09.05.2007 23:57 ·
LADA ANTEL: новая концепция автомобиля
 По прогнозам ученых, в ближайшие десятилетия запасы нефтяных месторождений будут истощаться, поэтому стоимость добычи нефти возрастет. Таким образом, возникает необходимость значительно активизировать работы в сфере поиска и использования альтернативных источников. Мировые державы уже сейчас декларируют свои намерения о переводе всей экономики на водород, начиная с одной из основных промышленных отраслей — автомобилестроения. Автомобили на топливных элементах (ТЭ) можно назвать «первыми ласточками» новой эпохи в мировой промышленности и экономике
Основным потребителем нефтепродуктов является ежегодно увеличивающийся на 6-8% парк автомобилей. Соответственно объемам потребляемых нефтепродуктов в атмосферу выбрасываются продукты их сгорания, основную часть которых составляют двуокись углерода (СО2) и токсичные компоненты — окись углерода, углеводороды и окислы азота. Директивы Еврокомиссии для легковых автомобилей предписывают снизить эмиссию СО2 от 180 г/км в 2005 году до 140 г/км к 2008 году, до 120 г/км к 2012 году и до 90 г/км к 2015 году. Для автомобиля среднего класса, например LADA-110, имеющего в настоящее время эмиссию СО2180 г/км, это эквивалентно снижению расхода бензина на 22, 33 и 50% соответственно.
Нормы на токсичные выбросы автомобилей ужесточаются каждые 5 лет примерно в два раза. Невыполнение директив по выбросам СО2 ведет к снижению конкурентоспособности автомобилей и к потере рынка их сбыта, а невыполнение норм по токсичности — к запрету на продажу.
Эти факторы привели к интенсификации работ, направленных на снижение расхода топлива, переход к использованию альтернативных и возобновляемых топлив, в том числе водорода. В настоящее время в промышленно развитых странах действуют государственные программы, организующие и стимулирующие работы по использованию альтернативных топлив.
Опыт зарубежья
Разработки экологичных автомобилей в последнее время ведут все лидирующие автомобильные концерны мира.
Мировые автопроизводители единодушны в мнении, что будущее — за топливными элементами. Известные на сегодня способы снижения токсичности традиционных двигателей внутреннего сгорания за счет нейтрализации отработавших газов приводят к усложнению конструкции и значительному повышению стоимости транспортных средств. И даже в этом случае добиться нулевой токсичности практически невозможно. Поэтому большинство ведущих автомобильных компаний мира работает над созданием опытных моделей автомобилей с энергоустановкой на топливных элементах. Топливные элементы отличает высокая эффективность преобразования химической энергии в электрическую, КПД достигает 55-65%. Но главное, топливные элементы обеспечивают идеальную экологическую чистоту: конечный продукт химической реакции — вода. Помимо этого, топливные элементы не имеют трущихся деталей, благодаря чему они бесшумны и долговечны.
Серьезную работу по топливным элементам ведут такие автомобильные концерны, как General Motors, Daimler-Chrysler, Toyota, Honda, Mercedes. Кроме того, уже создается инфраструктура для такого транспорта — в частности, в Германии уже построено несколько колонок для заправки водородом. Не так давно в Берлине стартовал экспериментальный проект «Водород», посвященный испытаниям и популяризации среди населения Германии автомобилей, работающих на водороде. Опыт продлится до конца 2006 года. В его рамках по улицам Берлина будут ездить 16 водородных автомобилей, предоставленных компаниями BMW, Daimler-Chrysler, Ford и GM-Opel. Ездить на них, подавая пример гражданам, будут городские и федеральные чиновники.
В развитых странах, таких как США, Япония, Германия, производство экологически чистых автомобилей является государственной политикой и субсидируется в той или иной степени правительством. По оценкам экспертов, к 2010 году в мире ожидается серийное производство автомобилей на топливных элементах. Прогнозируется увеличение рынка таких машин в Европе — до 18,5 млрд. долларов к 2020 году и 52 млрд. долларов к 2040 году.
Тот факт, что создается инфраструктура для таких машин, свидетельствует о необратимости процессов, происходящих сейчас в сфере разработки экологически чистого транспорта. Ведь несколько лет назад автозаправка с водородным топливом, где могли бы заправляться и автомобили на топливных элементах, считалась утопией. А сегодня это уже реальность.
На пути к экологически чистому двигателю
Для того чтобы Россия заняла достойное место в мировой экономике, необходимо уже сейчас развивать работу по использованию в промышленности альтернативных видов топлива.
Вице-президент РАН, академик Геннадий Месяц отмечал: «Если мы не вступим в водородную гонку, то рискуем через несколько десятилетий попасть в зависимость от тех фирм, которые начнут массовое производство энергоустановок на топливных элементах. Отечественные научно-исследовательские институты совместно с ведущими машиностроительными предприятиями должны включиться в разработку техники данного направления».
«АВТОВАЗ» как крупнейший российский автопроизводитель не мог оставаться в стороне от глобальных процессов мирового автомобилестроения. Поэтому и был дан старт проекту LADA ANTEL.
Уже с 1999 года за счет собственных средств в сотрудничестве с Уральским электрохимическим комбинатом «УЭХК», Российским ядерным центром «ВНИИЭФ», Ракетно-космической корпорацией «Энергия» и другими организациями «АВТОВАЗ» ведет работы по использованию на автомобилях LADA альтернативных топлив и водорода. Цель этих работ — выполнение требований по ограничению эмиссии СО2 и токсичных компонентов, создание экономичных автомобилей, работающих на альтернативных топливах и водороде. К настоящему времени проведены научно-исследовательские работы в рамках Концепции ОАО «АвтоВАЗ» по переходу к использованию альтернативных топлив и водорода:
— автомобилям на природном газе и на смесях бензина с водородом;
— бортовым генераторам синтез-газа;
— ДВС на бензине с синтез-газом, природном газе с синтез-газом;
— топливному процессору получения водорода;
— автомобилям ANTEL-1 и ANTEL-2 на топливных элементах.
Как все начиналось
В 2001 году был создан первый ходовой макет автомобиля LADA ANTEL-1 на базе пятидверного внедорожника LADA NIVA. На автомобиле LADA ANTEL-1 были установлены баллоны с водородом и кислородом. В специальном электрохимическом генераторе между водородом и кислородом происходила химическая реакция при температуре около 100°С, в результате чего производилось электричество, а в качестве «выхлопа» образовывалась вода. Водород, определяющий пробег автомобиля, находился под давлением 290 атм., и машина могла пройти на одной заправке 250 км.
Советник заместителя генерального директора по техническому развитию ОАО «АВТОВАЗ» Георгий Мирзоев:
Здесь есть и политическая, и техническая, и имиджевая составляющие. Во-первых, «АвтоВАЗ» готов работать не только на завтрашний день, но и на далекую перспективу. Подобные разработки показывают технический потенциал автопроизводителя, значительно повышают его имидж на мировой арене.
Во-вторых, использование топливных элементов — это пока единственный способ, при помощи которого можно действительно получить экологически чистый автомобиль, не «привязанный» к электрическим источникам.
Третий, очень важный, фактор — принятие федерального закона «О ратификации Киотского протокола к рамочной конвенции ООН об изменении климата». Киотский протокол — международное соглашение о контроле за выбросами парниковых газов в 2008-2012 годах. Для вступления протокола в силу его должны ратифицировать не менее 55 стран, на долю которых по состоянию на 1990 год приходилось не менее 55% выбросов, причем доля России составляла 17,4%. В связи с решением о ратификации Киотского протокола создание в России экологически чистого транспорта становится более актуальным.
Исключительно важно то, что автомобиль, использующий в качестве топлива водород, может сильно повлиять на дальнейшее развитие автомобилестроения в целом.
Нужно сказать, что использование водорода в энергетике выходит далеко за рамки автомобильной промышленности. Но большинство стран начали решать эту проблему через автомобильную промышленность. Ведь только используя специфику автоматизированного массового производства, присущую автопрому, можно решить одну из главнейших задач, стоящих перед разработчиками топливных элементов, — снижение их стоимости.
Экологически чистый автомобиль LADA ANTEL создавался при активном участии Уральского электрохимического комбината «УЭХК». О том, как развивался этот проект, рассказывает участник проекта, ведущий специалист Уральского электрохимического комбината Евгений Шадрин:
Раньше Уральский электрохимический комбинат обеспечивал потребности военно-промышленного комплекса. В конце 1960х годов мы попробовали применить наши технологические решения в топливных элементах (ТЭ). Мы выступили с инициативой применить разработанные нами ТЭ в российской «лунной программе», и в 1972 году они были установлены впервые на советской ракете. Но позже программа была закрыта. К тому времени удалось наладить мелкосерийное производство генераторов. Вторично эта работа возобновилась, когда создавалась советская программа «Энергия — Буран». Для нее на Уральском электрохимическом комбинате был сделан совершенно новый генератор для советского космического корабля «Буран». Вновь было организовано производство, изготовили около 120 генераторов. К сожалению, и эта программа тоже была закрыта из-за отсутствия финансирования.
В 1999 году нам поступило предложение ОАО «АВТОВАЗ» разработать ТЭ для автомобилей. Мы несколько доработали существующую установку, доведя мощность генератора до 20 кВт и адаптировав ее под автомобиль. И уже в августе 2001 года LADA ANTEL-1 был представлен на Московском международном автосалоне. Также на подмосковном автополигоне в Дмитрове был устроен тест-драйв.
Первый образец LADA ANTEL показал, что применение электрохимического генератора в автомобиле — реальность. Тем не менее до серийного автомобиля было еще очень далеко. Во-первых, ANTEL-1 представлял собой целую лабораторию на колесах: практически весь багажник и подкапотное пространство были заняты баллонами и системой управления. Нужно было делать такой автомобиль, чтобы его потребительские качества соответствовали традиционным. Во-вторых, в ANTEL-1 в качестве окислителя использовался кислород в баллонах, и важной задачей стал переход на использование атмосферного воздуха.
В-третьих, нужно было поднять электронапряжение до 240 В, потому что совокупная нагрузка на бортовую сеть в машине оказалась слишком велика.
Все необходимые шаги были сделаны, и, такимо бразом, появился автомобиль LADA ANTEL-2. Хочется надеяться, что и соответствующая инфраструктура будет развиваться параллельно. Ведь в этой ситуации нужен не только энтузиазм «АВТОВАЗа» и Уральского электрохимического комбината, но и организационная и финансовая поддержка государства. За рубежом государство финансирует такие программы. Например, в США была провозглашена программа «Freedom fuel» (Топливо свободы) и «Freedom car» (Автомобиль свободы). «Топливо свободы» — это производство водорода и вся инфраструктура, «Автомобиль свободы» — это автомобиль на топливных элементах. Общее финансирование этих программ составляет около 500 млн. долларов в год. Аналогичная ситуация и в европейских странах.
ANTEL-2: дальнейшее развитие
LADA ANTEL-2 был создан на базе автомобиля LADA-111. Стараясь работать на опережение, при создании LADA ANTEL-2 конструкторы сразу начали проектировать новый двигатель с высокими КПД и удельными характеристиками, разработали абсолютно новый воздушный компрессор, новую систему управления.
Вторая версия автомобиля на топливных элементах укомплектована разработанным в России щелочным водородно-воздушным генератором мощностью 25 кВт. Специалисты установили вместо кислородных баллонов специальный компрессор для подачи воздуха в батарею топливных элементов (перешли с кислорода на воздух). С увеличением объема водородных баллонов до 90 л и давления до 400 атм. возрос и пробег автомобиля — до 350 км. Был разработан мобильный технологический комплекс, благодаря которому время заправки автомобиля ANTEL-2 не превышает 20 минут (LADA ANTEL-1 приходилось заправлять 2 часа). Максимальная мощность электродвигателя составляет 90 кВт, а крутящий момент — 280 нм.
LADA ANTEL-2 принимал участие и в зарубежных автосалонах. Специалисты отмечали высокий технический уровень изготовления этого автомобиля. Уникальность проекта LADA ANTEL в том, что «АВТОВАЗ» планирует организовать производство топливных элементов, используя прежде всего российский технический и интеллектуальный потенциал, в то время как большинство зарубежных фирм закупают топливные элементы у одного поставщика — канадской фирмы BALLARD.
Перспектива
Главной проблемой «водородного автомобиля» специалисты считают стоимость источника энергии. При форсированной мощности 25 кВт электрохимический генератор стоит порядка 300 тыс. долларов — это очень дорого. Поэтому нужно искать новые конструктивные решения, новые материалы, технологии массового производства.
Создатели концепции ОАО «АВТОВАЗ» по переходу к использованию альтернативных топлив и водорода предлагают поэтапное решение данной проблемы. Природный газ рассматривается на ближайшие годы как топливо, позволяющее существенно снизить загрязнение атмосферы, как основной исходный продукт для получения наиболее дешевого водорода. А существующая инфраструктура снабжения природным газом — в качестве базы для развития водородной инфраструктуры.
Предлагаемый подход позволит в относительно короткие сроки и с минимальными затратами решить экологическую и топливную проблемы, создать эффективные энергоустановки на альтернативных топливах, пригодные для массового производства и многоцелевого применения, организовать их производство.
Кроме того, нужна готовность не только автомобильных корпораций, но и всех участников производства топливных элементов, то есть предприятий электрохимической отрасли. Необходима перестройка сознания в масштабе государства, национальная программа перевода транспорта на водородное топливо.
В рамках дальнейшего развития проекта LADA ANTEL будет продолжена работа над автомобилем LADA ANTEL-3. Главное отличие этой версии от предыдущей (LADA ANTEL-2) — наличие топливного процессора для получения водорода из бензина непосредственно на автомобиле. Начинается также разработка LADA ANTEL-4. Это уже будет прототип автомобиля, обладающего принципиально новой конструкцией. Соответственно и компоновка, и дизайн LADA ANTEL-4 будут абсолютно новыми. Для этого прототипа уже ведутся работы по созданию специального автомобильного электрохимического генератора мощностью 60 кВт
Светлана Лысякова
Журнал «Экономика России: ХХI век» № 22
Автосфера
НОВОСТИ СЕГОДНЯ НА 445000.RU
 | Life is Good: сила в правде
На сегодняшний день компания Life is Good переживает не самое лучшее время. Со всех сторон на компанию нападают хейтеры, пытаясь...
|
|
|
|
|
| 17.11.2011 09:03 С днем студента
Смех без причины признак не оконченного высшего образования.
Диплом позволяет...
|
|
 | 15.11.2011 00:23 Никифоровна
Дима Чеков ( Никифоровна )
21 августа, в ДТП...
|
|
|
