыска воды PFI подает воду в канал подачи воздуха в камеру сгорания, предотвращая возможность преждевременного воспламенения и изменяя соотношение воздух-топливо от обедненного до стехиометрического (идеального для водородного топлива) уровня. Воздух подается системой турбонаддува. С такими двигателями гоночные авто станут экологически чистыми, не потеряв в мощности и оставаясь ревущими монстрами — всё, как мы любим.

Британская промышленная инженерная компания Rolls-Royce разработала новые топливные форсунки и другие компоненты, которые позволяют использовать водород в авиадвигателе даже на взлётных режимах. Испытания проводились в камере сгорания турбовентиляторного двигателя Pearl 700, развивающего тягу более 8000 кгс, на самолёте Gulfstream G700. По утверждению Rolls-Royce, испытания прошли успешно, работа камеры сгорания и выбросы соответствовали ожиданиям.

Источник изображений: Rolls Royce

Хотя водород является одним из самых сложных в обращении видов топлива, его сжигание не приводит к выбросу парниковых газов в атмосферу, что делает его весьма перспективным топливом для авиаперевозок будущего. Кроме того, при испытаниях использовался «зелёный» водород, выработанный с помощью ветряных и приливных электрогенераторов. Помимо прочего, эксперимент косвенно подтверждает верный выбор стратегии декарбонизации Rolls-Royce.

Новые топливные форсунки Rolls-Royce стали ключевым элементом для успешного использования водорода в качестве топлива в режимах максимальной мощности, необходимых для взлёта самолёта. Водородные форсунки были предварительно протестированы в Университете Лафборо в Великобритании и Немецком аэрокосмическом центре.

Камера сгорания, сопло и форсунки для распыления водородного топлива, участвовавшие в тесте, были спроектированы с учётом особенностей сгорания водорода, так как им пришлось выдерживать более высокую температуру сгорания, поскольку горючесть водорода выше, чем у керосина.

Компания Rolls-Royce утверждает, что ей удалось сделать процесс сжигания водорода в двигателе полностью управляемым, а проведённые испытания позволили собрать большой массив данных о горючести водорода в разных режимах и условиях и о его потенциальной пригодности для реактивных полётов.

Отказ от использования ДВС не должен быть таким радикальным, как того требуют сторонники поголовного перехода на электротягу. Итальянские производители спорткаров и крупнейший автопроизводитель мира Toyota, например, допускают мысль об использовании в ДВС новых видов топлива, которые не загрязняют окружающую среду. С 2035 года даже такие машины на территории Европы должны обеспечивать углеродную нейтральность на 100 %.

Источник изображения: Toyota

По крайней мере, об этом говорится в черновом варианте нового законопроекта, который будет рассматриваться европейскими парламентариями, как сообщает Reuters. Автомобили, использующие синтетические виды топлива с претензией на экологичность, по мнению авторов инициативы, в случае их реализации на территории Евросоюза после 2035 года должны будут обеспечивать 100-процентную углеродную нейтральность. Как отмечается, подобная поправка была предложена после того, как Германия предприняла попытку исключить автомобили, работающие на экологичных видах топлива, из перечня транспортных средств, которые будет запрещено продавать на первичном рынке Европы после 2035 года.

Виды топлива, на которых смогут работать продаваемые после 2035 года в Европе машины с ДВС, по мнению авторов инициативы, должны обеспечивать углеродную нейтральность. На практике это означает, что при сжигании этих видов топлива в ДВС может выделяться какое-то количество углекислого газа, но это должно компенсироваться утилизацией пропорционального его объёма при производстве самого топлива.

По оценкам представителей BMW, сейчас по дорогам Европы ездит не менее 250 млн транспортных средств, и если значительную часть этого парка удастся перевести на углеродно нейтральное топливо, то это значительно поможет достижению цели по декарбонизации транспортной отрасли. Двигатели машин данной марки уже адаптированы к использованию сертифицированных видов экологического топлива.

Представители компаний по производству экологических видов топлива выступили с критикой такого законопроекта, заявив о невозможности добиться отсутствия выбросов углекислого газа на всех этапах производства транспортных средств и топлива для них. Чтобы продавать новые машины с ДВС в Европе после 2035 года, производители могут быть вынуждены прибегнуть к регистрации нового типа транспортных средств — формально сертифицированных для работы только на видах топлива с полной углеродной нейтральностью.

В существующем варианте законопроект требует от автопроизводителей предусмотреть метод автоматической блокировки запуска двигателя такой машины в случае использования видов топлива, способных выделять углекислый газ после сгорания в двигателе. Методы контроля химического состава топлива, по мнению законотворцев, не должны оставлять возможности обойти подобную блокировку. До конца года данные правила должны будут подвергнуться доработке с учётом обратной связи от участников рынка.

В сегменте грузового транспорта водородные топливные ячейки считаются многими игроками рынка перспективным направлением развития, поскольку водородное топливо считается более экологически чистым, а запас хода в сотни километров можно восполнить за несколько минут, и при этом не тратить энергию на перевозку тяжёлых тяговых батарей. Bosch сообщила о запуске производства профильных силовых установок на двух своих предприятиях в Германии и Китае соответственно.

Источник изображения: Nikola Motor

Водородные топливные ячейки используют специальные генераторы, вырабатывающие электроэнергию с использованием водорода, в качестве выхлопа такие силовые установки создают обычный водяной пар. Запас водорода, хранимый в специальных резервуарах под большим давлением, в данном случае заменяет тяговый аккумулятор. Баллоны с водородом намного легче аккумуляторных батарей, а наполнить их на заправочных станциях можно за несколько минут, чего нельзя сделать в случае с дальнобойными грузовиками аккумуляторного типа.

Как заявляет Reuters со ссылкой на представителей компании Bosch, силовые установки на основе водородных топливных ячеек с предприятия в Германии начнут поступать в США, где ими будут оснащаться магистральные тягачи Nikola, использующие водородное топливо в качестве источника энергии. Поставки водородных грузовиков Nikola на рынок Северной Америки Nikola рассчитывает начать уже в текущем квартале. Эта компания станет первым получателем данных силовых установок производства Bosch. Со временем водородные топливные ячейки Bosch начнут выпускаться и в США.

В период с 2021 по 2026 годы европейский конгломерат планирует потратить на разработку и производство водородных топливных ячеек почти 2,5 млрд евро. Эта сумма оказалась на миллиард выше запланированной на период до 2024 года, который был охвачен первоначальной версией инвестиционной программы. К 2030 году Bosch рассчитывает ежегодно выручать по 5 млрд евро за счёт реализации водородных силовых установок. По прогнозам компании, к концу десятилетия каждый пятый грузовик массой более шести тонн будет использовать водородные топливные ячейки.

Многие автопроизводители придерживаются гибкой стратегии в области отказа от ДВС. Молодая по меркам отрасли компания Nikola готова оснащать грузовики как тяговыми аккумуляторами, так и водородными топливными ячейками, подобной идеологии придерживается и Daimler, а вот грузовое подразделение Volkswagen делает ставку исключительно на аккумуляторные транспортные средства.