Jaguar Land Rover нацелен на создание водородных внедорожников к 2030 году

Проект Zeus может реализовать возможность производства Range Rover на водородном топливе к концу уже этого десятилетия.

Компания Jaguar Land Rover (JLR) приступает к серьезному исследовательскому проекту в области водородной энергетики с целью разработки версий своих наиболее крупных автомобилей с приводом от топливных элементов.

Если исследовательская работа, известная как проект Zeus, окажется успешной, технология топливных элементов, скорее всего, будет готова к производственному использованию примерно ко времени появления Range Rover Evoque следующего поколения в середине 2020-х годов, а затем будет использоваться для версий с нулевым уровнем выбросов более крупных моделей.

Компания Jaguar Land Rove в настоящее время работает над несколькими аккумуляторными электромобилями. Однако водородный проект может дать им еще один вариант трансмиссии, поскольку приближается план британского правительства о запрете продажи автомобилей с двигателями внутреннего сгорания к 2035 году или даже раньше.

На недавнем онлайн-мероприятии руководитель отдела разработки продуктов JLR Ник Роджерс назвал проект Zeus «действительно, очень важным». Он добавил, что вскоре компания представит концептуальный автомобиль с водородными топливными элементами.

«Мы ищем подходящие силовые установки - такие, которые минимально влияют на окружающую среду», - сказал Роджерс.

«Мы считаем, что водород занимает ключевое место в нашем модельном ряду. Мы развиваемся и инвестируем в это, и мы получаем в этом большую поддержку».

Хотя это еще только начало и основное внимание уделяется разработке технологии водородной трансмиссии, первой концепцией, разработанной в результате проекта Zeus, скорее всего, станет внедорожник размера Evoque.

Эта технология серьезно рассматривается для использования в будущем в больших автомобилях JLR, особенно в линейке Land Rover. Range Rover, Range Rover Sport и Range Rover Velar - все они были бы вполне естественным выбором для водородной энергии, учитывая их большой размер и потребность в большой дальности и гибкости использования.

Водородная энергия также может быть хорошим вариантом в регионах и странах с ограниченной инфраструктурой зарядных станций, где популярны крупные и серьезные внедорожники.

Хотя компания Jaguar также может использовать эту технологию для своих будущих моделей, включая, возможно, внедорожник F-Pace следующего поколения она, вероятно, сосредоточится на аккумуляторно-электрической силовой установке, учитывая, как правило, меньшие размеры их автомобилей и больший уклон к дорожным автомобилям по сравнению с Land Rover.

Примечательно, что планы JLR аналогичны планам BMW, который планирует запустить в ограниченное производство в 2022 году внедорожник i Hydrogen Next на базе X5 (который будет конкурировать с водородной моделью JLR размером с Evoque), с планами последовать этому примеру с более крупными водородными моделями на базе X6 и X7.

Сроки начала предложенного в Великобритании запрета на продажу новых автомобилей с ДВС и аналогичных планов в других странах означают, что у JLR нет другого выбора, кроме как начать сейчас же работать над новой стратегией с нулевым уровнем выбросов. Это особенно важно для JLR, потому что большая часть ее продукции - это крупные и тяжелые роскошные автомобили, которые сложно переделать в электромобили с аккумулятором, учитывая их вес и необходимую большую дальность поездок.

Роджерс сказал: «Водород - идеальное решение для больших автомобилей в нашем модельном ряду, потому что чем больше автомобиль, тем меньше дальность при использовании аккумуляторных батарей. Количество энергии, которое вы можете хранить в аккумуляторе при заданном весе, означает, что вы находитесь в положении, когда вы делаете машины настолько тяжелыми, что они расходуют много энергии только для того, чтобы возить такую тяжелую батарею».

Проект Zeus был объявлен ранее в этом году, когда правительство объявило, что инвестирует 73 миллиона фунтов стерлингов в различные автомобильные проекты для сокращения выбросов углекислого газа. JLR будет работать с Delta Motorsport, Marelli Automotive Systems и UK Battery Industrialization Center над своим водородным проектом.

Согласно Advanced Propulsion Center, предоставившему финансирование, проект под руководством JLR «предоставит концепцию внедорожника премиум-класса на топливных элементах с нулевым выхлопом и такими характеристиками, свойственными автомобилям компании Jaguar Land Rover, как большая дальность, быстрая заправка, буксировка, внедорожные возможности и эксплуатация при низких температурах».

В марте 2019 года JLR наняла Ральфа Клэга в качестве своего нового директора по водородным и топливным элементам. Клэг был директором по исследованиям и разработкам топливных элементов китайского производителя Great Wall с 2016 года.

Присоединение JLR к исследованиям в области водорода связано с возрождением интереса к этому топливу и инвестициями в него: за последние несколько месяцев в Европе было объявлено о многочисленных проектах по производству «зеленого» водорода.

Правительство Великобритании недавно создало Консультативный совет по водороду, «чтобы информировать о развитии водорода как стратегического декарбонизированного энергоносителя для Великобритании».

В настоящее время большая часть мирового производства водорода достигается за счет его извлечения из природного газа - процесса, известного как риформинг. Этот способ нельзя рассматривать как «безуглеродный», потому что водород поступает из ископаемого топлива.

Однако водород также можно получить, используя возобновляемую электроэнергию (например, от ветряных турбин) для «расщепления» морской воды на водород и кислород с помощью процесса, называемого электролизом.

Согласно недавнему исследованию, проведенному специалистом по прогнозированию IHS Markit, «затраты на производство зеленого водорода упали на 50% с 2015 года и могут быть сокращены еще на 30% к 2025 году благодаря преимуществам увеличения масштаба и более стандартизированного производства, среди других факторов».

IHS Markit также отметила, что в ближайшие несколько лет инвестиции в водородный крекинг значительно увеличатся, заявив: «Экономия на масштабе является основным фактором роста ценовой конкурентоспособности зеленого водорода. Средний размер для водородных проектов, запланированных на 2023 год, составляет 100 МВт, что в 10 раз превышает мощность крупнейшего проекта, находящегося в эксплуатации сегодня».

Несмотря на всю веру в улучшение мощности и емкости аккумуляторов электромобилей, в европейских правительствах произошел быстрый сдвиг в мышлении.

«В Европе сейчас широко признано, что электрификация сама по себе не может обеспечить уровень сокращения выбросов, к которому стремятся многие страны», - сказала Кэтрин Робинсон из IHS Markit.

Европейский Союз (ЕС) разработал очень амбициозный план по внедрению экологически чистого водорода. Он хочет декарбонизировать производство водорода к 2024 году и хочет к 2030 году достичь как минимум 40 ГВт производства водорода из возобновляемых источников.

«По оценкам аналитиков, чистый водород может удовлетворить 24% мирового спроса на энергию к 2050 году с годовым объемом продаж в пределах 630 миллиардов евро - говорится в отчете ЕС.

В нем добавлено: «Ожидается, что в регионах, где возобновляемая электроэнергия дешевая, электролизеры смогут конкурировать с водородом на основе ископаемого топлива в 2030 году».

С типичным автомобилем на водородных топливных элементах, перевозящим около 5 кг газа, это предполагает, что стоимость одного полного бака составит около 7,50 евро. Даже с учетом налогов, транспортных расходов и прибылей производителей, водородная энергия из возобновляемых источников выглядит конкурентоспособной уже в течение следующего десятилетия.

Есть ряд других причин, по которым водород сейчас вызывает огромный интерес как топливо с нулевым содержанием углерода.

Во-первых, власти осознали, что транспортировка тяжелых грузов без выбросов углекислого газа, в том числе поезда и морские перевозки, не может быть реализована с помощью аккумуляторных технологий. Обеспечение сети заправки водородом для коммерческих автомобилей, конечно же, позволит процветать водородным легковым автомобилям.

Основным камнем преткновения для водорода также является экономия на масштабе производства, что отражается в высокой стоимости нескольких доступных электромобилей на водородных топливных элементах, таких как Toyota Mirai и Hyundai Nexo. Более широкое использование коммерческого транспорта может помочь снизить их стоимость.

Во-вторых, водород может изменить геополитику энергетики. Вероятное противостояние между Китаем и Западом в будущем может привести к ограничению поставок батарей и необходимых редкоземельных минералов, поэтому водород, производимый из возобновляемых источников, обеспечит значительную и стабильную поставку зеленой энергии для Европы.

Важно отметить, что вопрос хранения водорода в транспортных средствах также близок к решению. В настоящее время хранить водород очень дорого, делать это приходится при высоком давлении, а для этого требуются относительно дорогие и массивные резервуары, которые очень трудно разместить в автомобиле.

Группа исследователей и ученых из Северо-Западного Университета США разработала новый материал, описанный авторами как «металлоорганический каркас», который позволит хранить гораздо большие количества несжиженного водорода в заданном объеме и, что немаловажно при сравнительно низком давлении. Материал описывается как губка, способная впитывать газ, а затем выпускать его.

Эта технология может привести к возможности размещения резервуаров с водородом в том же пространстве, что и сегодняшние аккумуляторные батареи под полом, что сделает эту технологию идеальной для модернизации будущей многотопливной автомобильной платформы от компании JLR - MLA.

Компактные резервуары для водорода также разрабатываются в Германии, а французский поставщик запчастей Faurecia работает над новыми резервуарами для хранения водорода из термопласта, заводская стоимость которых должна составлять 400 евро за килограмм хранимого газа.

Существуют такие важные с инженерной точки зрения причины, как вес и стоимость, которые могут означать, что технология водородных топливных элементов превзойдёт аккумуляторные электрические силовые агрегатами, по крайней мере, для более крупных автомобилей - внедорожников.

Три водородных бака в сегодняшнем Toyota Mirai весят 87 кг и обеспечивают дальность поездки в 500 километров на 5 кг водорода а, электромобиль Tesla Model S Long Range с аккумуляторной батареей обеспечивает дальность поездки в наилучших условиях в 515 километров от аккумулятора мощностью 95 кВт*ч, который весит около 540 кг.

Это демонстрирует огромное преимущество в весе, которое электромобили на водородных топливных элементах могут иметь по сравнению с аккумуляторными.

При нынешней стоимости производства аккумуляторов для электромобилей около 130 евро за киловатт-час, аккумуляторная батарея мощностью 95 кВт, вероятно, будет иметь заводскую стоимость в районе 12000 евро.

Даже водородные баки пока производимые ограниченным тиражом (около 30000 в год) от Faurecia будут стоить всего 2000 евро за аналогичный объем запасаемой энергии.

Когда-то рассматриваемая как тупик, технология водородных топливных элементов может фактически стать победителем в гонке за декарбонизацию автомобильной промышленности, особенно с учетом потенциальных геополитических и этических проблем, связанных с поставками аккумуляторных батарей для электромобилей.