Почему мы никогда не будем ездить на водородных автомобилях

[zilm.livejournal.com]

Originally posted by zilm at Почему мы никогда не будем ездить на водородных автомобилях

Недавно Toyota объявила о том, что передаёт все свои патенты, связанные с автомобилями на топливных элементах в публичное пространство, и теперь они доступны для использования совершенно бесплатно. Новость умиляет тем, что патентов набралось аж 5 680 штук, задумайтесь только, как старались корпоративные юристы, патентуя всё вплоть до округлостей на кнопках. Но дело не только в этом, ведь в прошлом году именно Tesla стала первой, кто в мире патентных троллей и бесконечных судов открыл свои патенты. К слову, их у компании, выпускающей самый известный электромобиль, было меньше трёх сотен.


Toyota Mirai - первый в мире автомобиль на водородных топливных
элементах, который можно будет купить, а не взять в лизинг.
Но я хочу поговорить не столько об этом событии, сколько о том, почему даже появление первого автомобиля на топливных элементах, который можно купить, ничего не меняет для водородных автомобилей, и почему эта ветвь развития является абсолютно тупиковый. Илон Маск, CEO Tesla Motors, называет топливные элементы (fuel cells) "fool cells" (элементы одурачивания), аккумуляторные эксперты сходятся в том, что все в индустрии знают, что топливные элементы это ерунда, просто не все признают это, я же сосредоточусь на фактах.


Из-за падения цен на нефть стоимость галлона (3.76 литра) бензина в США упала
до $2, но даже во время дорогой нефти цена не поднималась выше $4.
1. Водород дорог.
Это просто факт. Сейчас рыночная цена на газ - $8.96 за эквивалент галлона бензина, 0.997 кг (данные за октябрь 2014 г.). Бак Toyota Mirai вмещает 5 кг водорода. Таким образом, одна заправка обошлась бы вам в $45 и её хватило на 480 км по методике тестирования EPA (данные ещё не проверены EPA, но вряд ли эта цифра окажется больше), что выливается в $9.38 за 100 км. Для сравнения, Toyota Prius проедет те же 100 км, потратив $2.76, а Tesla Model S - $2.99, если использовать ту же методику EPA и текущие средние американские цены.


К 2017 году Toyota планирует довести годовой выпуск Mirai до 2 100 штук.
Хотя существует множество оценок, предполагающих, что при больших объемах производства стоимость водорода снизится до $3 за кг (и приблизится к текущей цене на бензин), даже сама Toyota менее оптимистична в своих прогнозах: стоимость бака для Mirai снизится до $30 в будущем. Сейчас в США производится 7.31 миллионов кг ворода в день, в год около 2 600 миллионов килограмм. При среднегодовом пробеге около 21 500 км, его бы хватило для 12 миллионов автомобилей, то есть даже если бы водородных автомобилей в США продавали 10% от всех новых авто в течении 10 лет, производство лишь удвоилось, что не дало бы такого радикального снижения цены.


Предприятие по паровой конверсии природного газа в водород.
2. Производство водорода "грязнее" электрогенерации
Сейчас 95% водорода производится из углеводородов с помощью реакции паровой конверсии или частичного окисления. Остаётся от природного газа или углеводородов CO₂, тот самый с которым все страны дружно борятся развитием альтернативной энергетики и альтернативных автомобилей. Если вспомнить, что в Европе и Азии, в отличие от США, нет своего природного газа, для того чтобы из него делать водород, то всё становится ещё печальней. Сейчас использование водорода ставит в прямую зависимость от цены на газ, что не сильно отличается от нефтяной зависимости, электричество же генерируется из десятка различных источников. Теоретически, водород можно получать электролизом, но сейчас такой газ для США будет в 3 раза дороже получаемого из метана. Более того, так как получение электричества не экологически чистый процесс, а конверсия электричества в водород, затем обратно из водорода в электричество в топливных элементах имеет низкий суммарный КПД, выбросы будут значительно выше, чем для электромобилей.


Реакция паровой конверсии метана: в качестве
побочного продукта выделяется пресловутый CO₂
Для получения одного килограмма водорода требует 52.5 кВтч на электролизере с 75% эффективностью. Таким образом, Toyota Mirai, используя водород, полученный с помощью электролиза будет тратить 54,69 кВтч на 100 км. Даже огромная, более чем 2-х тонная Model S потребляет 23.75 кВтч на 100 км, а Mirai заметно меньше и не может похвастаться разгоном до сотни за 4 секунды. Добавьте к этому транспортировку водорода, компрессию, строительство электролизеров, строительство водородных заправок и станет понятно, что даже теоретически это не путь по уменьшению вредных выбросов в атмосферу.


Водородная заправочная станция стоит $2 млн. и
способна заправить лишь 30 автомобилей за сутки.
3. Водородная инфраструктура очень дорога и не развита.
Одна водородная заправочная станция обходится в $2 миллиона. Калифорния уже потратила $100 миллионов на водородные заправочные станции. Высокую цену станции подтверждают и европейские источники, например только господдержка на одну станцию в Великобритании составляет £1 млн. Вы думаете, зато такая станция может обслужить сотни машин? Нет, станции рассчитаны на заправку максимум 30 автомобилей в день. С одной стороны больше и не надо, откуда там взяться хотя бы двум, но с другой стороны суперзарядка Tesla Motors на 6-12 стоек обходится компании в $100k - $150k, а более продвинутая версия с солнечными батареями на крыше и аккумуляторами на 500кВтч для сохранения солнечной энергии в "целых" $300k. Надо ли добавлять, что такая станция в действительности может обслужить больше сотни машин в день.


Всего за год без какой-то государственной помощи Tesla Motors сделала
возможными дальние поездки на Model S по Западной Европе.
Сейчас в США 13 водородных заправочных станций. В 2015 году планируют открыть ещё пару десятков. Я думаю, не ошибусь, если скажу, что эти планы следуют за водородными автомобилями на протяжении последних 10 лет. Правда, одна лишь компания Tesla Motors, используя часть прибыли от продажи своих электромобилей без государственных грантов, за один месяц, декабрь 2014 года открыла 54 своих суперзарядки, 12 из них в США, каждая на 6-8 зарядочных стоек. За год в Европе открыто более 120 суперзарядок, такое же количество водородных станций обошлось бы в четверть миллиарда долларов.


Водородный Hyundai Tucson стоит $144 400, и даже такая высокая
цена не означает, что он не субсидируется производителем.
4. Водородные автомобили дороги.
Хотя Toyota Mirai будет продаваться на американском рынке за $62 000, большинство экспертов сходится во мнении, что эта цена субсидирована производителем (1, 2) Точных цифр от самой Тойоты нет, косвенно же это подтверждается высказыванием главы R&D компании о том, что автомобили на топливных элементах смогуть быть конкурентными по цене с электромобилями к 2030 году и стоимостью топливных элементов. Субсидирование производителем подтверждает и цена в $144 400 Hyundai Tucson на топливных элементах, продающийся в Южной Коррее. Но даже после такой большой субсидии со стороны производителя, покупатели не торопятся покупать автомобили на топливных ячейках.


Баки из углепластика со сжатым под давлением 680 атмосфер
водородом располагаются под днищем Toyota Mirai.
5. Нет ни одного преимущества водородных автомобилей перед электромобилями.
Большую часть недостатков я уже перечислил. Оставлю за бортом безопасность: хотя я бы побоялся ездить на двух баллонах с водородом под днищем, производитель утверждает, что это безопасно, так давайте поверим ему. Попробуем найти хоть какие-то преимущества автомобилей на водороде перед электромобилями. Запас хода? У Toyota Mirai - 480 км, у Tesla Model S - 424 км, Tesla Roadster после обновления в следующем году сможет проехать почти 640 км, все цифры по одной и той же методике тестирования EPA, "яблоки с яблоками", что называется. А есть же ещё и плагин-гибриды, которые дают симбиоз экономичности электромобилей с возможностью движения на обычном топливе на дальние расстояния. В общем, запас хода после появление Tesla уже не аргумент.


Tesla Model S P85D разгоняется от 0 до 100 км/ч за 3.3 секунды, в то время как
водородные автомобили довольствуются лишь динамикой самых слабых "дизелей".
Динамика? Разгон Toyota Mirai (от $62 000 в США) около 10 секунд до сотни, электромобиль BMW i3 (от $42 000 в США) набирает ту же скорость за шесть с половиной секунд, a Model S P85D разгоняется до сотни как McLaren F1. Остаётся единственное преимущество - скорость заправки за 3 минуты. Это могло бы быть козырем, если когда-нибудь водородных заправок стало как бензиновых. До этого момента преимущество у электромобилей - постоянная зарядка дома или на работе обеспечивает полностью заряженный автомобиль без необходимости куда-то специально заезжать. А быстрая зарядка даёт возможность полностью зарядиться за время обеда с семьёй при поездках на дальние расстояни. Если же спор идёт за абсолютные цифры, быстрая замена батареи позволяет через 1,5 минуты продолжить движение с "полным баком".


Honda тоже планирует выпустить автомобиль на топливных элементах
в конце 2015 года, правда пока он больше похож на концепт.
Резонно возникает вопрос: а зачем тогда это всё Toyota и другим компаниям. Тут надо уточнить, что кроме японского гиганта интерес к автомобилям на топливных элементах в разное время возникал лишь у Honda, Hyundai и немцев (Audi, VW, Mercedes, BMW). Остальные автомобильные производители были к ним равнодушны. В то же время и от этих компаний всё чаще слышится снижение интереса (VW, BMW, Hyundai) к автомобилям на топливных ячейках. Итак,


Сомневаюсь, что недавно представленный
водородный концепт Mercedes F 015 вообще ездит.
Зачем автомобильные компании продолжают делать водородные автомобили?
а) Диверсификация
Разработка и создание рабочего прототипа может стоить всего $1 млн. Создание концепта для автосалона ещё проще - он не обязан ездить. Для компаний с десятками миллиардов долларов оборота - это просто капля в море. А вдруг стрельнет, а вдруг именно эта технология окажется перспективной через 5 лет.

б) Сотрудничество между компаниями
Honda и BMW активно сотрудничают с Toyota и было бы в каких-то случаях не этично и не дальновидно не поддерживать её.


Электрический Fiat 500e продаётся лишь в Калифорнии, США для соответствия
экологическому законодательству. В Европе об этой машине никто не слышал.
в) Соответствие экологическим требованиям
Экологические требования в развитых странах ужесточаются каждый год. Например, для Калифорнии несколько производителей выпускает электромобили только для того, чтобы соответствовать CARB-законодательству. Сейчас законодательство изменилось так, что выпустить один автомобиль на водородных топливных элементах стало выгоднее в 5 раз, чем электромобиль. Добавьте сюда поддержку установки заправочной инфраструктуры постоянными грантами и вы получите готовый рецепт существования автомобилей не нужных самим производителям.


За 15 лет все автомобили Toyota получили гибридные версии.
г) Маркетинг
15 лет назад Toyota создала уникальный для того времени автомобиль, гибрид Toyota Prius. Вначале его производство было даже убыточным для компании, но позже продажи увеличились, себестоимость снижалась, и сейчас слово гибрид и экономичность для всех ассоциируется, главным образом, с Toyota. Продажи гибридных автомобилей составляют приличную долю доходов компании и спустя 15 лет стали высокомаржинальными. И тут появляются электромобили и плагин-гибриды. В этом сегменте конкуренция быстро нарастает, хотя доля продаж ещё заметно меньше, чем у обычных гибридов. В то же время доля обычных гибридов начинает падать, а электромобили и плагин-гибриды растут каждый год. При этом у Toyota нет никаких серьёзных наработок в этом сегменте.

Что надо сделать? Правильно, нужно сделать "poker face", говорить, что всё это ерунда, и дальше продавать Prius-ы миллионами.

Comments

[bysergeyby.livejournal.com]

Автор слегка перепутал водородные автомобили с автомобилями на топливных водородных элементах. BMW от них отказался по причине их бесперспективности (как в посте и написано) Но параллельно разработал и начал производить авто с ДВС, работающим вместо природного газа на водороде - Clean Energy. И вся задача свелась к разработке топливного бака для жидкого водорода. Ключевое здесь - жидкий водород. В 2000 году водородные BMW были официальными автомобилями на Олимпиаде в Сиднее.

Преимущества по сравнению с авто на топливных элементах - прямое преобразование энергии, водород сгорает в ДВС с образованием Н2О.

По поводу безопасности автор тоже излишне переживает. В случае аварии с разрушением топливного бака водород в пожарном смысле гораздо безопаснее жидкого топлива типа бензина. Причин две:
- при разрушении бака с жидким водородом произойдет мгновенное охлаждение окружающих элементов до температуры, полностью исключающей горение или взрыв;
- по причине летучести - водород намного легче воздуха, и при испарении будет резко подниматься вверх, сгорая выше места аварии при воспламенении, не поджигая сгораемые элементы автомобиля.

Напомню, что бензин при аварии разливается, пропитывает все, что может пропитать, и горит в жидком состоянии на поверхности асфальта, внутри салона, на одежде и т.п., сжигая все это в пепел.

[zilm.livejournal.com]

Какое преимущество даёт автомобиль, сжигающий водород, по сравнению с автомобилем сжигающим природный газ?
Недостатки: строительство дорогой заправочной инфраструктуры, предприятий по получению водорода, более дорогое хранение и доставка, чем у природного газа.

ТОП: 16:40 (московское)

[magictop30.livejournal.com]

Вы попали в Т30P (http://www.t30p.ru) самых обсуждаемых тем в блогосфере.
Почитать текст со всеми комментариями по ссылке (http://tools.t30p.ru/?http%3a%2f%2fengineering-ru.livejournal.com%2f303902.html).
Это Ваш 3-й ТОПовый пост в этом году.
Посмотреть статистику автора можно в карточке топблогера (http://rating.t30p.ru/?engineering_ru.livejournal.com&p=tops).

[rutinin.livejournal.com]

Да, не обсуждаемых, а кликнувших по заголовку. Разницу понимаешь, дурилка картонная счетчик безмозглый.

[outstalker.livejournal.com]

Что насчёт?



а "отходы", потом, с высокой эффективностью и с дешевым электричеством от ГЭС/АЭС опять конвертировать в алюминий.

[vredtech.livejournal.com]

Все новые технологии изначально были очень дорогими и убыточными. Если бы при их оценке использовали только финансовую составляющую - сейчас так и ездили бы на лошадях.

[zilm.livejournal.com]

А как насчёт энергетической эффективности? Зачем мне тратить в 2.5 раза больше электричества, чем в электромобиле для того же расстояния?
Зачем строить кучу дополнительных звеньев в цепочки электростанция-зарядка-электромобиль?

[titi-caca.livejournal.com]

у Tesla внешний дизайн как у мазды, спи-ли...хе-хе...мазда конечно лучше всяких тесел, машинок на батарейках для мальчиков))

[dr-optic.livejournal.com]

Неплохо, мне понравилось!

[facedoog.livejournal.com]

Приусы симпатичный. Прямо-таки мимими.
Жаль, что дорогие, гады, и при поломке двигателя всю машину в утиль.
А вообще мечта...

[kordato.livejournal.com]

Заказная сиюминутная заморочная болтовня.

[fecal-hero.livejournal.com]

Рассуждения о КПД и экономии крайне важны

например есть следующие данные:
в одном литре бензина порядка 10кВт*ч +- один киловатт.

стоимость электроэнергии в каждом регионе разная, для физ лиц и юр лиц.

Но еще стоит учитывать КПД электродвигателя и КПД ДВС.

так что, даже по ценам для юр лиц - на "батарейках" раза в 3-4 дешевле ездить.

[orion-24.livejournal.com]

Излагаю суть, которую увидел я во всем этом.

1. Тесла возбудила недетское брожение нефтяных олигархов, т.к. уделала за считаные годы авторынок и задала неоспоримый тренд.
2. Крыть нефтяной олигархии стало нечем, выжить электромобиль привычными методами "непрактичности" и "небольшим пробегом" стало невозможно.
3. Встала задача пересадить овощей с одного топлива на другое. Они взялись за дело.
4. Нельзя сравнивать ни водород ни его ячейки с электрой по простой причине, что электру я могу зарядить (образно) от простого ветряка, а не бегать выворачивая карманы за водородом (его на коленке не сделаешь).

Так что я всецело приравниваю водородное гавно к тупиковой ветви, однако она может еще очень долго мешать человечечеству, т.к. именно олигархат сейчас пытается изобразить "нвоое экологическое топливо" которое снова надо покупать.

[donmigel-62.livejournal.com]

Аргументы слабоватые. Вы можете спокойно производить себе водород с помощью вот такой домашней заправочной станции на фотоэлектрике.

[zilm.livejournal.com]

о блин, и сюда политику приплели ))

[3mer.livejournal.com]

Статья однобокая: минусы водородо перечислены а електробатарей нет:
1. Электробатарея имеет меньшую плотность энергии на единицу массы.
2. Электробатарея никогда не сможет быть массовым продуктом номер один, просото по тому что запасов лития на всех не хватает. А вот запасы водорода безграничны. Поэтому транспорт на электромобилях не будет массовым а всего лишь всегда нишевым продуктом и все остальные преимущества здесь ничего не изменят.

Потом:
Дороговизна производства водорода на самом деле не критичный фактор. Как известно в мире нет проблемы с источниками энергии, а есть проблемы с сохранением энергии. Т.к. ветер с моря ночью ду... а сохранить его некуда - вот вам и бесплатный водород.

[nikitich.livejournal.com]

Вспомним историю:

1. Компания Philips передала патенты на изобретенную ею магнитофонную компакт-кассету и кассетный магнитофон в общее пользование. В результате компакт-кассеты заполонили весь мир.
2. Японская компания (название не помню) изобрела более совершенную компакт-кассету с бесконечной лентой (петлёй Мебиуса), но защитила свои эксклюзивные права на неё. В результате об этих кассетах вообще мало-кто знает.
3. Самая многообещающая компьютерная память RIMM - запатентованная и эксклюзивно принадлежащая... Исчезла с рынка. Её место заняли открытые архитектуры организации памяти.

4. Советские учёные блестяще доказали, что генетика и кибернетика - продажные девки империализма... Помните, да?
5. Советские учёные блестяще доказали, что никакой сланцевой революции нет и быть не может в принципе. В результате мы наблюдаем сейчас результаты свершившейся сланцевой революции в прямом эфире, а Россия в жопе.

6. Автор тоже советский учёный :-)

[tersan.livejournal.com]

спасибо автору, что хотя бы не называет Илона элоном :)

[tsergeya.livejournal.com]

Про технологии:
Как разогреть чайник без газа, электричества и костра. (http://tsergeya.livejournal.com/112621.html)

[lordn.livejournal.com]

ну наконец-то, хоть кто-то поборол лень любопытством и занялся делом!
ура!
солидарен во всем. мои наколенные прикидки тоже давали существенное превышение стоимости владения Н2. но вы еще упустили такой пласт как специфичный ИТР необходимый для.. ну да ладно..
а, и еще, не стоит забывать о том, что вся эта "псевдозелень" активно субсидируется что также дает прирост стоимости владения.

эх, ищо нашелся бы кто неленивый собрать и оформить выкладки по остальной "псевдозелени" типа ветродуев, солнецегрелок и т.д.

но нужен именно грамотный анализ с переводом до квтчас затраченных на ВСЁ! от инженеров до первого электрона.

[koldoblin.livejournal.com]

а) вместо дорогих аккумуляторов медленно, но движется развитие технологии маховиков. Маховик разгоняется до максимальной скорости за полчаса, это время зарядки. Заряд держит до трёх дней. Это цилиндр, висящий в вакууме на магнитной подвеске.
б) Ягуар экспериментировал с турбиной. На машину ставится маленькая электростанция. Турбина производит электричество постоянно и в оптимальном режиме. А ходовая часть электрическая. И не нужно городить огород.

[Алканафт Петрович (from livejournal.com)]

Динамики у водорода нет?
Это решает легко, запретом на ускорение. Штраф 5000 Евро, и точка всем этим супер-карам.

[walter-simons.livejournal.com]

Все верно.
Водородный автомобиль разбивается о закон сохранении энергии.
Свободного водорода на Земле нет, он весь связанный. Чтобы получить водород, его нужно от других молекул отщипнуть, а в случае воды - оторвать от кислорода! Для этого разумеется нужна энергия.
А если она есть, то зачем городить огород? - правильно проще зарядить конденсатор, ионикс, нанографеновый супер конденсатор.

[dp-3lo.livejournal.com]

А у нас все больше автобусов и грузовиков - тупо на метане (природный газ) ездят.
Камазовская программа "газодизель"
заправляйся прям из скважины с газом... :)

[airdog77.livejournal.com]

мы это кто? рашкованы? нет, не будете

[dim-va.livejournal.com]

Все так и есть. ДВС изжил свое. Он дорогой, сложный, тяжелый, не экологичный, дорогой в обслуживании, не экономичный..

За электричеством будущее.

[valeryhronusov.livejournal.com]

А вообще тема подачи ракетных двигателей офисному планктону позабавила :)

[homir.livejournal.com]

Про гипотезу Ларина о гидридной Земле уже было, не?

[sobaka-by.livejournal.com]

Пост проплачен ОПЕК и Tesla.

[userpuser.livejournal.com]

0. основная разница в использовании между electric и fuel cell машинами это то, что первые могут использоваться только "in the grid", а для вторых "grid" не нужен в принципе
здесь grid - это электрическая сетевая энерго система

поэтому это две разные индустрии, и расчеты по максимальной емкости машинного парка, средней емкости, по производствам генерирующим, распределяющим и загружающим энергию для electric-car, и по производствам производящим водород, способы его транспортировки до конечной точки, и загрузки потребителю - эти расчеты тоже разные

у каждой из индустрий есть своя перспективная ниша, которую и стараются занять разные компании

1. по поводу вашей оценки стоимости водорода - ваш sample не репрезентативен, вот что написано по вашей ссылке
"A very small sample ( 6 points) of hydrogen information was received: Two of the six locations for which data was received reported hydrogen at zero cost for vehicle use , with an average price for the four other hydrogen stations of $8.96 per gasoline gallon equivalent", - касательно водорода была получена очень маленкая выборка: два места указали цену $0 для заправления машин, по другим четырем водородным станциям средняя цена $8.96 для экивалентного галона бензина.

в канаде, сейчас цена на водород около доллара, и будет уменьшатся - при этом по совсем другим законам, чем цена на нефть, что очень важно

2. генерация "сопутствуюших грязных" byproducts при производстве водорода происходит в одном месте и может быть нивелирована производственными решениями - полезно сравнивать эту ситуацию с двигателями внутреннего сгорания для которых подобное решение должно быть осуществленно локально, что существенно ограничивает эффективность

3. станции заправок для electric car и fuel cell car принципиально разные и интегрирование их в городскую инфраструктуру при существующих ограничениях для генериривания и передачи электроенергии и газовых хранилищ и сетей тоже будет разным - в этом и достоинство, т.к. выбор будеть всегда локализирован, и всегда будет ясно какая локальная инфраструктура лучше всего зафитит потребности в мобильной энергии для конкретного места.

4. fuel cell car - только выходят на рынок, при этом fuel cell индустрия еще не сформирована и многие сервисы не понятны и не очевидны, так же не очевидно какие системные решения этих машин будут востребованы рынком.
тойота представила одно из решений, оказалось что оно стоит ~ $100К, существуют и другие - за $50К, можно ожидать решения и дешевле, и дороже. Основные изменимые части цены это конструкция самой fuel cell battery и способа ее интегрирования в машинy - это называется - system. Toyota сделала доволно простую батарею и сложную систему, можно сделать и наоборот, при этом цена не будет аддитивной, т.к. разработка батереи дороже и дольше.

5. в некоторых аспектах fuel cell car безопаснее чем другие, в некоторых опаснее. понимания как сравнивать безопастность разных технологий с универсальной тожки зрения пока нет.
fuel cell car может, например, быть использована как энергетическая станция, для "off grid" жилых и хозяственных помещении, домов, бизнессов.
резвость машины зависит от момента на колесах и следовательно от эл. мотора и system, а не от батареи

[zilm.livejournal.com]

1. Пруф на цену около доллара в Канаде, пожалуйста. А как выборке стать репрезентативной, если в США построено всего 13 водородных заправок? К тому же сама Тойота оценивает заправку бака в $50 по ссылке ниже, а при 9-баксовом газе у меня получилось $45.
2-5. Эм, не увидел ни одного аргумента. Про on-grid - off-grid, расскажите мне про удивительные места на планете, где уже есть водородные заправки, но нет розеток. Я говорю о массовом автомобиле, а не о нишевом решении. Массовыми водородные автомобили стать не могут.