Нулевые выбросы. Какой экологически чистый транспорт придумали ученые

Экология нашей планеты продолжает ухудшаться. И одним из основных источников ее загрязнения является общественный транспорт. Только авиационная отрасль отвечает за 11,6% выбросов углекислого газа в мире. Однако в ближайшие годы спрос на перевозки будет только расти, а значит, увеличится и нагрузка на окружающую среду. Между тем, ученые всего мира бьются над проблемой создания экологичной техники. Один из самых перспективных на сегодня вариантов  - водородный транспорт, использующий в качестве топлива водород. Что уже придумали технологи и  когда появится транспорт, которым можно будет пользоваться без угрызений совести, читайте в нашем обзоре.   

Водородные самолеты Airbus

В аэрокосмическом концерне Airbus в сентябре 2020 представили модели сразу трех пассажирских самолетов с водородными газотурбинными двигателями. Проект получил название ZEROe (от англ. Zero Emissions — "нулевые выбросы"). Первая модель, Turboprop, — это небольшой гибридный самолет с двумя турбовинтовыми двигателями. Резервуары для хранения жидкого водорода находятся в хвостовой части самолета. Turboprop вмещает 100 пассажиров и может пролететь около 1,8 тыс. км. Крейсерская скорость составляет 612 км/ч.

Самолет Turbofan, вторая модель, оснащен двумя турбовентиляторными двигателями, в каждом из которых по восемь лопастей. Вместимость — 200 пассажиров, дальность полета — 3,7 тыс. км, крейсерская скорость — 828 км/ч. Топливные баки также находятся в задней части.

Третья модель получила название Blended-Wing Body (в пер. с англ. — "смешанное крыло"). Самолет имеет два турбовентиляторных двигателя и широкий фюзеляж в форме крыла, в котором находятся резервуары с топливом. Он может перевозить 200 пассажиров и преодолевать расстояние до 3,7 тыс. км.

Однако воспользоваться в ближайшем будущем этим транспортом не удастся. Первые коммерческие полеты запланированы на 2035 год. В Airbus считают, что полноценное использование воздушного транспорта на водородном топливе возможно только в том случае, если его поддержит вся авиационная отрасль, включая авиакомпании, энергетические компании и аэропорты. Впрочем, в компании уверены, что шанс у этого весьма велик.

"Восемнадцать месяцев назад, когда одни говорили о водороде в аэрокосмической промышленности, другие думали, что они немного сумасшедшие, — напомнил директор аэрокосмического направления Университета Крэнфилда Иэн Грей. — Но сейчас водород все рассматривают в качестве решения проблемы нулевых выбросов".

Водородный поезд HydroFLEX

А вот водородные поезда уже стали нашим настоящим. В сентябре 2020 года в английском графстве Уорикшир запустили первый в Великобритании водородный поезд HydroFLEX. Его спроектировали специалисты из британской лизинговой компании Porterbrook, владеющей почти 30% железнодорожного подвижного состава Великобритании, совместно с сотрудниками Бирмингемского университета. Впервые поезд продемонстрировали во время выставки Rail Live, которая проходила в Центре железнодорожных технологий Quinton в городе Стратфорд-на-Эйвоне (Уорикшир) в июне 2019 года - всего год назад.

HydroFLEX представляет собой модифицированный электроподвижной состав класса 319 (Class 319) 1987 года выпуска. Поезд состоит из четырех вагонов со стальными кузовами и оснащен двустворчатыми раздвижными дверями. В одном из вагонов находится топливный элемент, две литий-ионные батареи, а также четыре резервуара высокого давления, вмещающие 20 кг сжатого водорода. Из резервуаров водород поступает в топливный элемент и вступает в реакцию с кислородом из воздуха. В результате вырабатывается электроэнергия, которая затем накапливается в литий-ионных аккумуляторах. Мощность двигателя может доходить до 100 кВт. Единственным продуктом сгорания водородного топлива является вода. Водородная система подключена к тяговому оборудованию Class 319, поэтому состав может питаться от контактной сети и при необходимости плавно переключаться на водородную установку. В будущем создатели планируют перенести двигатель под поезд, чтобы освободить больше места для пассажиров.

Генеральный секретарь профсоюза работников железнодорожного, морского и других видов транспорта Великобритании (National Union of Rail, Maritime and Transport Workers) Мик Кэш считает, что запуск водородных поездов будет способствовать восстановлению экономики после пандемии, а также поможет стране быстрее достичь углеродной нейтральности. Уже к 2023 году в министерстве транспорта Великобритании (Department for Transport, DfT) намерены перевести на водородное топливо все действующие поезда.

Но на водородных поездах в Англии решили не останавливаться. В DfT объявили о старте программы Hydrogen for Transport Programme стоимостью £23 млн ($30 млн). Из них £6,3 млн ($8,2 млн) направят на внедрение мусоровозов на водородном топливе и строительство водородных заправочных станций в шотландском Глазго.

Кроме того, в долине Тиса (городское поселение на северо-востоке Англии) должен появиться инновационный центр Hydrogen Transport Hub, где ученые, промышленники и политики будут работать над созданием технологий и инфраструктуры для водородного транспорта.

Яхта с водородным двигателем AQUA

Нидерландская компания Sinot Yacht & Architecture Design при участии британской инженерной компании Lateral Naval Architects спроектировала пассажирскую суперъяхту AQUA, которая работает на жидком водородном топливе. Сжиженный водород хранится в 28-тонных вакуумных резервуарах при температуре −252 °C. Резервуары находятся за стеклянными панелями на нижней палубе, спуститься на которую можно по винтовой лестнице в центре судна. Водород преобразуется в электрическую энергию с помощью топливных элементов с протонообменной мембраной (Proton Exchange Membrane Fuel Cells, PEMFC). В таких элементах мембрана выполняет функцию электролита и перемещает протоны от положительного электрода, анода, к отрицательному электроду — катоду. Через распределительные щиты электричество передается на винты и в помещения. Яхта также оснащена двумя судовыми крыльчатыми движителями, или движителями Фойта — Шнайдера (Voith Schneider Propeller), и одним винтом противоположного вращения (Contra Rotating Propeller), которые обеспечивают точность маневрирования.

Авторы проекта объясняют, что они стремились сделать дизайн яхты технологичным, но при этом гармонично вписывающимся в морской пейзаж. Пятипалубное судно длиной 112 м вмещает 14 гостей и 31 члена экипажа. Его скорость составляет 31,4 км/ч, а дальность плавания без дозаправки — почти 7 тыс. км. На яхте есть открытый бассейн, оздоровительный центр с массажной комнатой, место для занятий йогой и тренажерный зал с видом на открытое море. Пассажиры смогут наблюдать за морским пейзажем из кают, расположенных выше ватерлинии на внешних периметрах палуб. Кроме того, на носовой палубе находится застекленная обзорная площадка, а на кормовой — несколько платформ со спуском к морю. "Вода расслабляет, она делает нас более спокойными и творческими", — объясняет дизайнерское решение основатель компании Sinot Сандер Синот. Завершить строительство AQUA планируется к 2024 году. Сколько она будет стоить, пока не известно.