Как надо из табл. 1, из широкого списка моторных топлив смесь бензина с водородом близко соответствует европейскому эталону ЕВРО-1. При всем этом расход бензина понижается на 30-40%. Более низкое содержание NОх в продуктах сгорания наблюдается при нагрузках наименее 50% наибольшей мощности [3], т.е. при рабочих параметрах мотора, представляющих больший энтузиазм для критерий городской эксплуатации автомобилей.
В качестве сырья водород потребляется в огромных объемах (порядка сотки миллионов тонн в год) в хим (для производства метанола, аммиака), нефтехимической (для гидроочистки, гидрокрекинга, каталитического риформинга, нефтехимического синтеза, получения синтетического горючего) и других производствах [6]. Диаграмма рассредотачивания объемов использования водорода в разных отраслях индустрии представлена на рис. 1.

Рис. 1. Диаграмма рассредотачивания использования водорода по отраслям индустрии.

В энергетике и на транспорте водород пока не отыскал широкого внедрения, кроме ракетно-космической техники, в качестве горючего, и для остывания массивных электрогенераторов (что составляет наименее 0,01% от общего потребляемого объема). В качестве сырья употребляется в главном неочищенный (т.н. технический) водород, получаемый, в главном способом паровой конверсии природного газа конкретно на месте его употребления, что не просит сотворения специальной инфраструктуры для его хранения, транспортировки, чистки, ожижения, заправки и т.д.
Потому цена такового водорода невелика, но при использовании его в качестве энергоэлемента и следующего ожижения требуется дополнительная чистка (до 99,995% Н2), что приводит к удорожанию конверсионного водорода в 5-7 и поболее раз [7], приближая к цены более незапятнанного электролитического водорода.
Внедрение водорода в автотранспорте востребует изыскания огромных производственных и энергетических ресурсов. Масштабы их можно оценить взяв например город с численностью населения 1 млн. чел. (чему соответствует приблизительно 250 тыс. единиц автотранспорта). С учетом более высочайшей энергоемкости и эффективности водорода по сопоставлению с бензином потребовалось бы создавать приблизительно 500 т водорода в день. Энерго издержки на создание электролитического водорода и его следующего ожижения составили бы порядка 15 миллиардов. кВтч в год. В мировом масштабе (приблизительно 500 млн. единиц автотранспорта) это соответствовало бы приблизительно 30000 миллиардов. кВтч в год. В то время, как глобальная выработка электроэнергии составляет приблизительно 15000 миллиардов. кВт•ч [8]. Из обозначенного примера следует, что широкомасштабное применение водородного горючего в автотранспорте (если не идти по пути использования для его получения углеводородного сырья), на сегодня, пока не найдены неограниченные и дешевенькие источники энергии, лишено действительности.
Все же, существует принципная возможность уже сейчас приступить, хотя и в ограниченных масштабах, к постепенному освоению водорода в автотранспортных системах. Заключается она в использовании для производства водорода лишних мощностей больших электрических станций (АЭС, ТЭС, ГЭС), которые являются следствием 2-ух главных обстоятельств: необходимостью понижения мощностей в ночные часы, выходные и торжественные деньки (так именуемых диспетчерских разгрузок), в связи с резким спадом в потреблении электроэнергии в обозначенные периоды [7], также в уменьшении в последние годы энергетических потребностей неких промышленных компаний.
Неиспользованные энерго мощности могут быть ориентированы на создание электролитического водорода, что прибыльно как с экономической точки зрения, так и исходя из убеждений увеличения уровня неопасной работы агрегатов электрических станций, и сначала агрегатов АЭС. К примеру, энерго утраты за счет диспетчерского регулирования на Ленинградской атомной электростанции (ЛАЭС) составляют приблизительно 400 млн. кВтч в год [9], а по Северо-Западному региону в целом эта цифра растет до 20 миллиардов. кВт•ч.
Внедрение только лишних мощностей ЛАЭС позволило бы производить приблизительно 7,2 тыс. т незапятнанного водорода в год, достаточного для снабжения до 6 тыс. транспортных единиц (а при использовании водорода в качестве 5% добавки к основному горючему — до 50 тыс. единиц).
Цена электролитического водорода определяется не столько ценой электроэнергии, сколько серьезными затратами на создание специальной инфраструктуры (электролизеры, ожижители, средства транспортировки и т.д.). Например обозначенные издержки, рассчитанные на внедрение лишних мощностей ЛАЭС (400 млн. кВт•ч), составят приблизительно 75-80 млн. долл. Отсюда настоящая цена водорода составит приблизительно 93 руб./кг. При всем этом цена энергетической единицы, получаемой на водороде, составит 2,8 руб./кВт•ч. Для сопоставления на бензине она равна 1,3 руб./кВтч и повсевременно вырастает. При всем этом в расчете цены водорода не учитывается уменьшение экологического вреда на окружающую среду, который по оценке [1] составляет в масштабах городка с численностью населения 1млн. чел. приблизительно 800-900 тыс. долл. в год (по данным [10] — 13млн. долл.). Таким макаром, при наличии соответственных экономических устройств, обозначенные серьезные издержки могли бы окупиться в течение пары лет за счет экономии бензина и понижения экологического вреда.
Применение водорода на автотранспорте связано с решением таковой принципиальной трудности как малогабаритное и неопасное хранение водорода на борту тс. При огромных количествах водорода (к примеру, при использовании водорода в ракетно-космической либо авиационной технике, где его припас на борту исчисляется тоннами), более хорошим является хранение его в криогенном виде. В автотранспортных системах, характеризующихся маленькими расходными чертами, более действенными возможно окажутся другие способы хранения: к примеру, в сжатом либо в связанном с интерметаллическими соединениями (ИМС) виде.
Из ИМС более исследованы соединения LaNi5 и ТiFе. Практическое внедрение их ограничено низкой массовой толикой содержащегося водорода (1,4…1,7%) и высочайшей ценой (соответственно 50 и 25 долл./кг) [5].
Для хранения водорода под высочайшим давлением (до 20 МПа) возможно окажется применимым внедрение металлопластиковых баллонов, созданных для природного газа (метана) с возможностью скопления водорода до 2,7% масс. В стадии разработки находятся металлопластиковые водородные баллоны, с рабочим давлением 39,2 МПа (скопление водорода до 7% масс.). Цена разных способов хранения водорода приведена на рис. 2.
Как отмечалось выше, отсутствие в обозримом будущем нужных мощностей по производству водорода, рассматриваются способы конкретного получения его на борту тс. К примеру, способом гидролиза алюминия, магния, гидрида лития. Но обозначенные способы очень дороги (рис. 3) и могут рассматриваться только для уникальных энергоустановок. К примеру для воздухонезависимых ЭУ подводных аппаратов, использующих химические генераторы с топливными элементами (ТЭ). Для автотранспорта разрабатываются малогабаритные бортовые установки риформинга углеводородного горючего.
В последние годы в США, Канаде, Германии, Китае, странах ЕЭС и многих других приняты программки сотворения экологически незапятнанного авто транспорта, использующего водородное горючее. Основное направлением работ — создание, кроме автомобилей с ДВС, автомобилей с твердополимерным ТЭ и электроприводом и автомобилей с гибридной двигательной установкой. Более интенсивно проводятся работы по созданию автомобилей с нулевым выбросом на базе твердополимерных ТЭ (с карбонизацией диоксида углерода в случае использования углеводородного горючего).

Рис.2. Цена разных способов хранения водорода.

Рис.3. Цена водорода, получаемого разными способами.

Таблица 2.
Сравнительные характеристики энергоустановок