Продажи водородомобилей почти удвоились в 2021 году, но это начало их конца?

18 февраля 2022

Установлено, что по уровню выбросов углерода FCEV не превосходят ICE с ДВС, а затраты на инфраструктуру водородных заправок себя не оправдывают

Александр Климнов, фото производителей

По информации британской исследовательской компании IDTechEx, в прошлом году были зафиксированы рекордные объемы продаж легковых электромобилей на водородных топливных элементах (FCEV).

Toyota Mirai в США

В настоящее время на мировом рынке есть всего две модели FCEV – это Toyota Mirai и Hyundai NEXO.

Hyundai NEXO FCEV в США

В 2021 также продавалась Honda Clarity, но японский автопроизводитель прекратил выпуск модели в августе ссылаясь на отсутствие заправочной водородной инфраструктуры и слабый спрос.

С выпуском Mirai второго поколения мировые продажи FCEV Toyota увеличились более чем втрое, с 1770 ед. в 2020 году до 5918 машин в 2021-м. Точно так же Hyundai установил новый мировой рекорд, увеличив продажи на 42% до 9620 ед. в 2021 году.

Рост мировых продаж FCEV в период 2017-2021 гг.

И хотя темп роста в данном сегменте высок, но в абсолютных цифрах, по сравнению с продажами аккумуляторных электромобилей (BEV), это просто ничто. Напомним, что в прошлом году было продано свыше 6,6 млн BEV.

Графики от BloombergNEF (слева – продажи электромобилей, справа – автомобилей на водородных топливных элементах)

К тому же, как отмечает IDTechEx, впечатляющий рост продаж водородных электромобилей был достигнут во многом за счет гигантских скидок и субсидий.

Toyota Mirai XLE

Например, в Калифорнии Mirai можно было приобрести со скидкой 65% (!) от прейскуранта. Компания Toyota Motor предлагает здесь скидку в размере $20 000 в дополнение к федеральным и местным налоговым льготам, которые составляют еще $12 500. В результате Toyota Mirai, «нормальная» цена которой превышает $50 000, был доступен в США в 2021 году по цене менее $18 000!

Кроме того, Toyota еще предлагала «топливный пакет» в размере $15 000 на первые три года эксплуатации.

Машина стоимостью $50 тысяч менее чем за $20 тысяч с бесплатным топливом на 100 000 километров пробега, несомненно, привлекательная сделка.

Аналогичная история и с Hyundai. Так, из 9620 водородомобилей Hyundai NEXO, проданных по всему миру в 2021 году, 88% было реализовано в Республике Корея (на фото). Продажа каждого NEXO (себестоимость $60 000) поддерживалась субсидией в размере около $30 000.

Понятно, что подобная система продаж не может работать вечно.

В технологическом плане к водородным EV вопросов нет. Опыт эксплуатации топливных элементов на FCEV показывает, что конструкция топливных ячеек с протонообменной мембраной (PEM) «может считаться технологически обоснованной».

Топливные элементы, использующие газообразный водород под давлением в качестве топлива, могут обеспечить больший запас хода и куда меньшее время (а также безопасность – авт.) дозаправки, чем сопоставимые аккумуляторные электромобили.

При этом авторы исследования заявляют, что: «Главная проблема FCEV на водородных топливных элементах даже не в отсутствии инфраструктуры, а в стоимости самого водорода и… высоком уровне вредных выбросов».

Проблемы с вредными выбросами FCEV
Произведенный с использованием 100% возобновляемой электроэнергии «зеленый» H₂ – это «чрезвычайно низкоуглеродное топливо». Проблема в том, что зеленый H₂ еще не производится в больших объемах, и потому сравнительно дорог. Подавляющее большинство (~95%) современного водородного топлива производится в результате паровой конверсии метана. Выбросы, при производстве такого «серого» H₂ составляют около 10,9 кг CO₂ на 1 кг H₂.

Так, Toyota сообщает, что расход водорода новым Mirai составляет 0,86 кг H₂/100 км, таким образом при работе на «сером» H₂ седан Mirai выбрасывает около 94 г CO₂ на километр пробега, в то время как NEXO, затрачивая 1 кг H₂ на 100 км, выбрасывает около 109 г CO₂/км. Эти цифры фактически не намного меньше, чем выбросы CO₂ у современных авто (ICE) с двигателями внутреннего сгорания.

Сравнение разных типов ТС образца 2019 (серийных) и 2030 года (перспективных) по уровню выбросов CO₂

Поэтому получается не очень ладная картина. Правительства поддерживают продажи FCEV, поскольку считают, что они «хороши для климата», но на деле выбросы, связанные с производством водородного топлива для них, слишком высоки, что сводит на нет самую идею.

Проблемы со стоимостью водородного топлива
В январе 2022 года город Монпелье на юге Франции, принял решение отменить заказ на 51 электробус на водородных топливных элементах, отказавшись от проекта Montpellier Horizon Hydrogène стоимостью 29 млн евро. В сотрудничестве с Hynamics, дочерней компанией EDF, планировалось построить электролизер мощностью 2 МВт, работающий от солнечной электростанции мощностью 2,8 МВт, для производства 800 кг зеленого водорода в день для автобусного парка, а также хранилище водорода.

Водородные электробусы оказались не по карману французам, но... не Москве

Однако при рассмотрении финансовых аспектов был сделан вывод, что эксплуатационные расходы на такие FC-Bus составили бы 95 евроцентов на километр по сравнению с 15 евроцентами на километр у обычных электробусов на аккумуляторах. Таким образом, эксплуатация FC-Bus обошлась бы в шесть раз дороже: 3 млн евро в год по сравнению с 500 тыс. евро в год для eBus.

Источник дешевого «зеленого» H₂ критически необходим для успеха автомобилей на топливных элементах, заключают авторы. Чтобы сделать H2 рентабельным автомобильным топливом с нулевым уровнем выбросов необходимо преодолеть вызовы в области производства и распределения зеленого водорода.

В свою очередь журнал Nature опубликовал исследование «Водородная технология вряд ли сыграет важную роль в развитии дорожного транспорта» немецкого ученого Патрика Плетца из Фраунгоферовского института системных и инновационных исследований, в котором утверждается, что FCEV на водородных топливных элементах уже никогда не смогут догнать электромобили по освоению рынка.

Он пишет: «Похоже, что несмотря на сопротивление таких гигантов как концерны Toyota Motor, Hyundai Motor и GM аккумуляторным электромобилям, которые пытались создать водородную транспортную энергетику, автоиндустрия окончательно сделала выбор в пользу BEV. Все амбициозные программы по переходу на водород (H₂) не получили никакой отдачи спустя годы и миллиарды, вложенные в них».

Также исследователь отмечает, что полный энергетический цикл FCEV в три раза менее эффективен, чем у BEV. И у аккумуляторных электромобилей, и у водородных транспортных средств имеются проблемы с инфраструктурой. Но, если, у первых есть большое преимущество в виде общедоступных электросетей, когда практически каждая розетка в мире может стать потенциальной зарядной станцией.

Проблемой для FCEV выступает и тот факт, что построить общественные станции быстрой зарядки (суперчарджеры) проще, чем создать целую индустрию производства, транспортировки, хранения и распределения водорода.

Ранее считалось, что у водорода еще был шанс при использовании в коммерческих перевозках, но новое исследование разрушает и эти надежды. Производители обещают вывести на дороги грузовики на водородном топливе лишь к 2030 году. Тогда как автор исследования считает, что к тому времени уже появится электромобили второго поколения, которые смогут легко преодолевать большие расстояния без подзарядки.

В исследовании также отмечается, что с новым стандартом зарядки для электрогрузовиков и развитием аккумуляторных технологий, следующее поколение электрических грузовиков легко оставит позади водородных конкурентов.

Тягач Nikola Tre вместо обещанных водородных топливных элементов в серии оснастят обычными литий-ионными АКБ

Некоторые производители грузовиков ранее обещали серийные автопоезда на водороде уже к 2023–2024 годам, но даже они постепенно вынуждены переходить на чисто аккумуляторные технологии. Например, американский стартап Nikola Motors сначала хотел производить грузовики, работающие на природном газе, затем перешел на водород, потом на гибрид водорода и аккумуляторных батарей. Ну а сегодня первыми серийными продуктами компании становятся аккумуляторные грузовики Nikola One, Two и Tre.

P.S. Возможно, что FCEV и исчезнут с пути технического прогресса как век назад исчезли, например, те же ранние электромобили и паровые автомобили (паровики), но… гладко было на бумаге, да забыли про овраги. Прогресс и рост парка батарейных электромобилей вполне еще может споткнуться о дефицит ресурсов, т.е. редкоземельных материалов (CRM) для аккумуляторных ячеек, а также меди для проводов (и даже электротехнической стали для моторов). Цены на эти материалы уже взлетели, а к 2030 году потребность в них возрастет еще в десятки и в сотни раз против нынешней (только европейскому автопрому к 2030 году потребуется в 60 раз больше лития, чем сейчас!). В самой Европе их добычи практически нет, а потенциальные разработки фактически блокируются «зелеными» (например в Сербии и в Испании). Кладовыми CRM на сегодня являются (нет, как раз не Россия, про которую мы привыкли говорить, что у нее есть «вся таблица Менделеева», а КНР и… Афганистан).

Утраченный Западом Афганистан – кладезь материалов для устойчивой безуглеродной экономики

Из этой центральноазиатской страны коллективный Запад позорно бежал прошлым летом и теперь… афганские природные богатства вполне может прибрать к своим рукам итак уже практически планетарный монополист Китай, компании которого контролируют почти 80% мирового производства редкоземельных элементов, более 90 % процессов его переработки, ~80 % мирового производства рафинированного кобальта и более 60 % мировых производственных мощностей по производству литий-ионных аккумуляторов.

Потребность в материалах разных типов электрогенерации в расчете на 1 МВт вырабатываемой энергии

Запад, увлекшись газовым противостоянием с Россией, откровенно упустил свою стратегическую зависимость от КНР в области CRM (хотя еще в 1992 году об этом говорил архитектор современного Китайского экономического чуда Дэн Сяопин). Попытки развернуть собственное производство в европейских странах, наталкивается, во-первых, на евробюрократию, во-вторых, на протесты местных «зеленых», да и просто жителей, которым не улыбается терпеть у себя под боком токсичные производства, а в-третьих, необходимость многомиллиардных инвестиций (впрочем, здесь по мере роста цен и физического дефицита сырья в дело идут уже другие контраргументы).

Доля Китая в мировых поставках CRM в 2020 году

На этом фоне, водород, похоже не стоит совсем уж сбрасывать со счетов – возможно топливные элементы еще окажутся менее критически зависимыми от CRM, ну а серый водород при наличии фильтров-улавливателей CO₂ вполне еще можно перевести из экологически грязного «серого» в экологически чистый «голубой», который вполне способен будет конкурировать с каталитическим «зеленым» водородом из морской воды. Кроме того, может оказаться вполне конкурентоспособным и «розовый» водород (см. таблицу ниже).