Нефть или водород?

По данным Американского института нефти(American Petroleum Institute), 43% нефтепродуктов в мире используется в качестве топлива для автомобилей. Поэтому очень важно найти вещество, способное заменить традиционный бензин. Американский институт нефти прогнозирует, что 95% доступных источников нефти в мире будут исчерпаны в ближайшие 56 лет, оставшиеся 5% иссякнут через 88 лет. Таким образом человечеству дано максимум 30-50 лет, чтобы найти замену традиционной нефти.

Ричард Кэммак, автор исследования в газете Vashingtone ProFile "Водород как Топливо" (Hydrogen as Fuel), считает, что водород может стать идеальным топливом. В частности потому, что в природе известны бактерии, использующие водород в качестве единственного источника энергии. Водород широко распространен на Земле, его достаточно просто добывать (из воды водород добывается с помощью реакции электролиза), хранить и перевозить. Из водорода можно произвести в три раза больше энергии, чем из аналогичного количества бензина. Водород очень взрывоопасен, но, вероятность взрыва водорода не выше вероятности взрыва бензина. За последние три десятилетия на исследования в этой области государственные и частные организации США затратили более $15 млрд.

По данным Центра Технологий и Политики в Области Национальной Безопасности США, в США первые исследования по использованию водорода были начаты в 1944 году, и их курировало Министерство Обороны(Department of Defense), которое было заинтересовано в создании водородного топлива для ракет. В 1950-е годы предпринимались попытки построить реактивные самолеты на водородных двигателях. В 1970-е годы, после того как в мире разразился беспрецедентный нефтяной кризис, аналогичные исследования стал проводить военно-морской флот США. Все эти эксперименты закончились неудачей.

Подобные исследования ныне активно проводят автомобилестроительные компании. Honda Motor, General Motors, Ford Motor, Mazda, Toyota, DaimlerChrysler начали выпуск экспериментальных автомобилей, работающих на водородных двигателях (в США их называют fuel-cells cars — "автомобили на топливных элементах"). Топливные элементы, изобретенные более полутора веков назад, это электрохимические устройства, которые получают электроэнергию за счет реакций взаимодействия водорода и кислорода. Единственным "вредным" выбросом, образующимся в результате работы подобных двигателей, является вода. В последние годы стоимость топливных элементов значительно снизилась. По оценкам Rocky Mountain Institute, в 1998 году, когда был создан первый современный топливный элемент, его себестоимость составляла несколько тысяч долларов на киловатт. Ныне она упала до $500-800, а если будет начато массовое производство подобных устройств, то цена упадет до $50 -100 за киловатт.

Власти США создали также ряд программ, поощряющих американцев пересаживаться на "экологические" автомобили — к примеру, федеральные власти и власти некоторых штатов предоставляют им значительные налоговые льготы. Подобные усилия предпринимаются и на уровне отдельных штатов. Калифорния, в которой традиционно самые высокие цены на бензин в США, планирует в течение ближайших нескольких лет создать "водородные автомагистрали" — с сетью АЗС, на которых будет продаваться водородное топливо. Муниципалитеты крупных городов, чьи жители испытывают серьезные проблемы с местом для парковки, создают специальные стоянки, предназначенные исключительно для таких автомобилей. Льготы предоставляются компаниям, создающим станции заправки альтернативным топливом.

Однако и сегодня нет никаких гарантий, что США смогут избавиться от нефтяной зависимости, делая ставку на водородное топливо. На сегодняшний день, в значительно более выигрышном положении находятся "гибридные" автомобили — сочетающие в себе традиционные бензиновые и электрические двигатели. По оценкам Джозефа Ромма, бывшего помощника Министра Энергетики США, автора книги "Водородное Очковтирательство", скорее всего, автомобили, работающие на водороде, достигнут показателей (стоимость машины, стоимость одной заправки, уровень безопасности, количество вредных выбросов и т.д.), которые ныне демонстрируют гибридные автомобили (например, Toyota Prius) не ранее 2030 года.

Современный уровень развития технологий не позволяет использовать водород эффективно. Изготовление водородного топлива для автомобилей ныне в четыре раза дороже, чем производство автомобильного бензина в количестве, достаточном для производства аналогичного количества энергии. Кроме того, остается проблемой создание "водородной инфрастуктуры" — сети заправочных станций — сервисных центров, необходимых для обслуживания автомобилей, работающих на водородном топливе. По оценкам Аргоннской Национальной Лаборатории (Argonne National Laboratory), в масштабах США для этого требуется затратить более $600 млрд.

Кроме того водород требует особо внимательного обращения. В 2001 году Массачусетский Технологический Институт(Massachusetts Iinstitute of Technology) опубликовал результаты исследования, согласно которым хранение и транспортировка водородных автомобильных двигателей в сто раз дороже, чем их бензиновых аналогов.

Существуют также серьезные сомнения в том, что водородное топливо действительно столь экологически безопасно, как утверждают его сторонники. Исследование Калифорнийского Технологического Института (California Institute of Technology) показало, если водород станет популярным автомобильным топливом, то его количество в атмосфере значительно увеличится. Это может привести к уничтожению озонового слоя, защищающегося Землю от смертоносных космических лучей, глобальному изменению климата и активному размножению опасных микробов. Кроме того, водородные двигатели в процессе работы выделяют намного больше газов, разрушающих озоновый слой Земли (в частности, оксидов азота), чем современные модели традиционных бензиновых автомобилей. К этому выводу в 2003 году пришли исследователи Массачусетского Технологического Института.

Добывать водород из воды ныне очень дорого, поэтому в США 95% водорода производятся из природного газа (метана). Это, в свою очередь, делает водородное топливо дороже, чем наиболее дешевый сегодня энергоноситель — природный газ. Джозеф Ромм прогнозирует, что если США перейдут на водородные автомобили, то вместо зависимости от поставщиков нефти Соединенные Штаты попадут в зависимость от поставщиков газа.

Впрочем, технологические и экологические препятствия использования водорода в качестве топлива не являются чем-то уникальным. Некогда аналогичные проблемы были у природного газа, бензина и солнечной энергии. К примеру, прошло более двух десятилетий с момента начала производства солнечных батарей до вывода их на уровень коммерческой окупаемости.