Сравнительная оценка перспективности применения электромобилей на водородном топливном элементе

Одним из основных загрязнителей окружающей среды на сегодняшний день является автомобильный транспорт. На его долю приходится более половины всех выбросов. В связи с этим набирает актуальность вопрос о разработке мероприятий по уменьшению воздействия автомобилей на окружающую среду. Существуют различные подходы, позволяющие решить этот вопрос, но наиболее перспективным направлением является применение электромобилей.
При этом следует отметить, что нельзя говорить об их абсолютной экологической чистоте, поскольку косвенное воздействие на окружающую среду все-таки присутствует.
В работе рассматриваются перспективы использования и недостатки двух типов электромобилей – аккумуляторного и водородного. В настоящее время производство электромобилей является более популярным направлением, что в значительной степени обусловлено развитием технологий в области производства аккумуляторных батарей. При этом не стоит полностью исключать и другие направления, такие как автомобили с водородным топливом. Такие автомобили отличаются хорошей экологичностью, что обуславливается характером продукта сгорания и возможностью получения данного вида ресурса. Тем не менее, применение водорода в качестве топлива для ДВС является не актуальным. Более перспективным является разработка автомобиля с электрохимическим генератором. На сегодняшний день достаточно большое количество ведущих мировых автомобильных компаний ведут работы в этом направлении.
Рассматриваемые в работе электромобили имеют схожие по характеру выбросы вредных веществ, которые при равных условиях приближаются к нулю. Тем не менее, оба типа автомобиля оставляют «углеродный след», основной объём которого формируется при выработке электроэнергии и производстве водорода. В работе выполнена сравнительная оценка качественных характеристик, «углеродного следа» и эксплуатационных затрат электромобилей с различными типами питающих установок в российских условиях эксплуатации. Исходя из сравнения, выявлены основные достоинства и недостатки электромобилей. Предложены действия, позволяющие увеличить экологичность электромобилей и решить проблемы, затрудняющие их эксплуатацию.

1. Грушников В. А. Разумная автомобилизация. Электромобили // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сб. – 2017. – № 4. – С. 47–52. EDN: XXZHTR.

2. Хамад И., Абдуллаев Э. Г., Бутов А. В. Применение инновационных технологий на примере компании Tesla // Экономика и управление: проблемы, решения. – 2022. – Т. 2. – № 3 (123). – С. 199–206. DOI: 10.36871/ek.up.p.r.2022.03.02.022. EDN: HMFYWQ.

3. Usmanov U., Yuldoshev Q. State of the art of fuel cell technology in automotive industry // Universum: технические науки. 2022, Iss. 5–11 (98), pp. 33–40. DOI: 10.32743/UniTech.2022.98.5.13575. EDN: JPYCWQ.

4. Лимарев А. С., Мезин И. Ю., Воротников М. Ю., Зотов С. В. Улучшение динамической характеристики электромобиля за счет применения многоступенчатой коробки передач // Наука и техника транспорта. – 2022. – № 4. – С. 61–67. EDN: DEDEJM.

5. Юсупова О. А. О проблемах и перспективах развития рынка электромобилей в России // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сб. – 2022. – № 2. – С. 38–42.

6. Назметдинов Н. Р. Перспективы применения водородного топлива на автомобилях // Энергетика и автоматизация в современном обществе: Материалы V Международной научно-практ. конференции обучающихся и преподавателей. В 2‑х частях, Санкт-Петербург, 20 мая 2022 года / Под общей редакцией Т. Ю. Коротковой. Том Часть I. – СПб.: Высшая школа технологии и энергетики СПбГУПТД, 2022. – С. 171–174. EDN: WQZVUE.

7. Keller, A. V., Karpukhin, K. E., Kolbasov, A. F., Kozlov, V. N. Analysis of hydrogen use as an energy carrier in transport. International conference on digital solutions for automotive industry, roadway maintenance and traffic control (DS ART 2020), 2022, 012087. EDN: BPBWUP.

8. Каширин В. А., Мищенко Е. В. Toyota Mirai и принцип действия водородного двигателя // Научно-практ. конференции факультета агротехники и энергообеспечения кафедры инженерной графики и механики. – 2017. – С. 159–163. EDN: ZSLQZT.

9. Ларин В. Tesla-электромобиль // Энергия: экономика, техника, экология. – 2016. – № 1. – С. 69–72. EDN: VWHQQH.

10. Dyvak, M., Darmorost, I., Shevchuk, R. [et al]. Correlation analysis traffic intensity of the motor vehicles and the air pollution by their harmful emissions. 2018 14th International Conference on Advanced Trends in Radioelecrtronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), Lviv-Slavske, Ukraine, 2018, pp. 855–858. DOI: 10.1109/TCSET.2018.8336331. EDN: YBSWRN.

11. Лагерев А. В., Ханаева В. Н. Возможные направления снижения выбросов парниковых газов от электростанции в России до 2050 г. // Известия Российской академии наук. Энергетика. – 2010. – № 1. – С. 50–58. EDN: KZDWMH.

12. Поспелов В. К., Чувахина Л. Г., Миронова В. Н. Современные тренды глобальной энергетической политики. – М.: Издательский дом «Научная библиотека», 2022. – 220 с. ISBN 978-5-907497-59-7.

13. Белый Ю. И., Терегулов Т. А. Водородная энергетика: преимущества и недостатки // Вопросы философии. – 2016. – № 12. – С. 8. [Электронный ресурс]: https://scientificjournal.ru/images/PDF/2016/VNO‑24/vodorodnaya-energetika-preimushchestva-i-nedostatki.pdf?ysclid=lp9lm144li339240672. Доступ 25.05.2023.

14. Прокопенко А. Н., Смирнов А. А. Производство водорода из углеводородного сырья для энергетических целей // Вестник ИНЖЭКОНа. Серия: Технические науки. – 2010. – № 8. – С. 26–33. EDN: NCDSVR.

15. Лесюкова В. В. Характеристики водорода как топлива и накопителя энергии // Тинчуринские чтения – 2021 «Энергетика и цифровая трансформация». – 2021. – С. 528–531. EDN: INFIQQ.

16. Лимарев А. С., Сомова Ю. В., Коваленко А. О., Очкова Е. А., Акманова З. С. Анализ возможностей снижения экологического воздействия автомобилей на окружающую среду // Современные проблемы транспортного комплекса России. – 2016. – Т. 6. – № 1. – С. 47–50. EDN: XHSDSP.

17. Лимарев А. С., Мезин И. Ю., Воротников М. Ю., Сомова Ю. В., Москвина Е. А. Электромобиль как перспектива снижения воздействия на окружающую среду // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сб. – 2022. – № 8. – С. 55–59. EDN: VOAYHK.

18. Воротников М. Ю., Лимарев А. С., Мезин И. Ю. Сравнение эксплуатационных расходов электромобиля и автомобиля с двигателем внутреннего сгорания // Транспорт: наука, техника, управление. – 2021. – № 10. – С. 50–53. EDN: RJDKHU.

19. Филимонова А. А., Чичиров А. А., Чичирова Н. Д., Разакова Р. И. Электрохимические технологии для автомобилей на водородном топливе // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2021. – Т. 23. – № 2. – С. 104–115. EDN: AZKNEE.

20. Тимергазин А. Р., Щелудяков А. М. Автомобильный транспорт с водородными топливными элементами // Master’s Journal. – 2022. – № 1. – С. 111–118. EDN: OHUUQS.