Стандарты заправки водородом

Заправка баллонов водородом

Стоимость заправки водородных баллонов

  • ГОСТ-3022-80
  • 40 л (6,3 м³)

Разнообразные технические газы нашли применение в самых разных сферах производства, так и водород чистого содержания пользуется повышенным спросом в сфере химической и индустриальной промышленности. Получение этого элемента достигло высшей точки своего развития, однако главную сложность представляет транспортировка и хранение этого элемента.

Государственные стандарты

Чаще всего используется водород, который не имеет примесей, и именно это придает ему особые физические параметры. Вот только заправка водородом такого типа может осуществлять только на специальных производственных линиях. Лишь некоторые крупные компании могут гарантировать соблюдение всех государственных мер безопасности и стандартов для заполнения баллонов.

Транспортировка этого элемента также представляет некоторую сложность, и при этом нужно соблюдать целый ряд регламентов и соглашений для сохранения безопасности всех окружающих.

  • Баллоны для хранения окрашиваются в зеленый цвет. Это помогает осуществлять точную идентификацию газа.
  • Надпись «Водород» наносится на каждый баллон по отдельности красным цветом. Это означает, что данное соединение может быть взрывоопасным.

Каждый баллон для хранения проходит через целый ряд проверок и технических тестов. Он должен быть полностью герметичен и снабжен всеми элементами для осуществления заправки и создания безопасного и стабильного доступа к соединению.

Водород не имеет явных внешних признаков присутствия в атмосфере, и он может быть взрывоопасным. Именно поэтому разрабатываются специальные меры безопасности, которые нужно соблюдать при хранении и транспортировке данного химического соединения. Чистый водород обладает рядом преимуществом перед другими соединением такого же формата, именно поэтому так важно обращаться только в те компании, которые гарантируют вам чистоту продукта.

Если вы ищете такую продукцию, то вам лучше всего обратиться в компании, которые занимаются профессиональной заправкой баллонов всех категорий. В этом случае вы можете рассчитывать на высокое качество и полный объем необходимого продукта. Гарантировать все эти факторы может только компания, которая создала обширную производственную линию с соблюдением всех государственных стандартов. И этой компанией может стать производственное объединение «Газпродукт». Ассортимент предложений достаточно широк, и каждый клиент может воспользоваться услугой доставки продукции до своего региона. В этом случае, вы можете рассчитывать на то, что вся продукция будет доставлена в специальных водородных баллонах и заполнена полностью. А при перевозке не пострадает никто из окружающих, и сам газ будет находиться в полной безопасности.

Доступная стоимость, высокое качество и гарантия безопасности – вот главные аспекты, которые привлекают все больше клиентов к данному предложению. К тому же, вы можете заказать любое количество необходимого технического газа, ведь объемы работы компании позволяют справиться с любым заказом.

_________________________________________________________________________________________________________

Заправить баллон водородом в Екатеринбурге или Москве, а также получить подробную информацию вы можете позвонив нашим специалистам по телефонам:

+7 (343) 383-45-09 (многоканальный)

+7 (499) 372-02-15 (г. Москва)

либо оставив заявку на нашем сайте. Мы свяжемся с вами в кратчайшие сроки.

У нас Вы также можете получить услуги по заправке баллонов аргоном, газовыми смесями и другими газами.

«Снабжая энергией будущее». Первая водородная заправочная станция

В Великобритании появилась первая водородная автомобильная заправочная станция общего пользования компании «Хонда». Суиндоне. Заправочная станция построена и эксплуатируется компанией-поставщиком промышленного газа BOC, которая входит в группу компаний The Linde Group. Проект по строительству станции был успешно реализован благодаря партнерству «Хонда», BOC и компании по стимулированию экономического развития Forward Swindon.

Новая заправочная станция предоставляет свои услуги всем, кто разрабатывает или использует транспортные средства на водородном топливе. Заправка производится под давлением как 350 бар, так и 700 бар — оба стандарта используются крупнейшими мировыми автопроизводителями.

Водород обладает огромным потенциалом для использования в качестве восполняемого топлива для транспортных средств, так как единственным выбросом в атмосферу при его использовании является водяной пар. В настоящее время все основные автопроизводители заняты разработкой транспортных средств, работающих на водородном топливе, но, несмотря на это, число водородных заправочных станций, доступных обычным пользователям, все еще невелико. Потребитель не станет приобретать автомобиль на водородном топливе, если он не будет уверен, что к его услугам будет обширная сеть водородных заправочных станций; в то же время крупные топливные компании не будут инвестировать в строительство новых объектов инфраструктуры, пока на дорогах не появится достаточное количество водородных автомобилей.

Заправочная станция в Суиндоне призвана найти выход из сложившейся ситуации и показать пример работы технологий будущего путем создания стратегическое звена на трассе М4 между Лондоном и Суонси. Эта полностью действующая заправочная станция промышленных масштабов использует апробированную технологию и может быть воспроизведена в качестве модели для строительства подобных объектов по всей стране для того, чтобы в конечном итоге создать сеть станций, необходимую для полномасштабного внедрения транспортных средств на водородном топливе.

Среди инновационных решений, применяемых на новой станции, — возможность заправки автомобилей в режиме «back-to-back» из блока водородных баллонов, то есть заправки одного автомобиля за другим без паузы, необходимой для выработки дополнительных объемов водорода.

Другой отличительной чертой новой станции является ее конструкция: она практически не отличается от станций, обеспечивающих обычные виды топлива, а время, необходимое для заправки, сравнимо со временем, проведенным на обычной заправочной станции. К примеру, чтобы заправить автомобиль Honda FCX Clarity, потребуется менее пяти минут. Таким образом, для потребителя сам процесс заправки будет весьма схож с процедурой заправки на обычной бензоколонке.

На церемонии открытия станции были собраны различные модели транспортных средств, работающих на водородном топливе, — начиная от легковых автомобилей и легких грузовиков и заканчивая автомашиной скорой помощи, такси и лондонским автобусом. Водородное топливо, таким образом, находит применение во всей автомобильной промышленности.

Выступая на церемонии открытия станции, Ричард Кемп-Харпер (Richard Kemp-Harper), главный технолог департамента транспорта и энергетики при Совете по технологической стратегии Великобритании, заявил: «Переход от транспортных систем, работающих на обычных видах топлива, к транспортным средствам на восполняемых видах топлива, обеспечивающих минимальные выбросы, возможен лишь в результате партнерства государства и бизнеса в их стремлении развивать инновационные технологии. Эта заправочная станция нового образца дает наглядное представление о том, какую роль может играть водород. Это прекрасный пример сотрудничества и инноваций, в которых мы так нуждаемся».

Майк Хаггон (Mike Huggon), Управляющий Директор компании BOC в Великобритании и Ирландии, заявил: «Это первая коммерческая водородная заправочная станция общего пользования в Великобритании. Она является примером того, что мы можем развивать инфраструктуру, необходимую для создания транспортной системы на водородном топливе. Но даже в случае с частным и общественным транспортом — как, например, в Суиндоне — нам необходима поддержка правительства для внедрения данной технологии по всей стране. Мы можем обеспечить необходимые технологии, но именно от правительства зависит создание нормативной базы, которая позволит нам выстроить транспортную инфраструктуру с низкими выбросами вредных веществ».

Иан Пайпер (Ian Piper), президент компании по стимулированию экономического развития Forward Swindon, отметил: «Я горжусь тем, что наша компания приняла участие в этом важном проекте в рамках государственно-частного партнерства. Forward Swindon был инициатором данного проекта и обеспечивал получение финансирования: это замечательный пример того, как в Великобритании могут осуществляться инновационные проекты даже во время кризиса. Стратегическое расположение Суиндона делает его идеальным местом для внедрения новых транспортных технологий, и я уверен, что новая заправочная станция вызовет большой интерес и послужит примером для последующих проектов».

Томас Брахманн (Thomas Brachmann), глава отдела электрических силовых агрегатов департамента НИОКР компании «Хонда», заявил: «Технология топливных элементов на водороде является оптимальным решением для транспортного сектора, так как она обеспечивает характеристики, необходимые потребителю, и соответствует высоким экологическим стандартам. Сотрудничество в данной области между автопроизводителями, такими как „Хонда“, поставщиками инфраструктурных решений, такими как BOC, и государственным сектором может стать эталоном для будущих проектов».

Читайте также  Рассекречен компактный кроссовер Dongfeng Fengguang

Стандарты заправки водородом

Европа, Япония и США выразили твердое намерение развивать инфраструктуру для транспортных средств на топливных элементах (FCEV). Ожидается, что к 2016 году будет открыто свыше 230 водородных заправочных станций, а к 2025 году их число достигнет 1680. Семь автопроизводителей объявили о совместных планах продавать или сдавать в лизинг автомобили на топливных элементах – BMW-Toyota, Daimler-Ford-Nissan и Honda-GM.

В связи с этим возникает необходимость в разработке единых стандартов заправки водородом. Разработанные в лабораториях и проверенные на практике в течение последнего десятилетия, эти стандарты создают основу для создания первичной инфраструктуры водородных заправок по всему миру. В настоящее время существует четыре стандарта, разработанных SAE: качества водородного топлива (SAE J2719); заправки водородом (SAE J2601); коммуникации между автомобилем и водородной станцией (SAE J2799); конструкции заправочных сопла-гнезда (SAE J2600).

Стандарт SAE J2719

Стандарт SAE J2719 устанавливает минимально допустимую чистоту водорода 99,97%, а также максимальные уровни содержания различных загрязняющих веществ.

В топливных элементах используется платиновый катализатор, который наносится на поверхность пористого углеродного анода. Катализаторы чрезвычайно чувствительны к химическим загрязнениям, и даже небольшое количество примесей, содержащихся в водороде, приводит к их порче и невосстановимым потерям в производительности топливных ячеек. Это предъявляет высокие требования к чистоте водорода, используемого в качестве топлива для FCEV. Допустимые уровни некоторых видов примесей находятся в диапазоне нескольких частей на миллиард.

Требования стандарта SAE J2719 к чистоте водорода

Загрязняющие примеси Химическая формула Максимально допустимые уровни (ppmv)
Вода H2O 5
Углеводороды (C1 basis) 2
Кислород O2 5
Гелий He 300
Азот N2 100
Аргон Ar 100
Двуокись углерода CO2 2
Окись углерода CO 0.2
Соединений серы 0.004
Формальдегид HCHO 0.01
Муравьиная кислота HCOOH 0.2
Аммиак NH3 0.1
Галогенированные соединения 0.05
Твердые частицы 1 mg/kg

Стандарт SAE J2601

Назначение стандарта SAE J2601 – установить единый всемирный протокол заправки легких транспортных средств на топливных элементах (FCEV) на заправочных станциях с давлением 35 MПa и 70 MПa. Увеличение сжатия водорода до 70 MПa позволяет повысить дальность поездки FCEV на одной заправке. Стандарт SAE J2601 относится к легким FCEV с водородным баком, вмещающим от 2 до 10 кг водорода при давлении 70 MПa и от 2,4 до 6 кг при давлении 35 MПa. Отдельные документы стандарта касаются заправки тяжелых грузовиков и вилочных погрузчиков.

Стандарт SAE J2601 позволяет безопасно и быстро (в течение 3-5 минут) полностью заправить легкие транспортные средства на топливных элементах, включая модели с дальностью поездки свыше 500 км. При этом достигается высокая степень наполнения водородных баков и хранилищ водорода без превышения эксплуатационных ограничений. SAE J2601 считается ключевым стандартом, необходимым для коммерциализации автомобилей на топливных элементах и водородных заправочных станций.

SAE J2601 устанавливает ограничения по безопасности и требования к производительности раздаточного устройства газообразного водорода. Критерии включают: максимальную температуру топлива у сопла дозатора, максимальную скорость истечения топлива, максимальную скорость повышения давления и другие параметры, базирующиеся на охлаждающей способности раздаточной колонки станции.

Справочная таблица стандарта J2601

Стандарт SAE J2601 для FCEV малой грузоподъемности использует справочные таблицы для заправки при давлении 35 MПa и 70 MПa. Эти таблицы могут быть запрограммированы в блок управления раздаточного устройства для контроля над процессом заправки. Стандарт J2601 определяет четыре типа раздаточных колонок в зависимости от температуры, до которой предварительно охлаждается водород. В устройствах типа “A” газ охлаждается до -40°C, типа “B” – до -30°C, типа “C” – до -20°C, устройства типа “D” не имеют функции охлаждения.

Скорость заправки напрямую связана с охлаждающей способностью раздаточной колонки. Охлаждение необходимо для компенсирования тепла, выделяемого при сжатии газа. В качестве исходных данных в таблицах используются начальное давление в баке FCEV, температура окружающей среды и тип раздаточного устройства. По этим значениям вычисляется допустимая скорость заправки (средняя скорость повышения давления в рампе) и конечное давление, при котором дозатор отключается.

Если сравнивать автомобили на топливных элементах с электромобилями, то с учетом нынешнего КПД FCEV, достигающего 60%, заправка водородом (5-10 кг) эквивалентна заряду 100-200 кВтч электроэнергии за время, не превышающее 5 минут. Благодаря SAE J2601 на данный момент FCEV можно считать единственной технологией с нулевым выбросом, которая способна конкурировать по времени заправки и дальности поездки с автомобилями с бензиновыми ДВС.

Стандарт SAE J2799

В дополнение к стандарту SAE J2601 с целью дальнейшей оптимизации процесса заправки и обеспечения высокой степени наполения (95-100%) был разработан стандарт беспроводной связи между FCEV и водородной станцией SAE J2799. Этот опциональный протокол использует технологию инфракрасной передачи данных (Infrared Data Association technology) для обмена информацией между транспортным средством, водородным баком и дозатором. Повышение наполняемости бака позволяет достичь большей дальности поездки без дозаправки.

Стандарт SAE J2600

SAE J2600 регламентирует конструкцию и порядок испытания заправочных разъемов, сопел и емкостей, предназначенных для заправки наземных транспортных средств, в которых в качестве топлива используется сжатый водород. Разъемы, сопла и емкости в обязательном порядке должны отвечать требованиям стандарта и пройти все установленные испытания, чтобы считаться совместимыми с SAE J2600.
Стандарт применяется к устройствам, которые имеют классы давления H11, H25, H35, H50 и H70. Целями разработки SAE J2600 являются:

  • предотвращение возможности заправки автомобиля на топливных элементах (FCEV), имеющим класс давления ниже, чем класс давления дозатора;
  • допуск возможности заправки FCEV дозатором, имеющим равный или меньший класс давления;
  • предотвращение возможности заправки FCEV на заправочных станциях другого сжатого газа (не водорода);
  • предотвращение возможности заправки других транспортных средств, использующих в качестве топлива сжатый газ, на водородных заправочных станциях.

Протокол MC Default

Стандарт SAE J2601 открыт для изменений, предоставляя разработчикам возможность вносить усовершенствования и предлагать свои решения для быстрой заправки. Одним из таких решений является MC Default.

MC Default – не нормативный протокол заправки, описанный в приложении к стандарту SAE J2601. Метод MC Default, разработанный научно-исследовательским центром Honda R&D представляет собой математическую конструкцию, по которой рассчитывается способность поглощения тепла водородным баком. Метод является аналогом справочных таблиц, используемых в SAE J2601.

Как и протокол J2601, MC Default разработан для заправочных систем, рассчитанных на давление водорода до 70 Мпа. Основным отличием между ними является то, что Honda предлагает динамическое управление скоростью заправки, основанное на измерении температуры газа, а не на скорости повышения давления, используемом справочными таблицами. Благодаря своим адаптивным качествам MC Default предоставляет больше гибкости в дизайне станции и ее лучшее использование.

О SAE

SAE International, созданная в 1905 году в США как сообщество автомобильных инженеров (Society of Automotive Engineers), в настоящее время является всемирной профессиональной ассоциацией инженерных специалистов и организацией стандартизации в различных областях индустрии. Основной упор в деятельности SAE International направлен на транспортные отрасли, такие как автомобилестроение, коммерческие автомобили и аэрокосмическая промышленность. Организация координирует разработку технических стандартов, основанных на передовом опыте, через свои технические комитеты и целевые рабочие группы. В настоящее время SAE International объединяет более 138 тысяч членов по всему миру. Членство в организации предоставляется только физическим лицам, а не компаниям.

SAE разработала более 1600 технических стандартов и практических рекомендаций, касающихся легковых автомобилей и других дорожных транспортных средств. Среди них: классификация моторных масел, стандартизация инструментов и крепежных размеров, бортовых диагностических разъемов и кодов, рекомендации по измерению мощности двигателей. SAE также разработала документы стандартизации и рекомендации по лампам головного света, тормозам, жидкостям для АКПП, коммуникационным сетям, зарядным системам для электромобилей и многих других аспектов автомобилестроения, относящихся к эргономике, дизайну, конструкции, производительности и долговечности транспортных средств.

Как стандарты ANSI и CSA Group упрощают переход на водородные автомобили

Водород уже давно используется в качестве топлива. Ракеты сжигают жидкий водород при выводе полезного груза на орбиту Земли. Ближайшая к нашей планете звезда Солнце сжигает это вещество при ядерном синтезе, образуя гелий. Реакция синтеза на изотопах водорода лежит в основе термоядерных бомб — самого мощного оружия из всего, что когда-либо было создано человечеством. Теперь водородное топливо приходит и в сегмент автомобилей.

Многие автопроизводители вроде Toyota и Hyundai уже наладили выпуск электромобилей на водородных топливных элементах, которые практически не загрязняют окружающую среду, вырабатывая электроэнергию вместе с парами воды и теплом.

По сравнению с обычными электромобилями, авто на водороде имеет огромные преимущества. В частности, на зарядку аккумуляторов Nissan Leaf с помощью сети с напряжением в 240 вольт уходит восемь часов или полчаса через сеть на 440 вольт (что сокращает срок службы батареи). Дозаправка авто на водородных топливных элементах занимает менее пяти минут, что сравнимо с заполнением бензобака. Диапазон хода на одном заряде / баке является еще одним преимуществом водородных авто. В случае электромобиля Nissan Leaf этот показатель не превышает 150 км. Водородные авто Toyota Mirai и Honda Clarity могут проехать около 500 км на одном баке.

К сожалению, необходимая владельцам подобных авто инфраструктура пока еще недостаточно развита. Но ситуация постепенно исправляется благодаря добровольным стандартам на основе консенсуса от ANSI и CSA Group.

Стандарт ANSI HGV 2-2014 на контейнеры для сжатого водородного автомобильного топлива

Газообразный водород становится все более интересной альтернативой бензину и дизельному топливу в автомобильной промышленности. При этом все эти виды топлива в определенной степени схожи: всем им необходимы баки, требования к которым представлены в стандарте ANSI HGV 2-2014 «Автомобильные контейнеры для топлива в форме сжатого водорода».

Этот документ определяет требования к конструкции контейнеров / емкостей для топлива в виде газообразного водорода, к материалам для изготовления таких баков, технологиям их производства, маркировке и испытаниям. В тексте стандарта ANSI HGV-2-2014 содержатся подробные сведения касательно создания безопасных и эффективных емкостей для газообразного водорода и условиям их эксплуатации.

Стандарт ANSI HGV 2-2014 распространяется на выпускаемые серийно и предназначенные для эксплуатации в дорожных условиях многоразовые контейнеры для хранения сжатого газообразного водорода. Авторы документа указывают на то, что топливные контейнеры должны быть постоянно прикреплены к соответствующим транспортным средствам, иметь емкость до 1000 литров и номинальное рабочее давление не выше 70 Мпа.

Стандарт ANSI / CSA HGV 4.3-2016 на оценку параметров заправки водородом

Гарантировать безопасность и эффективность водородозаправочных станций помогает стандарт ANSI / CSA HGV 4.3-2016 «Методы испытаний для оценки параметров заправки водородом». Он охватывает аппаратуру и программное обеспечение для станций заправки, соединяемых с системами хранения водорода внутри транспортных средств с применением современных протоколов и технологических процессов.

Использование стандарта позволяет осуществлять быстрое заполнение баков при соблюдении ограничений по температуре, давлению и плотности топлива. Авторы документа отмечают, что в его тексте оговариваются лишь минимальные требования к процедуре заправки авто водородом. Изготовители соответствующего оборудования могут принять дополнительные меры предосторожности.

Стандарт ANSI / CSA HGV 4.1-2013 на дозаторные установки для водородных заправок

В качестве дополнения для предыдущего документа может использоваться стандарт под названием ANSI / CSA HGV 4.1-2013 «Дозаторные установки для подачи водорода», который оговаривает требования к шлангам для перекачки сжатого водорода на заправочных станциях.

В тексте документа содержатся рекомендации по безопасной эксплуатации, эксплуатационным испытаниям, а также оценке механических и электрических характеристик систем подачи водорода непосредственно в контейнеры для хранения топлива внутри водородных транспортных средств, происходящей на заправочных станциях.

Стандарт ANSI HGV 3.1-2015 на топливную систему водородных авто

Повышенное внимание следует уделять механизмам перемещения водородного топлива не только на заправочных станциях, но и внутри авто. Такие механизмы оговаривает стандарт ANSI HGV 3.1-2015 «Компоненты топливной системы для транспортных средств, работающих на сжатом водороде».

Данный стандарт устанавливает требования помимо прочего к таким компонентам топливной системы как обратные клапаны, клапаны с ручным управлением, автоматические клапаны, газовые форсунки, индикаторы давления, регуляторы давления, предохранительные клапаны, устройства для сброса давления, жесткие и гибкие топливные магистрали.

Стандарт применяется к устройствам с рабочим давлением 25 МПа, 35 МПа, 50 МПа или 70 Мпа. В его тексте рассматриваются меры по обеспечению герметичности, надлежащей эффективности и безопасности компонентов, перечисленных выше.

«Мы уже все взорвали заранее»

Кадр из замедленной съемки взрыва пропан-бутановой смеси

ЦК НТИ ИПХФ/МГСУ

В жаркий июньский день в Мытищах гремят взрывы, заливаются сирены и пляшут языки огня. Идея «взрывать ради безопасности» звучит как оксюморон, вроде «воевать за мир» или «пить за трезвость». Но при самих испытаниях никто не пострадал, а в будущем их результаты помогут избежать новых жертв и сделать новый шаг к «зеленым» технологиям — водородным двигателям. Рассказываем об экспериментах, которые проводились в Институте комплексной безопасности в строительстве МГСУ совместно с Центром компетенции НТИ при ИПХФ РАН.

Дорога к водородному транспорту

Вначале сделаем небольшое отступление и расскажем, что это за зверь такой, водородный двигатель. Мало кто знает, но первый прототип автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, созданный в начале XIX века французом Франсуа де Ривазом, работал на смеси водорода с кислородом, которую надо было поджигать вручную. Но если концепты транспорта на водороде появились даже раньше, чем все остальные, почему они не прошли такую же эволюцию, как и привычные нам машины, ездящие на дизеле, пропане или бензине? Первые водородные автомобили были примитивны и ездили со скоростью три километра в час на очень маленькие расстояния, поэтому коммерческого успеха машины де Риваза и его последователей не добились.

Водородный автомобиль де Риваза

Массовый интерес к водородному транспорту появился только в середине прошлого века, когда человечество осознало, что запасы нефти не бесконечны, да и атмосфера от выбросов углерода страдает. А кроме того, со времен де Риваза появился принципиально новый способ использования водорода — не сжигать его в двигателе, а окислять в топливном элементе с выделением электричества. Но и в 1950-1960-х годах водород «не взлетел» — слишком большими и сложными в производстве оказались топливные элементы. Точнее — он только что и взлетел: вся американская космическая программа строилась на водородных топливных элементах.

Казалось бы, если со второй попытки эта технология не стала массовой, надежд у нее мало. Однако это неверное впечатление. Как рассказал руководитель Центра компетенций НТИ «Новые и мобильные источники энергии» при ИПХФ РАН профессор Юрий Добровольский долгое время главным сдерживающим фактором была сложность хранения и безопасной перевозки этого вида топлива. Водород в газообразном состоянии, даже сжатый, обладает очень низкой плотностью (стандартный баллон весит примерно в тридцать раз больше, чем водород, который можно в него закачать), а в сжиженном виде он существует при узком диапазоне крайне низких температур.

К тому же при взрывах водорода металлические баллоны разлетаются на осколки, которые могут наносить тяжелые ранения. В последнее время технологии хранения водорода продвинулись вперед — к примеру, появились новые углепластиковые баллоны, легкие, более безопасные и относительно недорогие. Такой баллон показали и журналистам в МГСУ специалисты из Центра компетенций.

Слева: водородный композитный баллон

Пока водородный транспорт был в застое, росла популярность электромобилей. Транспорт в крупных развитых городах все чаще становится электрическим, чтобы уменьшить выбросы углерода и снизить нагрузку на окружающую среду. Европейские столицы соревнуются друг с другом в экологичности, да и Москва обзавелась электробусами, закупив более 500 единиц из 2000 запланированных. В Норвегии электромобили опередили аналоги по продажам. Но такой транспорт имеет и недостатки: у электромобилей очень маленький пробег после зарядки, которая может занимать больше десяти часов в обычном режиме «от розетки» и больше часа на специализированной заправке.

В большинстве регионов России с ее огромными расстояниями это неприемлемо, поскольку инфраструктуры для подзарядки можно не найти на протяжении сотен, а то и тысяч километров. Водородный автомобиль, благодаря большей удельной энергоемкости топливного элемента, может на одной заправке проехать 600–1000 километров реальных дорог, а заправляется он за 4–5 минут. Поэтому в области водородных технологий, которые переживают новый расцвет, наша страна может выйти в лидеры. Есть и еще одна проблема с электромобилями — возгорания огромных батарей. В среднем для того чтобы потушить один современный электромобиль, нужно до 11 пожарных расчетов, а поскольку в ячейках некоторых литий-ионных аккумуляторов выделяется кислород, их потушить в принципе невозможно.

«Это безопаснее других видов топлива, это наше завтра»

Почему же водородом и взрывами заинтересовались в строительном вузе? «Одно из важнейших направлений наших исследований — взрывобезопасность строительства, — поясняет ректор МГСУ Павел Акимов. — Мы изучаем безопасность в области строительства при всех возможных видах воздействий на здания. В нашем научно-техническом комплексе трудятся более 700 человек, 300 из них — инженерно-технические работники». В лабораториях с уникальным оборудованием инженеры изучают взрывобезопасность разных материалов и создают огнестойкие конструкции. «Транспорт в динамическом движении, инфраструктура, которая их питает, — это строительные конструкции, и при их неправильном проектировании возникают серьезные последствия», — предупреждает профессор МГСУ Сергей Цариченко.

На заправках, особенно с новым типом топлива, эти параметры играют решающую роль. В общественном сознании водород с кислородом превращается в гремучую смесь (ее так и называют — гремучим газом), которая действительно воспламеняется от малейшей искры. Но разве не то же самое происходит со смесью пропана и бутана или бензином? Катастрофы на заправках, взрывы бензовозов часто случаются со всеми видами топлива, но только водород окружен огромным количеством страшилок. Он ассоциируется и с водородной бомбой, и с терпевшими крушение дирижаблями. Но во всех этих случаях газ признали без вины виноватым: в термоядерном оружии на самом деле используется другой изотоп, дейтерий, да еще и в соединении с литием, а дирижабль, давший максимальное количество жертв, и вовсе был наполнен гелием. Шансы же выжить при аварии самолета гораздо ниже, чем при падении дирижабля.

Для понимания, почему так происходит, нужно учитывать свойства этих веществ. Поскольку водород легкий и текучий, он поднимается вверх со скоростью 20 м/с и быстро рассеивается в атмосфере (более подробно о сравнении безопасности разных видов топлива можно прочитать в научной статье).

«Пропан тяжелее воздуха (молярная масса — 44 против 29), он будет скапливаться внизу, поэтому вероятность взрыва будет выше. У водорода вдвое выше скорость детонации, но взрыв проходит не так разрушительно — после него почти ничего не загорается», — рассказал заместитель руководителя Центра компетенций НТИ Алексей Паевский. Более того, при горении водорода продуктом будет… вода, а не угарный газ, углекислый газ или ядовитые вещества.

В доказательство своих слов ученые из Центра компетенций НТИ и МГСУ продемонстрировали взрывы стехиометрической смеси водорода с кислородом, пропан-бутановой смеси и бензино-паровоздушной смеси. Для изучения последствий взрыва важна не только вероятность самого взрыва, но и его характеристики: скорость ударной волны, количество выделяемого тепла. Журналисты наблюдали за процессом с почтительного расстояния. «Мы за несколько дней до вас все уже взорвали, проверили», — приободряет Алексей Паевский.

Водородно-кислородная смесь при детонации издавала высокий звук из-за большой скорости ударной волны, но вспышка огня была слабой и практически сразу погасла. Пропан-бутановая смесь горела сильнее, но ярче, и дольше всего полыхал бензин.

«Любое горючее в узком пространстве опасно, хотя бензиновая заправка опаснее водородной. Безопасность водородных заправок выше, если строить их в автопарках, отдельно стоящим зданием, специально обучать персонал для обслуживания. Это безопаснее других видов топлива, это наше завтра», — подытожил Юрий Добровольский.

Четвертым, «бонусным» экспериментом стал взрыв в большой камере с двойным стеклопакетом с одной стороны и узким регулируемым отверстием в другой: такие исследования помогают понять, выбьет ли взрыв стекла и разрушит ли стены.

Другие лаборатории МГСУ, по которым провели журналистов, тоже занимаются разрушающими воздействиями: изучают истирание асфальтового покрытия на дорогах, проверяют прочность крупногабаритных конструкций при давлении, тряске, ударах с разных сторон. Отдельной гордостью университета оказался бассейн для моделирования волновых воздействий на берегу или на шельфе морей и одна из самых больших в стране климатических камер, используемых для строительства.

«В России водород примерно в десять раз дороже, чем в Европе»

Дорого ли обойдется переход на водородное топливо? На этот вопрос нашему корреспонденту ответил Юрий Добровольский. «Мы сравнили дизельный автобус, электробус и водородный автобус тех же размеров. Даже сейчас водородный автобус выгоднее электробуса — и это с учетом полного жизненного цикла, куда входят затраты на ремонт и заправку. Эксплуатационные расходы для водородных автобусов близки к нулю. Но, к сожалению, в России водород очень дорогой — примерно в десять раз дороже, чем в Европе. Если цена за водород будет приемлемая для автотранспорта (в районе 4–5 долларов килограмм), то он выиграет у дизеля».

Ученый признался, что не верит, что водородный автомобиль Toyota Mirai будет стоять в каждом дворе. Но в том, что водородные двигатели нужны в коммунальном хозяйстве, городском транспорте и в дальних перевозках, он не сомневается. В отличие от электробусов, заправка водородного автобуса проходит очень быстро, и требуется она всего раз в день.

Производство водорода сегодня — это многотоннажные промышленные масштабы. Что же мешает нам наладить инфраструктуру водородного транспорта? Самым старым и одним из самых дешевых методов считается пропускание паров воды над углем при высокой температуре. Самый чистый, «зеленый» способ — электролиз воды с использованием возобновляемых источников энергии, то есть ее разложение при помощи электричества, но из-за затрат этого самого электричества он пока считается самым дорогим. Компромиссом между величиной углеродного следа и себестоимостью стал «голубой» способ — конверсия метана с последующей утилизацией выделившегося углекислого газа. Чтобы все не закончилось на кучке энтузиастов, купивших водородные автомобили ради интереса, этот процесс в России нужно масштабировать, а для этого требуется поддержка государства.

По словам экспертов, сегодня водородная энергетика не развивается без участия государства ни в одной стране мира. И речь даже не только о финансовой помощи — в российских нормах регулирования, связанных с водородным транспортом, сейчас очень много пробелов, которые касаются и правил безопасности, и стандартов эксплуатации. Чтобы устранить их и объяснить населению, что водород — не самое опасное топливо, понадобится не один год. Будем считать, что публичные эксперименты в МГСУ — хорошее начало.