Революция в ячейках: спасет ли Toyota электрические автомобили?

В очень скором времени на рынке появится электромобиль, который, хотите верьте – хотите нет, будет работать как обычный автомобиль. Он сможет передвигаться на расстояние до 600 километров. Зарядка займет считанные минуты, а не часы. Фактически, ему даже не нужна специальная «заправка», потому что он использует водород в качестве топлива и сам производит электричество. И, что самое удивительное, этот автомобиль не продукт какого-либо очередного стартапа, пытающегося заполучить деньги венчуров. Производителем является крупнейшая автомобильная компания в мире.

В этом году в ноябре на Токийском автосалоне Toyota представит седан – который несмотря на традиционно средненький дизайн компании и средний показатель мощности автомобиля в 100 киловатт, скорее всего привлечет внимание публики. Это будет первый в мире серийный автомобиль на топливных элементах, который будет продаваться на рынке. Toyota уже анонсировала, что автомобиль будет доступен в продаже, начиная с 2015 года.

Автомобиль работает на топливных ячейках – что-то вроде электростанции на колесах, в которой смешиваются водород и кислород в определенной пропорции, и в процессе получается электричество. Несмотря на то, что топливные ячейки известны давно, они потеряли свою привлекательность, когда развились технологий батарей, приведя к тому, что ячейки стали слишком дороги, слишком сложны для применения и слишком неэффективны. Аккумуляторы выиграли эту гонку. Пока.

Все это делает проект Toyota и революционным, и правдивым – потому, что это означает отход от чисто батарейных схем в электрических авто – все то, что есть у каждого уважающего себя автопроизводителя в мире. И, по иронии судьбы, это знаменательное возрождение идет от величайшего мастера в мире альтернативных технологий.

Первая революция Toyota

Toyota, располагающаяся в Тойота-Сити, неподалеку от Нагойи, подхватила знамя электрификации машин, когда показала свой первый успешный гибридный автомобиль 16 лет тому назад. С тех пор, компания продала почти 6 миллионов подобных, где электрический мотор работает в связке с обычным бензиновым, а энергия торможения накапливается в батареях, что в итоге дает высокую топливную эффективность.

Это был первый раз в истории автомобильной индустрии, когда японский производитель стал технологическим лидером и обогнал всех остальных конкурентов на десятилетие. Армада гибридов от Toyota уже превосходит требования Европейского Союза к 2020 году в части выбросов в окружающую среду, когда лимит на выхлоп CO2 будет ограничен до 95 грамм на каждый километр то, к чему немецкие автопроизводители не особенно стремятся, стараясь пролоббировать интересы и постоянно отчисляя часть средств в правоцентристский Христианский Демократический Союза (ХДС).

И снова конкуренты Toyota будут посрамлены – уже во второй раз. Многие рассматривали гибридные авто как переходный мост к электрическим авто на батареях. Но сейчас, когда они начали продавать электрические авто, они столкнулись с нерешенной проблемой: Машины слишком дороги и неэффективны. Их дальность передвижения низка и требуется несколько часов, чтобы перезарядить батареи. Электромобили до сих пор не стали обычным делом ни в одной стране мира. Инженеры и политики понимают, что батареи не позволят нашему мобильному обществу снизить зависимость от использования топлива.

Машинки на батарейках

Кеи Сага из Toyota - это небольшой приземистый мужчина, говорящий открыто, но предпочитающий избегать английского языка. Ему 62 года и он из того поколения японских бизнесменов, которые предпочитают пользоваться переводчиком. Сага провел 10 лет над работой с гибридными моделями, до того, как стать главным разработчиком автопроизводителя в прошлом году.

Сага стоит в комнате приемов в административном здании Toyota в Нагойе, говоря громко и уверенно. Разработка батарей привела Toyota "к половине пути", как говорит он, но он сомневается достижима ли эта цель. Электрические автомобили, которые используют нынешнюю технологию батарей, по признанию самого Сага, это "производители убытков".

Tesla – калифорнийский чудо-стартап, производящий электрические спортивные и дорогие автомобили и быстро ставший прибыльным, может послужить контр аргументом заявлению Сага. "Tesla – это редкий случай", - говорит Сага. "Они ориентируются на богатых людей, а в Калифорнии достаточно богатых людей". Машина на батареях может существовать только как нишевая игрушка для эко-снобов, говорит Сага, но она не подходит для масс людей.

Toyota пользуется услугами Tesla, как поставщика батарей для электрической версии кроссовера RAV4, но не из убеждений, делается это ради того, чтобы соответствовать требованиям штата Калифорния в части того, чтобы определенное количество машин было электрическими. Tesla вполне подходит на роль партнера для венчура, говорит Сага. "У нас нет средств на все". – отмечает он.

Toyota направляет свою энергию повсюду. Официальные лица в компании отмечают, что порядка 500 инженеров Toyota работают над технологией топливных ячеек, что, даже учитывая размеры самой корпорации, является весьма значительным числом. Все это говорит о том, что эта технология является приоритетом в разработках Toyota.

Уловка: «зеленая» энергия

Ранее ключевыми фигурами в деле продвижения гибридной технологии в компании те, кто сейчас двигают проект вперед. В дополнение к главе - Сага, сюда входят ядерный физик Катсухико Хирозе, один из потомков самураев.

Хирозе – это эксцентричный интеллектуал, сидящий в фойе отеля в Нагойе, одетый в мятую спортивную кофту и не застегнутую на шее рубашку. Он объясняет процесс ядерных реакций на кубиках сахара, а также мировые энергетические проблемы с помощью таблиц на видавшем виды ноутбуке, который он всегда носит с собой. Он молится на Energiewende – немецкий подход, а точнее отход от ядерной энергетики к возобновляемым источникам энергии, и хочет, чтобы Япония двигалась в том же направлении. У острова Хоккайдо "невероятный потенциал для использования энергии ветра", - говорит Хирозе.

Одно понятно всем в Toyota: окружающая среда получает выгоду от использования автомобилей с топливными ячейками, потому что это ведет к производству зеленой энергии.

Насколько привлекательно время перезарядки и как хороши расстояния, проезжаемые на водороде, настолько же серьезны проблемы с использованием этой энергии. Чтобы быть нейтральным для окружающей среды, водород должен быть выделен из воды с использованием «зеленого» электричества. Затем его нужно транспортировать, перевести в состояние высокого давления в 700 атмосфер, перевести обратно в электричество с помощью топливных ячеек автомобиля, а затем выделить из него энергию.

На всем протяжении теряется примерно 70% энергии. В полностью электрической машине, весьма медленно заряжаемой для снижения потребления электричества, используется более 70 процентов энергии. Но с точки зрения Toyota, этот козырь незначителен, если машина не способна проехать длинную дистанцию.

Энергия ветра: всем, каждому?

Данное препятствие эффективности автомобилей на топливных ячейках, по мнению физика Хирозе, будет устранено в долгосрочном периоде, если другие страны последуют примеру Германии с проектом Energiewende – и когда-нибудь наступит переизбыток «зеленой» энергии, а следовательно, и водорода.

Но когда это станет реальностью? После аварии на Фукусиме, японскую энергетику сотрясают проблемы. Островное государство сейчас добывает электричество по большей степени из природного газа, угля и нефти. В Германии с Energiewende, ветровые турбины покрывают значительную часть страны. Правда, генерируемая ветром энергия покрывает только 8 процентов необходимых потребностей, и не обеспечивает надежности из-за зависимости от погодных условий. Весьма необходимы технологии хранения энергии, чтобы «зеленую» энергию можно было накапливать в мощностях, ожидая того момента, когда ветра не будет.

Как сообщает отчет Федерального агентства по охране окружающей среды Германии, "реалистичное внедрение возобновляемых источников энергии при всех условиях не даст результата до 2030 года" со стороны энергии солнца, ветра или переработки биомасс, которыми можно воспользоваться для производства водорода. "Все это вряд ли будет достигнуто в большом масштабе до 2050 года". Более ясное отрицание будущего автомобилей на водороде трудно представить.

Ветер перемен

Все это объясняет, почему в разработке подобной инфраструктуры для этого типа топлива нет заинтересованности. В Германии всего 15 водородных заправочных станций. И последнее заявление – сделанное ассоциацией индустрии, связанное с поставщиком газа Linde, что число этих станций будет увеличено до 400 к 2023 году выглядит, как нереалистичное с одной стороны, так и не оправданное в смысле окружающей среды.

Toyota знает об этом. "Мы не можем решить эти проблемы", - говорит главный разработчик Сага. Но, добавляет он, автопроизводитель должен играть ведущую роль. Как говорит сам Сага, это долг Toyota – предложить продукт, который заставит сделать более осмысленным производство водорода в большом объеме из солнечной энергии. "Иначе перемены не наступят никогда".

В этом есть весьма ценные мысли, и это объясняет, почему бензиновый двигатель по-прежнему доминирует на рынке, несмотря на тот факт, что во время его изобретения, практически ничего не было известно о нефти. Это также объясняет, почему электрический автомобиль потерпел крах. Все из-за его незрелости как продукта, а не потому что заправляться негде.

Вступая в игру

Сейчас никто не сможет сказать – станет ли автомобиль на топливных ячейках будущим автоиндустрии. Но конкуренты несомненно восхищены усилиями Toyota. "Я глубоко уважаю Toyota, потому что они думают о будущем и не ввязываются в технологические гонки", - говорит Герберт Келер, глава отдела разработок в Daimler.

Располагающаяся в Штутгарте компания была первым автопроизводителем, продемонстрировавшим поддержку топливным ячейкам. В 1994 году исследователи Daimler показали небольшой грузовик, работавший на топливных ячейках. В те времена топливные ячейки и дополнительные батареи занимали значительную часть платформы грузовика.

С тех Daimler вложил более миллиарда евро в двигатели с топливными ячейками, а также вступил в исследовательский альянс с Ford и Nissan для того, чтобы снизить затраты и готовится к возможному серийному производству. Как и в случае с Toyota, размеры топливных модулей Daimler с тех пор значительно уменьшились до компактного размера, подходящего обычному автомобилю – без всяких ухищрений по типу убранного пассажирского кресла или снижения места в багажнике. Все три компании предполагают выйти на рынок к 2017 году.

Также на ходу присоединяется альянс производителей, состоящий из General Motors, Honda и Hyundai. После обращения внимания к этой проблеме в течение долгого времени, немецкий автогигант Volkswagen сформировал в этом году альянс с канадским производителем топливных ячеек Ballard, чтобы не быть застигнутым врасплох, если технология себя оправдает.

Вопрос сейчас состоит в том, сможет ли Toyota в очередной раз опередить конкурентов- все это зависит в значительной степени от цены, по которой будет продаваться автомобиль на водороде. Затраты стали основной причиной слабого развития топливных ячеек. Первые образцы по-прежнему содержат чуть меньше полкило платины. Сейчас, по словам Келера, количество драгоценного металла, используемое при производстве, уменьшилось до уровня первых катализаторов, и будет уменьшаться и далее. Вопрос только в том: насколько? Сможет ли этот автомобиль стать дешевле полностью электрического?

Сколько стоит?

Сатоши Огисо стоит посреди на асфальтированной площадке в Токио. Он улыбается. 52-летний Огисо, один из разработчиков гибридов в команде Сага и его потенциальный сменщик. Японские и американские тест-драйверы испытывают прототипы автомобилей на топливных ячейках. Двигатели представлены на стенде под тентом. Они небольшие, легкие и достаточно просты для внедрения. Никто больше не сомневается в том, что технология работает. Но все хотят знать, сколько будет стоить автомобиль.

Огисо отсылает к двум цифрам. Цена первых серийных автомобилей на топливных ячейках будет между 5 и 10 миллионами японских йен. Это диапазон 37 000 – 74 000 евро. Верхняя планка будет весьма дешевой, а если цена составит 37000 евро, то это станет сенсацией – автомобиль с абсолютно новой технологией двигателя по цене хорошо оснащенной удобной машины среднего класса.

Келер из Daimler предпочитает не комментировать цифры, но не скрывает того факта, что он удивлен. "Это точно не маркетинговая уловка", - говорит он.