Машины работающие на воде: Водородные автомобили: ТОП-7 моделей на 2019 год

Содержание

Metal cleaning division Firbimatic Spa

MASTERWASH СИСТЕМЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛА В ВОДНОЙ СРЕДЕ

Системы Masterwash полностью разработаны и изготовлены на заводе Firbimatic первоклассными специалистами, имеющими за спиной большой опыт в разработке машин для очистки промышленных и прецизионных деталей в водной среде.

Модельный ряд промывочных машин, работающих на воде Masterwash состоит из:

  1. Гидрокинетической машины (мод. Logica Blue)
  2. Промывочных машин проходного-конвейерного типа (мод. CT)
  3. Промывочных машин карусельного типа (мод. TR)
  4. Специальные установки для деталей нестандартных размеров
  5. Промывочные машины фронтальной загрузки (мод. CM)
  6. Промывочные машины верхней загрузки (мод. SM)

 

 

СВОЙСТВА И ПРЕИМУЩЕСТВА

Наиболее релевантные свойства всех машин Masterwash работающих на воде следующие:

ЦИКЛ ПРОМЫВКИ БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСТВОРИТЕЛЯ
Экологический чистый способ добиться высокой степени очистки ваших компонентов.

НИЗКОЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ
Наилучшие результаты очистки при минимальных энергетических затратах.

ГИБКИЕ ПРОГРАММЫ ПРОМЫВКИ
Разнообразные промывочные программы доступны для деталей различной формы и различных степеней чистоты.

БЕЗОПАСНОСТЬ ОПЕРАТОРА
Машины соответствуют строжайшим международным стандартам.

ОБОРУДОВАНИЕ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ
По запросу можно изготовить специальные версии машин из специальной нержавеющей стали.

ЗНАНИЕ И ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ДЕТЕРГЕНТОВ
Для того чтобы предоставить исчерпывающие ответы на поставленные вами задачи и оказать полную поддержку, мы сотрудничаем с ведущими мировыми поставщиками детергентов.

ЧРЕЗВЫЧАЙНАЯ ЧИСТОТА ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ
Наши машины гарантируют превосходную чистоту глухих отверстий, канавок, внутренних полостей для тотальной чистоты прецизионных деталей оборонной, воздушно космической и медицинской промышленностей.

МОДЕЛИ ПО ИНДИВИДУАЛЬНЫМ ЗАКАЗАМ
Постоянный диалог с покупателем для определения конфигурации машины.

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
Руководства по эксплуатации и сервисному обслуживанию переводятся на все языки.

ЭФФЕКТИВНАЯ И ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА
Наши инженера всегда готовы предоставить свою поддержку, чтобы избежать длительного простоя оборудования.

Хотите коммерческое предложение или больше информации?

Специализированный консультант с удовольствием ответит на ваш запрос.

Связаться с нами

Эксперты рассказали, когда водородные авто станут выгоднее бензиновых

МОСКВА, 24 апр — ПРАЙМ. Автомобили на водородном топливе станут выгоднее для покупателей, чем классические авто на бензине, когда цена водорода на российском рынке достигнет 3 долларов за килограмм, заявили ПРАЙМ в Центре компетенций НТИ по технологиям новых и мобильных источников энергии.

«Мы сделали расчеты, которые показывают, что, если крайне высокая сейчас стоимость водорода на отечественном рынке придет к 3 долларам за килограмм, водородные автомобили станут выгоднее электромобилей на аккумуляторах. И со временем даже обычных автомобилей с ДВС (двигателями внутреннего сгорания — ред.)», — сказал руководитель Центра компетенций НТИ «Новые и мобильные источники энергии» Юрий Добровольский. При этом эксперты не назвали текущую цену водорода в РФ, так как рынок этого топлива еще не сформирован.

Цена автомобилей складывается из разных составляющих, в том числе в нее заложена стоимость инфраструктуры. И если бензиновая инфраструктура уже давно окупила себя, то в случае с водородом расходы на нее будут включаться в стоимость машин, пояснил замруководителя Центра компетенций НТИ «Новые и мобильные источники энергии» Алексей Паевский.

По мнению Добровольского, личный транспорт в России вряд ли скоро станет работать на водородном топливе именно из-за дороговизны заправочной инфраструктуры, а вот существенная часть городского пассажирского транспорта может перейти на водород в течение пяти лет.

«Изначально экономичнее будет использовать водород именно на городском транспорте и на муниципальном. Когда весь транспорт возвращается ночью в парк на заправку. Это позволит сделать не очень большое количество заправочных станций и это будет экономически выгодно по сравнению с бензиновым транспортом», — добавил Паевский.

Говоря о преимуществах водорода в качестве топлива перед бензином, дизтопливом и природным газом, один из собеседников агентства подчеркнул, что водород полностью экологичен.

«Водород — это абсолютно чистое топливо при использовании. А природный газ, хотя и дает выбросов меньше, чем бензин или дизельное топливо, но тем не менее он загрязняет окружающую среду, особенно в виде парниковых газов. В случае водорода вред для природы определяется только тем, как он был произведен», — заключил Добровольский.

В России предложили упразднить потребительскую корзину

Существует условная градация водорода по цвету в зависимости от способа его производства и выделяемого при этом углеродного следа. К примеру, наиболее «чистым» водородом в отрасли считается «зеленый», получаемый за счет электролиза воды с применением энергии из возобновляемых источников (ВИЭ). Есть также «голубой» водород — из природного газа. При его производстве побочный углекислый газ улавливается и хранится в специальных хранилищах. «Серым» считается водород, при получении которого углекислый газ выбрасывается в атмосферу.

Президент РФ Владимир Путин поставил задачу к 2023 году создать в стране городской автобус, работающий на водородном топливе. Доля транспорта на водородном топливе в России в настоящее время равна нулю. «Камаз» уже заявил о начале соответствующих разработок. Как сообщили РИА Новости в пресс-службе Минпромторга РФ, первые автобусы, работающие на водородном топливе, выйдут на улицы российских городов в 2024 году.

как работают водородные автомобили и когда они появятся на дорогах / Хабр

В Испании, где я сейчас живу, довольно много электромобилей — встречаю их практически каждый день, как на дорогах, так и на станциях для зарядки. И каждый год электрокаров становится все больше (не только в Испании, конечно). Но есть и альтернатива — автомобили на водородном топливе, которые тоже не загрязняют природу, поскольку их выхлоп — вода. Тема сегодняшней справочной — водородные машины, принцип их работы и перспективы.

Когда появились первые автомобили на водороде?

Изобрел двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде, Франсуа Исаак де Ривас (François Isaac de Rivaz) в 1806 году. Водород он получал с помощью электролиза воды. Поршневой двигатель, который создал изобретатель, называют машиной де Риваса (De Rivaz engine).

Зажигание было искровым, двигатель имел шатунно-поршневую систему работы. Ну а цилиндр приводился в движение детонацией смеси водорода и кислорода электрической искрой — ее приходилось генерировать вручную в момент опускания поршня. Через два года этот же изобретатель построил уже самодвижущееся устройство с водородным двигателем.

Но более-менее широко применять водород для работы автомобильных двигателей стали много лет спустя. В 1941 году в блокадном Ленинграде автомобильные двигатели ГАЗ-АА были модифицированы инженер-лейтенантом Б. И. Шелищем. Движки управляли лебедками аэростатов заграждения (их заправляли водородом, и запасов газа в Ленинграде было много), но это были автомобильные двигатели. Кроме того, были модифицированы и несколько сотен движков в автомобилях.

Начиная с 1980-х сразу в нескольких странах, включая США, Японию, Германию, СССР и Канаду стартовало экспериментальное производство по созданию автомобилей, работающих на водороде, бензин-водородных смесях и смесях водорода с природным газом.

В 1982 году нефтеперерабатывающий завод «Квант» и завод РАФ разработали первый в мире экспериментальный водородный микроавтобус «Квант-РАФ» с комбинированной энергоустановкой на основе водородо-воздушного топливного элемента мощностью 2 кВт и никель-цинковой аккумуляторной батареи емкостью 5 кВт*ч.

На протяжении многих лет такие автомобили разрабатывали в разных странах по большей части в качестве эксперимента. После того, как концепция «зеленого» автомобиля стала популярной, автомобилями на водороде заинтересовались крупные корпорации вроде Toyota. Начиная с 2000-х, автомобильные компании стали разрабатывать концепты коммерческих авто.

А где брать водород?

Водород можно получать разными методами:

  • паровая конверсия метана и природного газа;
  • газификация угля;
  • электролиз воды;
  • пиролиз;
  • биотехнологии.

Наиболее экономичным способом производства водорода сейчас считается паровая конверсия. Так называют получение водорода из легких углеводородов (метан, пропан-бутановая фракция) с использованием парового риформинга. Риформингом называют процесс каталитической конверсии углеводородов в присутствии водяного пара. Водяной пар смешивается с метаном при высокой температуре (700–1000 Сº) и большом давлении с использованием катализатора.

При паровой конверсии водород получать дешевле, чем используя любые другие методы, включая электролиз.

Наиболее безвредный способ производства водорода — электролиз — получение водорода из воды с использованием электрического тока. Чистота выхода водорода близка к 100%. Если не считать загрязнение для получения электричества, такие установки почти безвредны для окружающей среды, поскольку в процессе работы выделяются только водород и кислород.

Еще один безопасный для окружающей среды способ получения водорода — реактор с биомассой.


Источник

Производить водород можно и на крупной фабрике, и на относительно небольшом предприятии. Чем масштабнее производство — тем ниже себестоимость газа. Но зато в первом случае увеличиваются расходы на доставку водорода к местам заправки машин.

Как работает топливная система и какие есть варианты?

Лучше всего рассмотреть принцип работы такой системы на примере серийных водородных авто Toyota Mirai. Основа — топливный элемент, электрохимическая система, преобразующая частицы водорода и кислорода в воду. Внутри такого элемента — протонпроводящая полимерная мембрана, которая разделяет анод и катод. Обычно это угольные пластины с нанесенным катализатором.

На катализаторе анода молекулярный водород теряет электроны, катионы проводятся через мембрану к катоду, а электроны отдаются во внешнюю цепь. На катализаторе катода молекулы кислорода соединяются с электроном и протоном, образуя воду. Пар или жидкость — это единственный продукт реакции.

Преимущество топливных ячеек на основе протонообменных мембран — высокая удельная мощность и относительно низкая рабочая температура. Они быстро греются и почти сразу после старта начинают производить энергию.

В Mirai используются топливные элементы с высокой удельной мощностью на единицу объема (3,2 кВт/л), максимальная их мощность 124 кВт. Произведенный топливным элементом постоянный ток преобразуется в переменный с одновременным повышением напряжения до 650 В. Электричество поступает в литий-ионный аккумулятор. Для движения машина расходует запасенную в нем энергию.

Водород в топливный элемент Mirai поступает из баллонов высокого давления (около 700 атм). Блок управления в автомобиле контролирует режим работы топливного элемента и зарядку/разрядку аккумулятора.

По данным Toyota на 100 км пути Mirai требуется до 750 граммов водорода. Владельцы Mirai говорят о примерно килограмме водорода на 100 км пути.

Такие автомобили опасны? Почему?

Поскольку водород — горючий газ, то транспортировать и хранить его нужно осторожно. Нужны высокочувствительные газоанализаторы, которые смогут дать сигнал в случае утечки. Правда, водород очень летучий газ (ведь это самый легкий химический элемент) и при попадании в атмосферу водород быстро поднимается вверх.

Сгорает он очень быстро. Дирижабль «Гинденбург» горел всего 32 секунды. Благодаря скоротечности пожара погибли далеко не все пассажиры, выжили 62 человека из 97, находившихся в гондоле дирижабля.

Тем не менее, если автомобилей на водороде станет много, то потребуются новые меры безопасности движения на дорогах. Машины с ДВС тоже опасны — в случае аварии и пробоя бака бензин или дизельное топливо вытекают на дорогу и могут воспламениться. Если будет пробит бак с водородом, газ очень быстро улетучится. Но если близко будет источник открытого огня или искр, водород может загореться.

В Mirai и других моделях водородных авто используются очень прочные баки для водорода. Toyota сделала свои баки пуленепробиваемыми, их стенки из сверхпрочного волокна выдерживают выстрелы из крупнокалиберного оружия. Для тестов компания наняла снайперов и пробить бак смогла только пуля калибром .50 после двойного попадания в одно и тоже место.

Если соблюдать меры безопасности, водородные автомобили не опаснее машин с ДВС.

Какой срок службы у топливных ячеек?

Пока что такая информация есть лишь для Mirai. Toyota заявляет, что одна ячейка гарантированно будет работать на протяжении 250 000 км. Затем, если работа ячейки ухудшается, ее можно заменить в сервисном центре.

Какие компании уже выпускают или собираются выпускать автомобили на водороде?

Водородные машины разрабатывают Honda, Toyota, Mercedes-Benz и Hyundai — у этих компаний уже есть готовые транспортные средства. Другие показывают пока лишь концепты (впрочем, рабочие) или просто красиво отрендеренные картинки. К числу первых можно отнести Audi и Ford, к числу вторых — BMW (справедливости ради нужно сказать, что в 2007 году BMW выпустила партию из 100 экспериментальных «водородных» моделей, которые так и остались экспериментом) и Lexus.

В серию запущены пока лишь Toyota Mirai и Honda Clarity. Их можно приобрести в США и Европе.

Сколько это стоит?

В настоящий момент водородные автомобили немного дороже обычных в плане эксплуатации. Так, при поездке в Европе протяженностью 480 км затраты на горючее для владельца обычной машины составят примерно $45, а вот владелец Mirai заплатит около $57. И это при том, что правительство некоторых стран субсидирует производство водорода для машин. Стоимость 1 кг водорода составляет в среднем $11.45.

Чем водородные авто лучше электромобилей?

Собственно, вопрос не совсем корректный. Дело в том, что и автомобиль на водороде, с топливной ячейкой, и «чистый» электрокар — это электромобили. Просто в одном случае машину заправляют водородом, во втором — электричеством.

Если сравнивать стоимость большинства электромобилей и Toyota Mirai, то они сравнимы, это несколько десятков тысяч долларов США. Стоимость Hyundai ix35 Fuel Cell составляет около $53 тыс., Toyota Mirai — $57 тыс., Honda Clarity — $59 тыс. Стоимость электрокаров Tesla начинается с $45 тыс. (базовая комплектация с прайсом в $35 тыс. пока доступна лишь для предзаказа). Электромобили от BMW стоят около $50 тыс.

Водородные автомобили быстро заправляются — на это уходит всего 3–5 минут, в отличие от электромобилей, где нужно от получаса до нескольких часов для подзарядки.

Основное достоинство водородного транспорта в том, что топливные ячейки служат много лет и практически не нуждаются в обслуживании. Если взять «чистый» электромобиль с его огромной батареей, то ее срок службы всего 1–1,5 тыс. циклов, то есть 3-5 лет. Причем водородный автомобиль без проблем будет работать на морозе (заводиться в том числе), а вот аккумулятор электромобиля потеряет заряд.

Какие перспективы у водородных машин и когда их можно будет увидеть на дорогах?

Водородные автомобили уже колесят по дорогам Европы и США (возможно, единичные экземпляры есть и в других регионах). Но их немного — несколько тысяч, что нельзя назвать массовым внедрением.

Проблема, которая сейчас мешает распространению водородных транспортных средств — отсутствие инфраструктуры (всего несколько лет назад аналогичная проблема была актуальной и для электромобилей). Нужны специализированные фабрики по производству водорода, транспортные системы для водорода и заправки.


Водородные АЗС в 2019 году(источник)

Кроме того, водород получается довольно дорогим, так что если электромобили покупают, в частности, для экономии на топливе, то в случае водородной машины — это не вариант. При массовом появлении фабрик по производству водорода для машин, а также сервисной инфраструктуры можно ожидать выхода гораздо большего числа транспортных средств на водороде на дороги общего пользования.

Но нет гарантии, что это вообще случится ли это или нет — пока неясно. Автопроизводители вроде Toyota активно продвигают свои машины и преимущества водорода в транспортной сфере. Но конкуренция слишком велика, как среди обычных машин с ДВС, так и среди электромобилей.

Машина на водороде. Генератор водорода для автомобиля

Рано или поздно запасы нефти по всему миру подойдут к концу. Естественно, это вряд ли произойдет прямо завтра, но уже сегодня цены на топливо на основе нефти существенно выросли. Данный факт стал хорошим стимулом для разработчиков, которые занимаются изобретением топлива будущего. К тому же это должно быть не просто топливо, а, желательно, возобновляемое топливо. Многие уверены, что машина на водороде — игрушка. Давайте посмотрим, так ли это.

Топливо будущего

Про такое топливо еще давным-давно писал в своих приключенческих романах известный писатель Жюль Верн. В одном из своих романов на тему альтернативного источника энергии писатель сказал, что продуктом для энергии станет обычная вода. И так случилось. Да, это не вымысел.

Вода, а точнее, один из ее составляющих — водород — не только первый химический элемент. Это еще и источник энергии будущего. И представьте себе, это будущее уже совсем рядом.

Сегодня японские компании производят двигатели, которые работают только на таком виде топлива. Машина на водороде от «Тойоты» — первый в мире серийный автомобиль, оснащенный данным двигателем.

Машина представляет собой седан с четырьмя дверями. В нем установлен электрический двигатель мощностью в 151 л. с. Вы спросите, при чем здесь водород, ведь мотор электрический? Давайте разберемся.

Технологии «Тойоты-Мирай»

Электрический двигатель запитан от специального конвертера. А он уже получает энергию непосредственно из водорода. Газ содержится в баках автомобиля под высоким давлением. Емкости изготовлены из углеродных волокон.

Но для реакции еще необходим кислород. Да, это так. Кислород машина получает прямо из радиатора во время движения. Одной заправки двух баков водородом будет достаточно, чтобы преодолеть на автомобиле до 480 км. Заправка занимает всего 3 минуты. За данное время в баки машины зальется 170 литров газа. В среднем машина на водороде расход составит порядка 4,7 литра на 100 км пробега.

Как это работает?

Когда водород вступает в реакцию с кислородом, происходит бурная химическая реакция, в ходе которой вырабатывается электрическая энергия. Она сохраняется в аккумуляторе. В движение автомобиль приводится синхронным двигателем переменного тока.

Технические характеристики «японца»

Максимальная скорость, на которую способна машина на водороде, составляет 180 км/ч. До 100 км автомобиль способен разогнаться всего за 9 секунд.

Кроме того что на «японце» можно ездить и не наносить вреда экологии, также данный автомобиль можно применять в домашних условиях в качестве электростанции. Инженеры и конструкторы, которые принимали участие в разработке новинки, утверждают, что при помощи такой системы ток подается на целый дом. Таким образом, можно свободно пользоваться бесплатным электричеством в течение 5 дней.

Скидки на топливо для покупателей

Те жители Японии и США, которые приобретут автомобиль на водороде, получат большие скидки и бесплатную заправку своих машин. Авторы грандиозного проекта уверены, что их ждет успех. Однако другие автопроизводители не сидят сложа руки. И вскоре потребители могут получить большой выбор машин на альтернативном топливе.

Великий и ужасный

О том, что водород может стать номером 1 в вопросах альтернативного топлива, говорят достаточно давно. Еще до экономического кризиса в далеком 2008 году СМИ постоянно печатали репортажи о том, как прекрасно можно использовать силу водорода.

Любая машина на водороде считалась прорывом, а ее создателей возводили чуть ли не в лик святых. Неподготовленные читатели и автолюбители уверенно считали это настоящим прорывом, но нужно сказать, что это не так.

150 лет назад

Реальное положение вещей немного отличается от того, что пишут в блогах, посвященных альтернативной энергетике. Водород в таком качестве используется уже около 150 лет. Автомобиль на водороде помог выиграть войну.

Самый первый двигатель внутреннего сгорания на таком топливе был построен Ленуаром в 1860 году. Затем, в 1942 году, случился достаточно массовый перевод всей автомобильной техники именно на водородный источник энергии.

Это случилось в блокадном Ленинграде. Изначально водород должен был применяться в системах ПВО для аэростатов. Однако великие русские инженеры сумели изменить ситуацию.

Как это было

Аэробусы применялись для защиты города. Эти, наполненные до краев водородом, летающие объекты из резины не давали возможности фашистским самолетам вести прицельную стрельбу по городу.

Однако резиновая воздушная защита имела один огромный минус. Из-за того, что оболочка аэробуса пропускала этот газ, аэробусы снижались. Вместо водорода его место занимали различные водяные пары, а также другие газы. Поэтому иногда аэробусы опускали на землю, стравливали и заправляли заново.

Для заправки аэробусов применялись лебедки и бензиновые грузовики ГАЗ АА. А в условиях блокады бензин стоил в Ленинграде очень дорого. Война истощила запасы, а Борис Шелиц, который тогда был военным техником, служил как раз на заправочной станции этих самых аэробусов. Так вот. Не стало бензина то есть совсем. Он пробовал использовать для спуска летающих тел электрические лебедки. Однако вскоре закончилось и электричество. Было испробовано множество различных источников альтернативной энергии.

Однажды военный техник подумал, что водород можно использовать иначе, чем просто стравливать в небо. Ведь тепло, которое выдает этот газ при сгорании, в 4 раза превышает таковое от угля, в 3 раза — от бензина и других нефтепродуктов. Шелиц попросил разрешения на эксперимент, и ему его подписали. Нужно ли говорить, что так появилась машина на водороде?

Принцип работы

Схема ученого сводилась к присоединению аэробуса при помощи шланга ко входному коллектору двигателя автомобиля. Водород попадал прямо в цилиндры, минуя при этом карбюратор. Дозировка водорода, а также необходимого для реакции воздуха, выполнялась при помощи дроссельной заслонки или же педалью «газа».

Первые опыты Шелиц проводил в мороз. Двигатель завелся легко, несмотря на температуру за бортом. Мотор проработал стабильно и долго. Правда, аэростаты взорвались, а Шелица контузило. После этого была придумана специальная система защиты. Она основана на водяном затворе, который исключал загорание смеси при вспышках в коллекторе мотора. Так машина на водороде стала более безопасной.

Кстати, после того как один из двигателей разобрали, на нем практически не было следов износа. В цилиндрах не было нагара, а выхлопные газы были лишь водяным паром.

Водород спасает жизни

Изобретенная таким образом машина на водороде во время войны помогла спасти множество жизней, выстоять блокаду, а сам Шелиц получил за эту разработку награду, и даже запатентовал ее. Разработчик был награжден Красной Звездой.

Водородное такси

После войны, когда водород уже негде было достать, об этом стали забывать. Однако некоторые люди еще помнят, как на Украине, в Харькове, работало такси, но не простое, а водородное.

Сэкономить вместе с газом Брауна

В большинстве даже самых современных автомобильных ДВС топливо сгорает далеко не оптимально. Около 60% смеси воздуха и горючего просто-напросто теряются в недрах выпускного коллектора. В коллекторе смесь сгорает не полностью, а при этом еще и образует достаточно токсичные выхлопные газы.

Можно использовать водородный генератор. Это принципиально новое оборудование, которое позволит значительно сэкономить на топливе в машине. Большинство таких устройств обладают стандартной принципиальной схемой. Однако непосредственно генератор водорода для автомобилей различных производителей может иметь определенные различия.

Водород в качестве добавки к топливу хотели использовать давно. Но тогда не было систем, позволяющих оптимизировать смесь топлива и так называемого газа Брауна, который подавался в цилиндры.

Генератор водорода для автомобиля в своей работе применяет принцип электролиза. Вода здесь применяется в качестве катализатора. Но она не разлагается на две составляющие – кислород и водород. В современных генераторах используют не что иное, как газ Брауна. Это гидроген коричневого или же зеленого цвета. Иногда его называют водяным газом или оксигидрогеном. Формула его HHO. Его отличие в том, что он полностью безопасен и не взрывается. К тому же весь газ, который выработается, полностью поступит в цилиндры.

Подобные генераторы состоят из устройства, которое производит электролиз, и емкости. Процессы электролиза контролируются специальным модулятором. В инжекторных моторах конструкция также предусматривает оптимизатор. Он позволяет в автоматическом режиме регулировать соотношение смести топлива и воздуха с газом Брауна.

Виды катализаторов

Устройства, которые используются в электролизерах, бывают простые, с разделенными ячейками и сухого типа.

В первом случае электролизер имеет самую простую и достаточно примитивную конструкцию. Управление им тоже очень простое. Устройство способно выдавать до 0,7 л газа за минуту. Он предназначается для автомобилей с объемом двигателя до 1,4 л.

Катализатор с раздельным типом ячеек — уже нечто более эффективное. Здесь в комплекте с оборудованием имеется все необходимое программное обеспечение. Устройство может выдать порядка 2 л в минуту. Данный аппарат имеет максимальную эффективность.

Устройство сухого типа применяется преимущественно на машинах с достаточно длительными рабочими циклами. Производительность у него средняя. Она зависит от того, сколько пластин в этой конструкции. Так как пластины имеют открытое расположения, то получается обеспечить хорошее охлаждение.

Как сделать топливную ячейку для авто

Топливную ячейку или устройство, которое будет вырабатывать водород из воды и размещаться на борту автомобиля, можно сделать самостоятельно. Сгенерированный газ затем необходимо подать во впускной коллектор. Так можно добиться существенного снижения расхода топлива, а в некоторых случаях можно увеличить мощность автомобиля.

В Соединенных Штатах генератор водорода для автомобиля производится на предприятиях, а приобрести его можно за 300 долларов. Однако мы попытаемся сделать то же самое, но своими руками.

Что нужно для сборки

Для создания этого устройства нам понадобится канистра из полиэтилена, пластины и металлические электроды, провода для соединения, хомуты, шланги, а также герметик и лента для уплотнения. Также нужна силиконовая резина.

Инструкция по сборке

Для того чтобы сделать автомобиль на водороде своими руками, нужно найти подходящую по объему емкость. В ней будет обычная вода. Внутрь емкости, а в данном случае пластиковой канистры, можно установить металлические пластины. Будет лучше, если они будут из нержавеющей стали. К пластинам необходимо подвести электроды.

Крышка должна очень легко сниматься или же герметически закрываться и легко наполняться водой. Верхняя часть самодельного генератора должна иметь трубку для отвода водорода прямиком во впускной коллектор вашего автомобиля. Обязательно нужно надежно загерметизировать крышку. Водород и кислород — весьма опасные газы. Затем нужно заизолировать пространство между пластинами. Так можно улучшить выработку газов и уменьшить возможные потери.

При работе данного генератора нужно внимательно следить, чтобы выводы от электродов и наших пластин не разболтались. Это влечет за собой риск пожара. Корпус нашего генератора также должен быть максимально надежным. Заизолировать крышку поможет силиконовая резина.

Модернизируем генератор

Для того чтобы улучшить систему добычи водорода, добавьте к этой системе еще одну емкость. Она должна находиться немного выше, чем первая. Соединить их можно при помощи трубок. Так можно более эффективно использовать систему.

Электронный блок

Данную часть генератора можно также собрать своими руками, особенно если есть познания в сфере электроники. Если таких познаний и навыков нет, то лучше обратиться к специалистам в этих областях. Блок управления должен в автоматическом режиме изменять ток, который подается на пластины, исходя из оборотов мотора.

Мощность можно установить лишь опытным путем на холостых оборотах мотора, а также под нагрузкой. Электронный блок должен получать информацию с датчиков автомобильной системы управления.

После монтажа этого генератора нужно еще раз удостовериться в герметичности и надежности всех соединений этой конструкции. Утечка опасна не только вероятностью взрыва, такая машина будет вести к повышенному расходу топлива. В итоге эффект будет крайне отрицательным. Но в целом такая машина на водороде, своими руками сделанная, позволяет экономить от 25% до 40% топлива.

Подобная техника и такие способы экономии топлива уже давно и успешно используются во всем мире. Известный актер Арнольд Шварценеггер уже давно ездит на комбинированной машине, которая работает на бензине с водородом. Автомобиль обошелся кинозвезде в 150 тысяч долларов. Расход топлива на этом комбинированном двигателе составляет 5,8 л на 100 км.

Сегодня такая машина на водороде в России тоже может быть очень актуальной.

Итак, мы выяснили все особенности и принцип работы автомобилей на данном экологическом виде топлива. Как видите, это вполне реальная альтернатива сегодняшнему бензину. И есть надежды, что уже в ближайшие десятилетия человечество перейдет на новую ступень развития, где по улицам будут ездить автомобили, работающие на водороде.

Водородный двигатель для автомобиля или как избавиться от нефтяной зависимости

Запасы нефти подходят к концу, что вынуждает человечество искать альтернативные источники энергии, способные заменить «черное золото». Одним из решений является применение водородного двигателя, отличающегося меньшей токсичностью и большим КПД. Главное то, что запас сырья для производства горючего почти неограничен.

Когда появился водородный двигатель? В чем особенности его устройства, и каков принцип действия? Где применяется такая технология? Реально ли сделать такой мотор своими руками? Эти и другие вопросы рассмотрим ниже.

Когда появился водородный двигатель, основные компании, ведущие его разработку

Интерес к применению водорода появился еще в 70-х годах в период острого дефицита топлива. Первым современным разработчиком, который представил двигатель для автомобиля работающий на водороде, стал концерн Toyota. Именно он в 1997 году выставил на всеобщее обозрение внедорожник FCHV, который так и не пошел в серийное производство.

Несмотря на первую неудачу, многие компании продолжают исследования и даже производство таких автомобилей. Наибольших успехов добились концерны Тойота, Хендай и Хонда. Разработки ведут и другие компании — Фольксваген, Дженерал Моторз, БМВ, Ниссан, Форд.

В 2016 году появился первый поезд на водородном топливе, являющийся детищем немецкой компании Alstom (ранее GEC-Alsthom) . Планируется, что новый состав Coranda iLint начнет движение в конце 2017 года по маршруту из Букстехуде в Куксхавен (Нижняя Саксония).

В будущем планируется заменить такими поездами 4000 дизельных составов Германии, перемещающихся по участкам дорог без электрификации.

Интерес к покупке Coranda iLint уже проявила Норвегия, Дания и другие страны.

Особенности водорода как топлива для двигателя

В ДВС бензин смешивается с воздухом, после чего подается в цилиндры и сгорает, в результате чего происходит перемещение поршней и движение транспортного средства.

Применение водорода в виде топлива имеет ряд нюансов:

  • После сжигания топливной смеси на выходе образуется только пар.
  • Реакция воспламенения происходит быстрее, чем в случае с дизельным топливом или бензином.
  • Благодаря детонационной устойчивости, удается поднять степень сжатия.
  • Теплоотдача водорода на 250% выше, чем у топливно-воздушной смеси.
  • Водород — летучий газ, поэтому он попадает в мельчайшие зазоры и полости. По этой причине немногие металлы способны перенести его разрушительное влияние.
  • Хранение такого топлива происходит в жидкой или сжатой форме. В случае пробоя бака водород испаряется.
  • Нижний уровень пропорции газа для вхождения в реакцию с кислородом составляет 4%. Благодаря этой особенности, удается настроить режимы работы мотора путем дозирования консистенции.

С учетом перечисленных нюансов применять H2 в чистом виде для двигателя внутреннего сгорания нельзя. Требуется внесение конструктивных изменений в ДВС и установка дополнительного оборудования.

Устройство водородного двигателя

Автомобили с двигателем работающем на водороде делятся на несколько групп:

  • Машины с 2-мя энергоносителями. Они обладают экономичным мотором, способным работать на чистом водороде или бензиновой смеси. КПД двигателя такого типа достигает 90-95 процентов. Для сравнения дизельный мотор имеет коэффициент полезного действия на уровне 50%, а обычный ДВС — 35%. Такие транспортные средства соответствуют стандарту Евро-4.
  • Автомобиль со встроенным электродвигателем, питающим водородный элемент на борту транспортного средства. Сегодня удалось создать моторы, имеющие КПД от 75% и более.
  • Обычные транспортные средства, работающие на чистом водороде или топливно-воздушной смеси. Особенность таких двигателей заключается в чистом выхлопе и увеличении КПД еще на 20%.

Как отмечалось выше, конструкция мотора, работающего на H2, почти не отличается от ДВС за исключением некоторых аспектов.

Главной особенностью является способ подачи горючего в камеру сгорания и его воспламенения. Что касается преобразования полученной энергии в движение КШМ, процесс аналогичен.

Принцип работы

Принцип работы водородных двигателей стоит рассмотреть применительно к двум видам таких установок:

  1. Моторы внутреннего сгорания;
  2. Двигатели на водородных элементах.

Водородные моторы внутреннего сгорания

В ДВС из-за того, что горение бензиновой смеси осуществляется медленнее, топливо попадает в камеру сгорания раньше достижения поршнем своей верхней точки.

В водородном двигателе, благодаря мгновенному воспламенению газа, удается сместить время впрыска до момента, пока поршень начнет возвратное движение. При этом для нормальной работы мотора достаточно небольшого давления в топливной системе (до 4-х атмосфер).

В оптимальных условиях водородный мотор способен работать с питающей системой закрытого вида. Это значит, что в процессе образования смеси атмосферный воздух не применяется.

После завершения такта сжатия в цилиндре остается пар, который направляется в радиатор, конденсируется и становится водой.

Реализация варианта возможна в случае, если на машине смонтирован электролизер — устройство, обеспечивающее отделение водорода от H2O для последующей реакции с O2.

Воплотить в реальность описанную систему пока не удается, ведь для нормальной работы двигателя и снижения силы трения применяется масло.

Последнее испаряется и является частью отработавших газов. Так что применение атмосферного воздуха при работе водородного двигателя пока необходимо.

Двигатели на водородных элементах

Принцип действия таких устройств построен на протекании химических реакций. Кожух элемента имеет мембрану (проводит только протоны) и электродную камеру (в ней находится катод и анод).

В анодную секцию подается H2, а в катодную камеру — O2. На электроды наносится специальное напыление, выполняющее функцию катализатора (как правило, платина).

Под действием каталитического вещества происходит потеря водородом электронов. Далее протоны подводятся через мембрану к катоду, и под влиянием катализатора формируется вода.

Из анодной камеры электроны выходят в электрическую цепь, подключенную к мотору. Так формируется ток для питания двигателя.

Где использовались водородные топливные элементы?

Особенность топливных элементов водородного типа —способность производить энергию для электрического мотора. Как результат, система заменяет ДВС или становится источником бортового питания на транспортном средстве.

Впервые топливные элементы были использованы в 1959 году компанией из США.

Если говорить в целом, топливные элементы применяются:

  • НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ. В отличие от КПД стандартного двигателя, они показывают лучшие результаты. На испытании первого автобуса топливные элементы показали КПД в 57%. Сегодня такие устройства тестируются многими производителями автомобилей — Хонда, Форд, Ниссан, Фольксваген и другими.
  • НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ. На современном этапе больше 60% транспорта на ж/д — тепловозы. Сегодня водородные поезда разрабатываются во многих странах — Японии, Дании, США и Германии.
  • НА МОРСКОМ ТРАНСПОРТЕ. Водородные топливные элементы наиболее востребованы на подводных лодках. Активные работы в этом направлении ведутся в Германии и Испании, а в роли заказчиков выступают другие страны, среди которых Италия, Греция, Израиль.
  • В АВИАЦИИ. Первые самолеты на водородном двигателе появились еще в 80-х годах прошлого века. На современном этапе новый вид топлива применяется для создания беспилотных летательных аппаратов (в том числе вертолетов).

Также водородные топливные элементы нашли применение на вилочных погрузчиках, велосипедах, скутерах, мотоциклах, тракторах, автомобилях для гольфа и другой технике.

Преимущества и недостатки

Чтобы понять особенности и перспективы водородного двигателя в автомобиле, стоит знать его плюсы и минусы. Рассмотрим их подробнее.

Плюсы:

  • ЭКОЛОГИЧНОСТЬ. Внедрение водородного двигателя — возможность забыть о проблеме загрязнения окружающей среды. При глобальном переходе на этот вид топлива удастся снизить парниковый эффект и, возможно, спасти планету. Экологичность новых разработок подтверждена компанией Тойота. Работники концерна доказали, что выхлоп из машины безопасен для здоровья. Более того, выходящую воду можно пить, ведь она дистиллирована и очищена от примесей.
  • ОПЫТ РАЗРАБОТОК. Известно, что водородный двигатель создан давно, поэтому с его применением на автомобилях проблем быть не должно. Если углубится в историю, первое подобие мотора на водороде в начале XIX века удалось создать Франсуа Исаак де Ривазу — конструктору из Франции. Кроме того, в период блокады Ленинграда на новый вид топлива было переведено почти 500 машин.
  • ДОСТУПНОСТЬ. Не менее важный фактор в пользу H2 — отсутствие дефицита. При желании этот вид топлива можно получать даже из сточных вод.
  • ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ В РАЗНЫХ СИЛОВЫХ УСТАНОВКАХ. Существует мнение, что водород используется только в ДВС. Это не так. Новая технология задействована при создании топливного элемента, с помощью которого удается получить электрический ток и запитать электромотор транспортного средства. Преимущества заключаются в безопасности и отсутствии ископаемых элементов, что исключает загрязнение окружающей среды. На современном этапе такая схема считается наиболее безопасной и пользуется наибольшим спросом у разработчиков.

Также к плюсам стоит отнести:

  • Минимальный уровень шума;
  • Улучшение мощности, приемистости и других параметров двигателя;
  • Большой запас хода;
  • Низкий расход горючего;
  • Простота обслуживания;
  • Высокий потенциал применения в виде альтернативного топлива.

Недостатки водородного двигателя:

  • СЛОЖНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ H2 ИЗ ВОДЫ. Как отмечалось, данный газ считается наиболее распространенным элементом на планете, но в чистом виде его почти нет. Этот газ имеет минимальный вес, поэтому он поднимается и удерживается в верхних слоях атмосферы. Атомы H2 быстро связываются с другими элементами, в результате чего образуется вода, метан и другие вещества. Вот почему для применения водорода его необходимо извлечь, а для этого требуются большие объемы энергии. На текущий момент такое производство нерентабельно, что тормозит процесс внедрения водородных двигателей. По приблизительным расчетам цена литра, сжиженного H2 равна от 2 до 8 евро. Итоговые расходы во многом зависят от способа добычи топлива.
  • ОТСУТСТВИЕ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА ЗАПРАВОК. Не меньшая проблема — дефицит АЗС, готовых заправлять машины водородным топливом. Проблема заключается в высокой стоимости оборудования для таких автозаправочных станций (если сравнивать с обычной АЗС). Сегодня разработано множество проектов станций для заправок водородом — от крупных до небольших заправок, но из-за дороговизны и отсутствия массового применения водородных двигателей на автомобилях процесс внедрения идеи может растянуться на десятилетия.
  • НЕОБХОДИМА ДОРОГОСТОЯЩАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ ДВС. Как отмечалось, водородное топливо теоретически может использоваться для заправки ДВС. Но для применения H2 в качестве основного топлива требуются конструктивные изменения. Если ничего не менять, мощность мотора падает на 20-35%, а ресурс силового узла значительно снижается. Но и это не главный недостаток. Опасность в том, что такой механизм проработает недолго и быстро выйдет из строя. Сгорая, водородная смесь выделяет большее тепло, что приводит к перегреву поршневой и клапанной системы, а мотор работает в режиме повышенных нагрузок. Кроме того, высокие температуры негативно влияют на материалы, из которых сделан силовой узел, и смазывающие вещества. В результате рабочие элементы двигателя быстро износятся. Это значит, что без модернизации ДВС применение H2 невозможно.
  • ДОРОГОВИЗНА МАТЕРИАЛОВ. Главным «камнем преткновения» в вопросе развития водородных технологий является высокая стоимость материалов. В качестве катализатора используется платина, цена которой для рядового автовладельца очень высока. Проще потратить деньги и подарить дорогое кольцо жене, чем отдавать их для установки новой детали. Надежда остается на ученых, которые ищут альтернативы для дорогостоящего катализатора. Проводятся тестирования элементов, способных заменить драгоценный металл.

Кроме уже рассмотренных выше, стоит выделить еще ряд недостатков:

  • Опасность пожара или взрыва.
  • Риски для планеты, ведь увеличение объема водорода может привести к непоправимым последствиям для озонового слоя.
  • Увеличение веса машины из-за применения мощных АКБ и преобразователей.
  • Наличие проблем с хранением водородного топлива — под высоким давлением или в сжиженном виде. Исследователи еще не пришли к единому выводу, какой из вариантов лучше.

Опасность водородного топлива

В рассмотренных выше недостатках упоминалось об опасности применения водородного топлива для двигателя. Это главный минус новой технологии.

В сочетании с окислителем (кислородом) возрастает риск воспламенения водорода или даже взрыва. Проведенные исследования показали, что для воспламенения H2 достаточно 1/10 части энергии, необходимой для зажигания бензиновой смеси. Другими словами, для вспыхивания водорода хватит и статической искры.

Еще одна опасность заключается в невидимости водородного пламени. При горении вещества огонь почти незаметен, что усложняет процесс борьбы с ним. Кроме того, чрезмерное количество H2 приводит к появлению удушья.

Опасность в том, что распознать данный газ крайне сложно, ведь у него нет запаха и он полностью невидим для человеческого глаза.

Кроме того, сжиженный H2 имеет низкую температуру, поэтому в случае утечки с открытыми частями тела высок риск серьезного обморожения. Находится данный газ должен в специальных хранилищах.

Из рассмотренного выше напрашивается вывод, то водородный двигатель опасен, и использовать его крайне рискованно.

На самом деле, газообразный водород имеет небольшой вес и в случае утечки он рассеивается в воздухе. Это значит, что риск его воспламенения минимален.

В случае с удушьем такая ситуация возможна, но только при нахождении в замкнутом помещении. В ином случае утечка водородного топлива опасности для жизни не несет. В оправдание стоит отметить, что выхлопные газы ДВС (а именно угарный газ) также несут смертельный риск.

Современные автомобили с водородными двигателями

Возможность применения двигателей на водородном топливе заинтересовала многих производителей. В результате в автомобильной индустрии появляется все больше машин, работающих на данном газе.

К наиболее востребованным моделям стоит отнести:

  • Компания Тойота выпустила автомобиль Fuel Cell Sedan. Для устранения проблем с дефицитом пространства в салоне и багажном отсеке емкости с водородным топливом размещены на полу транспортного средства. Fuel Cell Sedan предназначен для перевозки людей, а его стоимость составляет 67.5 тысяч долларов.
  • Концерн БМВ представил свой вариант автомобиля Hydrogen Новая модель протестирована известными деятелями культуры, бизнесменами, политиками и другими популярными личностями. Испытания показали, что переход на новое топливо не влияет на комфортабельность, безопасность и динамику транспортного средства. При необходимости виды горючего можно переключать с одного на другой. Скорость Hydrogen7 — до 229 км/час.
  • Honda Clarity — автомобиль от концерна Хонда, который поражает запасом хода. Он составляет 589 км, чем не может похвастаться ни одно транспортное средство с низким уровнем выбросов. На дозаправку уходит от трех до пяти минут.
  • «Монстр» от Дженерал Моторс показан в октябре 2016 года. Особенность автомобиля заключается в невероятной надежности, что подтверждено проведенными исследованиями армией США. Во время испытаний транспортное средство прошло больше 3 миллионов километров.
  • Концерн Тойота выпустил на рынок водородную модель Mirai. Продажи начались еще в 2014 году на территории Японии, а в США — с октября 2015 года. Время на заправку Mirai составляет пять минут, а запас хода на одной заправке 502 км. ФОТО 21 22 Недавно представители концерна заявили, что планируют внедрять данную технологию не только в легковой транспорт, но и в вилочные погрузчики и даже грузовики. 18 колесный грузовик уже тестируется в Лос-Анжелесе.
  • Производитель Лексус планирует свой вариант автомобиля с водородным двигателем в 2020 году, поэтому о транспортном средстве известно мало подробностей.
  • Компания Ауди представила концепт H-tron Quattro в Детройте. По заверению производителя машина может проехать на одном баке около 600 км, а набрать скорость до 100 км/час удается за 7,1 секунду. Машина имеет «виртуальную» кабину, заменяющую стандартную приборную панель.
  • БМВ в сотрудничестве с Тойотой планирует выпуск своего водородного транспортного средства к 2020 году. Производитель заверяет, что запас хода новой модели составляет больше 480 км, а дозаправка будет занимать до 5 минут.
  • В 2013 году в компании Форд заявили, что активное производство водородных двигателей начнется уже к концу 2017 года при сотрудничестве с Ниссан и Мерседес-Бенц. Но реализовать задуманное на практике пока не удается — работники концерна находятся на этапе разработки.
  • Мерседес-Бенц на Франкфуртском автосалоне представил внедорожник GLC, который появится на рынке в конце 2019 года. Авто комплектуется аккумулятором на 9,3 кВт*ч, а запас хода составляет 436 км. Максимальная скорость ограничивается электроникой на уровне 159 км/час.
  • Nikola Motor представила грузовой автомобиль с водородным двигателем, имеющий запас хода от 1287 до 1931 км. Стоимость нового автомобиля составит 5-7 тысяч долларов за аренду в месяц. Выпуск планируется начать с 2020 года.
  • Производитель Хендай создал новую линейку Tucson. На сегодняшний день произведено и реализовано 140 машин. Бренд Hyundai Genesis представил свой автомобиль с водородным двигателем GV Впервые транспортное средство было представлено в Нью-Йорке, но его производство пока не планируется.
  • Великобритания тоже не отстает в плане новых технологий. В стране уже можно арендовать водородный автомобиль Riversimple Rasa на три или шесть месяцев. Машина весит чуть больше 500 кг и способна проехать на одной заправке около 500 км.
  • Дизайнерский дом Pininfarina создал машину на водородном топливе h3 Speed. Особенность авто заключается в способности ускорятся до сотни всего за 3,4 секунды, а максимальная скорость — 300 км/час. Время на заправку составляет всего три минуты. Стоимость новой модели достигает 2,5 млн. долларов.

Трудности в эксплуатации водородных ДВС

Главным препятствием для внедрения новой технологии является чрезмерные расходы на получение водородного топлива, а также на приобретение комплектующих материалов.

Возникают проблемы и с хранением H2. Так, для удерживания газа в требуемом состоянии требуется температура на уровне -253 градусов Цельсия.

Простейший способ получения водорода — электролиз воды. Если производство H2 требуется в промышленных масштабах, не обойтись без высоких энергетических затрат.

Чтобы повысить рентабельность производства, требуется применение возможностей ядерной энергетики. Чтобы избежать рисков, ученые пытаются найти альтернативы такому варианту.

Перемещение и хранение требует применения дорогих материалов и механизмов высокого качества.

Нельзя забывать и о других сложностях, с которыми приходится сталкиваться в процессе эксплуатации:

  • Взрывоопасность. При утечке газа в закрытом помещении и наличии небольшой энергии для протекания реакции возможен взрыв. Если воздух чрезмерно нагрет, это только усугубляет ситуацию. Высокая проникаемость H2 приводит к тому, что газ попадает в выхлопной коллектор. Вот почему применение роторного мотора считается более предпочтительным.
  • При хранении водорода применяются емкости, имеющей большой объем, а также системы, исключающие улетучивание газа. Кроме того, используются устройства, исключающие механическое повреждение емкостей. Если для грузовых машин, водного или пассажирского транспорта эта особенность не имеет большого значения, легковая машина теряет ценные кубометры.
  • При больших нагрузках и высокой температуре H2 провоцирует разрушение элементов ЦПГ (цилиндропоршневой группы) и смазки в двигателе. Использование специальных сплавов и смазочных материалов приводит к повышению стоимости производства водородных двигателей.

Будущее водородных двигателей

Применение H2 открывает большие перспективы и не только в автомобильной сфере. Водородные двигатели активно применяются на ж/д транспорте, на самолетах и вертолетах. Также они устанавливаются на вспомогательной технике.

Интерес к разработке таких моторов проявляют многие концерны, о которых уже упоминалось выше — Тойота, БМВ, Фольксваген, Дженерал Моторс и другие.

Уже сегодня на дорогах встречаются реальные автомобили, которые работают на водороде. Многие из них рассмотрены выше — БМВ 750i Hydrogen, Хонда FSX, Тойота Mirai и другие.

К работе подключились почти все крупные концерны, которые пытаются найти свою нишу на рынке.

Главным недостатком остается высокая цена H2, нехватка АЗС, а также дефицит квалифицированных работников, способных обслуживать такую технику. Если имеющиеся проблемы удастся решить, машины с водородными двигателями обязательно появятся на наших дорогах.

Конкурирующие технологии

Внимание к моторам на водороде развеивается по той причине, что у технологии имеются конкуренты.

Вот только некоторые из них:

  • ГИБРИДНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА — автомобили, способные работать от нескольких источников энергии. Многие концерны объединяют обычный двигатель внутреннего сгорания и электрический мотор. Еще один вариант гибридной машины — совмещение ДВС, а также силового узла, использующего в качестве топлива сжатый воздух.
  • ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АВТОМОБИЛИ (ЭЛЕКТРОМОБИЛИ) — транспортные средства, которые приводятся в движение с помощью одного или группы электрических моторов, питающихся от АКБ или топливных элементов. В таких машинах ДВС не применяется. Электромобили не стоит путать с авто, имеющими электрическую подачу, а также с электрическим общественным транспортом (троллейбусами и трамваями).
  • АВТОМОБИЛИ НА ЖИДКОМ АЗОТЕ. Источником энергии, как уже понятно по названию, является жидкий азот (находится в специальных емкостях). Мотор работает следующим образом. Топливо нагревается в специальном механизме, после чего испаряется и преобразуется в газ высокого давления. Далее оно направляется в мотор, где действует на ротор или поршень, передавая таким способом имеющуюся энергию. Машины на жидком азоте были представлены публике, но на современном этапе они не получили широкого применения. Один из таких автомобилей «сыграл» в фильме «Жидкий воздух» в 1902 году. Разработчики уверяют, что такое транспортное средство способно проехать больше 100 км на одном баке.
  • АВТОМОБИЛЬ НА СЖАТОМ ВОЗДУХЕ. Особенность транспортного средства заключается в применении пневмодвигателя, благодаря которому и перемещается транспортное средство. Специальный привод называется пневматическим. Вместо топливовоздушной смеси источником энергии является сжатый воздух. Как отмечалось выше, такая технология входит в состав гибридных машин.

Можно ли сделать своими руками?

Технология работы двигателя на газ известна давно, и многие концерны достигли успехов в вопросе внедрения водородных двигателей. Над совершенствованием классического ДВС задумались и народные умельцы.

Суть заключается в подаче в камеру сгорания специального газа. Такое устройство носит название системы Брауна. При этом бензин также подается в двигатель, но смешивается с газом, что обеспечивает лучшее горение.

В результате появляется водяной пар, очищающий клапана и поршни двигателя от нагара, улучшающий характеристики мотора и повышающий его ресурс.

Чтобы своими руками разложить воду на газ, требуется катализатор, дистиллят, электроды и электричество.

Конструкция собирается из подручных материалов. Допускается применение одной банки, но лучше использовать шесть.

После вырезаются пластинки и объединяются по принципу крест-накрест. Далее они обматываются проволокой и крепятся на крышке. Важно, чтобы электроды не замыкались между собой.

На последнем этапе банки заполняются электролитом и катализатором. Такая схема может работать на любом автомобиле.

Если же говорить о полноценном водородном двигателе, то в гаражных условиях сделать его конечно же не получится из-за сложности технологии.

Водородное будущее Китая

Китай вложит 17 млрд долларов в водородные автомобили. На эти деньги будет налажено масштабное производство топливных элементов, построена сеть высокотехнологичных АЗС и создана цепь поставок. Автомобили на водородном топливе идеально дополнят электрические, для которых Китай уже стал самым большим рынком, сообщает издание «Хайтек+».

Китай, крупнейший автомобильный рынок в мире, твердо намерен сделать транспортную отрасль экологически безопасной. Правительство страны уже вложило миллиарды долларов в развитие электромобилей, а теперь готовит аналогичные меры поддержки для машин на водородном топливе. Согласно планам, в течение десяти лет на китайские дороги должен выйти миллион водородных транспортных средств.

По данным Bloomberg, китайские инвестиции в водородный транспорт в размере более 17 млрд долларов распределены до 2023 года. 7,6 млрд долларов из них вложит Китайская национальная корпорация тяжелых грузовиков. Деньги пойдут на создание водородных автомобилей на заводе в провинции Шаньдун на восточном побережье страны.

Компания Mingtian Hydrogen, название которой переводится как «Водород завтрашнего дня», планирует инвестировать 363 млн долларов в создание промышленного парка в провинции Аньхой. Серийное производство водородных топливных элементов здесь должно начаться в следующем году. К 2022 году ежегодно будет выпускаться 100 тыс. комплектов, а к 2028 году — 300 тыс.

«Водородная революция» не будет быстрой. По прогнозам правительства, в следующем году на дорогах Китая появится всего лишь пять тысяч автомобилей, использующих этот вид топлива.

Масштабного парка коммерческого транспорта на водороде можно ожидать через пять лет, пассажирского — через десять. За это время предстоит наладить производство водорода, создать цепь поставок и построить сеть заправочных станций.

В необходимости развивать водородный транспорт уверен Вань Ган, «отец» китайских электромобилей. В свое время именно он убедил руководство страны инвестировать миллиарды в развитие электрического транспорта. Теперь он призывает правительство обратить внимание на водородные автомобили, которые дополнят электрические в качестве грузовиков и междугородних автобусов.

И совсем недавно Китай представил свой первый водородный автомобиль с рекордным запасом хода. Машина получила название Grove Obsidian, у нее уже есть спортивная версия под названием Granite. Автомобиль создан молодой, основанной в 2016 году, компанией Grove. За три года названная в честь английского физика Уильяма Гроува фирма успела собрать команду и разработать предсерийный экземпляр своей новинки. Компания уверена в преимуществах водородного топлива и в его безопасности, однако пока не готова поделиться точными характеристиками автомобиля, пишет Hi-News. Зато известны его рекордные, по словам производителя, показатели запаса хода и экономичности.

Самая главная особенность Grove Obsidian — запас хода, равный тысяче километров. Такая характеристика может заинтересовать многих покупателей, потому что другие экологически чистые автомобили не могут похвастаться такими цифрами, на одном заряде они проезжают примерно 750 километров, и это их предел. Например, такая дальность хода у Honda Clarity.

Автомобиль Grove также примечателен экономным расходом топлива благодаря облегченному корпусу из углеродных материалов и низким аэродинамическим сопротивлением. Дизайн был разработан человеком, который рисовал внешний вид автомобилей Alfa Romeo и Fiat, поэтому в его новом детище можно заметить знакомые элементы.

Заправка водородного бака занимает всего лишь три минуты, а при езде из выхлопной трубы выходит экологически безопасный водяной пар. Многие могут подумать, что Grove Obsidian похож на передвижную водородную бомбу, но это ошибочное мнение. Топливный бак спроектирован так, чтобы выдерживать любые аварии. Если в нем образуется отверстие, водород вытекает из него в сжатом жидком виде, сгорает за полторы минуты и разогревает кузов максимум до 47 градусов Цельсия.

Серийное производство Grove Obsidian начнется в 2020 году. За первые 12 месяцев производитель намерен выпустить пять тысяч автомобилей, а к 2030 году достичь миллионной отметки. Новинка станет основой для других автомобилей компании, и у нее уже есть спортивный вариант Granite с измененным дизайном кузова.

 

Жесткая и мягкая вода

Исследование Battelle содержит конкретные данные о преимуществах мягкой воды. (Battelle — Баттельский мемориальный институт — независимая научно-исследовательская организация, занимающаяся изучением и внедрением новых технологий в различных областях)

12 октября 2009 года губернатор Калифорнии Арнольд Шварценеггер подписал Билль Ассамблеи 1366 (AB 1366 – Законопроект законодательного органа штата), тем самым придав ему силу закона, что дает местным учреждениям водоснабжения полномочия ограничить, а в некоторых случаях и запретить использование саморегенерируемых умягчителей воды. Ссылаясь на свою приверженность делу защиты окружающей среды, губернатор нанес серьезный удар по отрасли умягчения воды. Но AB 1366 – это только самый известный документ в череде запретов и ограничений, которые были наложены на умягчители, сбрасывающие соль. Муниципалитеты на территории Соединенных Штатов – от Техаса до Среднего Запада – пропустили аналогичное законодательство.

Возникает закономерный вопрос: Справедливо ли умягчители обвиняются во всех бедах страны с водой?

» Нет, абсолютно», — говорит Eric B. Rosenthal, старший вице-президент по маркетингу компании Culligan. «Я думаю, есть озабоченность по поводу солености воды. Однако вклад умягчителей воды в общую солёность, которая попадает в почву, — это всего лишь небольшой процент. Преимущества употребления мягкой воды значительны с точки зрения экономии энергии, и они значимы с точки зрения способности уменьшить количество моющих средств и мыла, которые попадают в почву. Похоже, эти факторы не учитывались при принятии решения о ликвидации умягчителей воды в некоторых штатах».

Vincent Kent, президент компании Abendroth Water Conditioning, соглашается с тем, что умягчители воды не представляют экологической угрозы, в чем иногда их обвиняют. «Многие из проблем в прошлом всегда были связаны с тем, что умягчитель воды имел дренажную линию, а это считалось расточительством», — объясняет Kent.

«Проблема в том, что те, кто делают подобные заявления, понятия не имеют, что такое ионообменный умягчитель воды. У стиральной машины есть сливной шланг, у посудомоечной машины есть сливной шланг, у увлажнителя на весь дом есть сливной шланг – и все эти устройства тратят 100% воды, которую они используют.

Фактически умягчитель воды более эффективен, нежели все эти устройства.

Исследование Battelle В феврале 2009 года Ассоциация Качества Воды (WQA) решила, что пришло время обновить свою позицию по этому вопросу. Фонд Исследования Качества Воды (WQRF) нанял Баттельский мемориальный институт (некоммерческое международное научно-техническое предприятие) разработать и запустить серию тестов на ионообменных умягчителях воды. В результате получилось исследование Battelle, первое в своем роде за более чем 20 лет.

Г-н Kent, исполняющий обязанности президента WQA на момент заказа исследования, объясняет, почему Ассоциация приняла решение приступить к работе.

«Ионообменный умягчитель воды развивался до уровня технологии на протяжении многих лет, но красота этой надежной технологии в том, что она всегда обеспечивала большую экономию энергии и обладала эффективными свойствами», — говорит он.

«Но каждый раз, когда в адрес нашей отрасли высказывались сомнения, мы представляли старые научные данные, которые, на наш взгляд были приемлемыми, поскольку преимущества остаются преимуществами. В итоге, мы решили ответить самым эффективным устройствам по очистке воды, и показать, что наша продукция не только эффективна, но и что на сегодняшний день мы делаем ее лучше во многих отношениях и она работает».

По большей части, исследование Баттельского института подтверждает то, что профессионалы в сфере очистки воды уже знают — умягчители воды вносят значительный вклад в экономию энергии, а также в эффективность и долговечность многих бытовых приборов. Но ни одно исследование не обходится без сюрпризов.

«Поразительным в исследовании Баттельского института явилось то, что устройства, способные обеспечить внедрение в жизнь всех достижений в области технологий отопления, более высокой производительности, стандарта экономичного энергопотребления электроприборов Energy Star, а также налоговых льгот, — все эти устройства могут поддерживать эту самую эффективность только при работе на мягкой воде», — говорит Кент. «Если обратить внимание на наиболее эффективные водосберегающие смесители и лейки для душа, то именно благодаря мягкой воде они полностью реализуют свои функции по экономии расхода воды, поскольку в них не накапливаются отложения, формирование которых свойственно для жесткой воды».

Наиболее значительным вкладом в исследование, по словам Rosenthal, является тот факт, что оно представляет потребителям веское доказательство преимуществ мягкой воды. «Это исследование очень важно для отрасли, поскольку дает нам количественные данные, демонстрирующие преимущества использования мягкой воды», — объясняет он. «Большинство потребителей интуитивно осознают преимущества товара, но, когда появляется возможность воочию увидеть его материальную выгоду, он предстаёт перед покупателями в совершенно ином свете».

Хотя споры вокруг умягчения воды связаны с их предполагаемой угрозой для окружающей среды, Кент надеется, что исследование Баттельского института поможет переместить умягчители в категорию самой безопасной бытовой техники. «Удаление ионов кальция и магния (жесткости) из воды является одной из самых экологичных технологий на сегодняшний день», — говорит он.

Ассоциация Качества Воды (WQA) скоро запускает рекламную кампанию, чтобы снабдить рынок результатами исследований Battelle. Маркетинговые материалы создаются для дилеров и розничных, коммерческих и промышленных каналов, а также для государственных, местных и федеральных агентств, которые хотят иметь более глубокие знания об ионообменных умягчителях воды. Но Ассоциация не останавливается на достигнутом. По словам Кента, исследование Battelle – это всего лишь «верхушка айсберга». Ассоциация Качества Воды (WQA), Фонд Исследования Качества Воды (WQRF) и его члены в настоящее время проводят независимые исследования о преимуществах мягкой воды применительно к стирке белья и мытью посуды, а также с точки зрения сокращения моющих средств и мыла.

«Когда мы закончим», — заключает Кент, — «не будет никаких сомнений, что каждый раз, когда у покупателя возникнет желание купить новое устройство для очистки воды, следующее, что придет ему на ум – мысль о том, чтобы это был ионообменный умягчитель воды».

Результаты исследования Battelle

Газовые водонагреватели с накопительным баком • Домашние газовые водонагреватели с накопительным баком, работающие на умягченной воде, поддерживают заданную заводом-производителем эффективность в течение 15-летнего срока службы. Жесткая вода может привести к потере эффективности водонагревателей до 24%.

Нагреватели без бака • Внутренние мгновенные газовые водонагреватели (нагреватели без баков), работающие на умягченной воде, поддерживают заданную заводом-производителем эффективность на протяжении срока службы более 15-ти лет. Водонагреватели без баков, работающие на жесткой воде, вышли из строя после 19 дней тестирования.

Электрические водонагреватели • 30 фунтов (13608 г) подобных камню отложений карбоната кальция накапливаются в электрических водонагревателях, работающих на жесткой воде из скважин. Каждые 5 гран на галлон (1,71 мг-экв/л) жесткости воды являются причиной накопления 0,4 фунта (149,28 г) накипи в год в бытовых электрических водонагревателях с накопительным баком.

Углеродный след

• При эксплуатации газовых водонагревателей с накопительным баком, работающих на воде с жесткостью 8,892 мг-экв/л. в течение 15-ти лет, углеродный след увеличивается на 18% по сравнению с работой в таких же условиях при нулевой жесткости умягченной воды. При использовании воды жесткостью 8,892 мг-экв/л в водонагревателях проточного типа, работающих на природном газе, углеродный след увеличивается на 4% по сравнению с работой на умягченной воде нулевой жесткости.

Головы для душа и смесители • Душевые смесители и головы работали на мягкой воде хорошо на протяжении всего исследования — почти так же хорошо, как в тот день, когда они были установлены.

• Головы для душа на жесткой воде потеряли 75% скорости потока менее чем за 18 месяцев. Смесители на жесткой воде не могут обеспечить указанную скорость потока 4,74 л/мин из-за накопления отложений на сите.

Десять машин, приводимых в движение людьми, которые улучшают жизнь людей во всем мире

2 июня 2015 г.

участник: Роб Гудье

Существует огромное количество машин, приводимых в движение людьми. Есть кирпичные прессы, электрогенераторы, стиральные машины, альпинисты и многое другое. Здесь мы представляем поперечное сечение лишь нескольких из сотен или даже тысяч машин, которые превращают человеческую силу в эффективную работу. Мы взяли репрезентативную выборку из полдюжины секторов. Вы также найдете ссылки на сайты по разработке продуктов и онлайн-репозитории других организаций, специализирующихся на недорогих технологиях для глобального развития.Это 10 машин для работы, здоровья и жизни, приводимых в действие человеком.

Раневой насос во время полевых испытаний на Гаити после землетрясения 2010 года. Фото предоставлено Danielle Zurovcik

Ручной пластиковый сильфонный насос, хирургическая трубка и недавно разработанная воздухонепроницаемая раневая повязка могут утроить скорость заживления ран. Раневой насос Даниэль Зуровчик также намного дешевле, чем машины отрицательного давления стоимостью 25 000 долларов, которые он заменяет. Раневой насос не нуждается в электричестве, стоит всего несколько долларов и является портативным, что делает его практичным в медицинских центрах с непостоянными источниками питания и в неотложной медицинской помощи в полевых условиях.

Помпа применяет легкое, но постоянное всасывание к определенным видам ран, чтобы стимулировать быстрое заживление тела с меньшим количеством рубцов. Зуровчик работала с врачами в лаборатории и в полевых условиях в Руанде и на Гаити, и в конечном итоге она изобрела новый материал для повязки, которая не протекает.

Насос для ран — лишь одно из десятков недорогих ручных медицинских устройств, подходящих для здравоохранения во всем мире. Дополнительные сведения см. в этих ресурсах.

Фото предоставлено Permies.com

Около половины зданий в мире построены из земли, и такой ручной пресс для земляных блоков, как этот, соответствует этой традиции по доставке красивых кирпичей для строительства. Дома из спрессованного земляного блока устойчивы к землетрясениям и смягчают перепады температур днем ​​и ночью, в жаркое и холодное время года. Земляное строительство также не жертвует стилем.

Руководство по строительству доступно на сайте permies.com.

См. также:

Фото Роба Гудье / E4C небольшие фермы.Ручная обработка обычно производится с помощью ступки и пестика, но Pepper Eater ускоряет работу. Последний прототип был протестирован с эфиопскими женщинами в 2012 году и измельчал перец в два раза быстрее, чем ступка и пестик. Pepper Eater — это «новая технология», разрабатываемая Compatible Technology International. Мы впервые увидели его, когда его создатели представили его на мероприятии E4C в Сан-Франциско.

См. также:

  • Измельчитель CTI. Универсальный измельчитель CTI может производить арахисовое масло, какао-масло, кукурузную или пшенную муку и десятки других продуктов.

Photo by waterdotorg / Flickr

Станции для мытья рук

Мытье рук ограничивает распространение болезней, передающихся через воду, и других заболеваний, а такие устройства, как этот Tippy Tap, облегчают работу там, где нет кранов. Программа водоснабжения и санитарии предоставляет руководства по строительству и учебные материалы на суахили и английском языках. См. комикс WSP на суахили, показывающий, как сделать и использовать типпи-кран и мыло на веревке (pdf), а также набор инструментов WSP для мытья рук с радиообъявлениями и загружаемыми листовками на суахили.

См. также:

  • Happy Tap: Разработанная совместно с клиентами во Вьетнаме, Happy Tap — это устройство для мытья рук в домашних условиях, которое стоит недорого и выглядит стильно.
  • Детский дизайн мест для мытья рук. Чтобы узнать больше о дизайне, посмотрите видео о победителях студенческого конкурса, организованного ЮНИСЕФ в Того. Студенты сделали свои собственные места для мытья рук.

Фото любезно предоставлено Национальным инновационным фондом Индии

Кокосовые пальмы – редкая порода в Керале и других штатах Индии, где выращивают кокосы, отчасти потому, что работа опасна.Но это устройство могло бы избавить профессию от части риска. Альпинист по прозвищу Аппачан создал эту систему металлических петель и проволочных канатов на стержне, которая позволяет альпинистам как бы взбираться вверх по стволу кокосовой пальмы. Сеть медоносных пчел и Национальный инновационный фонд Индии представили этот дизайн в своих хранилищах инноваций.

См. также:

Изображение предоставлено Алексом Мозесоном / Университетом Дрекселя

Ручная сеялка для семян

Садовники и фермеры могут беречь свои спины и сажать семена, не наклоняясь, используя эту сеялку ручной работы.Тайские фермеры, выращивающие рис, приложили руку к дизайну, но его можно использовать и с семенами, отличными от риса.

Сеялка изготовлена ​​из недорогих материалов – в основном из труб ПВХ и бамбука. И, если они у вас есть, вы можете сделать это с помощью электроинструмента, но ручные инструменты, включая мачете, тоже подойдут. Группа исследователей из Университета Дрекселя в Филадельфии создала устройство

Группа исследователей из Университета Дрекселя в Филадельфии, штат Пенсильвания, разрабатывает устройство, работая с фермерами, выращивающими рис в Бо-Клуа, общине в сельской местности Таиланда.Drexel сотрудничал с местной тайской организацией под названием «Фонд исследования устойчивого развития» и выпустил руководство по строительству на английском и тайском языках. Мы поместили их иллюстрированное руководство в Instructables:

Создайте сеялку для семян из ПВХ и бамбука

См. также:

Устройство Джуа Кали было включено в фантастическую базу данных устройств Siemens Stiftung.

Фото предоставлено сетью водоснабжения сельских районов

Ручная буровая установка

Ручная буровая установка набирает популярность в странах Африки к югу от Сахары.По оценкам, число людей на континенте, которые полагаются на скважины с ручными насосами или на вырытые вручную колодцы, составляет 150 миллионов, по сравнению с 75 миллионами 10 лет назад, согласно Сети сельского водоснабжения. Здесь вы видите группу в Зимбабве, бурящую неглубокую трубчатую скважину. RWSN предлагает руководство по сборке бура и насоса.

См. также:

Изображение предоставлено Аароном Стэтхумом и Элиотом Ковеном

Стиральная машина с ножным приводом

В качестве стиральной машины это пятигаллонное ведро, вращающееся на кусках трубы, может выглядеть как продукт поездки на свалку.Но его простота обманчива.

Дизайнеры продукта провели нас через весь творческий процесс, от интервью с людьми, которые могли бы его использовать, до месяцев тестирования прототипа, прежде чем у них появился доступный продукт, который мог бы сэкономить время на стирку одежды в автономном режиме. Взгляните: Стиральная машина с ножным приводом: от эскиза к изделию.

См. также :

Изображение предоставлено windstreampower.com

Генератор с приводом от человека   Windstream Power производит этот электрогенератор с ручным приводом или педальным приводом, который используется на исследовательских станциях в Антарктиде, школах в Северной Америке. и питание радиоприемников в Сибири.Он заряжается от 3 до 5 А при подключении к батарее 12 В и подходит для аварийного питания и связи, автономного питания для водяных насосов и небольших бытовых приборов, которым требуется менее 65 Вт и более.

См. также :

Фото Project H Design / Flickr

По сравнению с 20-литровой (5-галлонной) канистрой с водой на голове от реки до кухни, Hippo Roller представляет собой огромную экономит время. Каток позволяет одному человеку переносить 90 литров (24 галлона) воды, катя ее по земле, как колесо.Он был разработан в Южной Африке и прошел 15 лет использования и испытаний. Дополнительную информацию см. в нашей библиотеке решений или на сайте hipporoller.org.

Но несколько…

Существует так много других ручных устройств, и некоторые из них явно отсутствуют в этом обзоре. Возьмем, к примеру, педальный насос, который спас жизни на небольших фермах по всему миру, или канатный насос, велосипедный прицеп, колесо для стрижки сорняков и даже новые устройства, которые появятся на горизонте, такие как ручная микрофлюидика для полевой диагностики заболеваний или загрязнение пищевых продуктов.Это был лишь краткий обзор огромного разнообразия тренажеров, которые увеличивают нашу мышечную силу.

теги :

В засушливой Калифорнии некоторые покупают устройства, которые делают воду из воздуха

Тед Боуман, инженер-конструктор Tsunami Products, устанавливает устройство на заднем дворе домовладельца Дона Джонсона в Бенисии, Калифорния, 28 сентября 2021 года. Недавнее изобретение может производить воду из воздуха, и в засушливой Калифорнии некоторые домовладельцы уже покупают дорогие устройства.Системы воздух-вода работают как кондиционеры, используя змеевики для охлаждения воздуха, а затем собирая капли воды в резервуар. Предоставлено: AP Photo/Haven Daily.

Устройство, которое Тед Боуман помог разработать, может производить воду из воздуха, и в засушливой Калифорнии некоторые домовладельцы уже покупают дорогие устройства.

Системы воздух-вода работают как кондиционеры, используя змеевики для охлаждения воздуха, а затем собирая капли воды в резервуар.

«Наш девиз: вода из воздуха — это не волшебство, это наука, и именно это мы и делаем с этими машинами», — сказал Тед Боуман, инженер-конструктор компании Tsunami Products, расположенной в штате Вашингтон.

Эта система является одной из нескольких, разработанных в последние годы для извлечения воды из влаги. Другие изобретения включают сетчатые сетки, солнечные батареи и транспортные контейнеры, которые собирают влагу из воздуха.

Боумен сказал, что машины его компании, предназначенные для использования в домах, офисах, на ранчо и в других местах, осушают воздух и при этом создают воду, которая фильтруется и становится пригодной для питья.

Эта технология особенно хорошо работает в условиях тумана и, в зависимости от размера, может производить от 200 до 1900 галлонов (от 900 до 8600 литров) воды в день. По его словам, машины также эффективно работают в любых районах с высокой влажностью, включая побережье Калифорнии.

Но они недешевы, цены варьируются от 30 000 до 200 000 долларов. Тем не менее, в Калифорнии, где жителей просят беречь воду из-за того, что одна из самых сильных засух в новейшей истории привела к истощению водохранилищ, некоторые домовладельцы покупают их для удовлетворения своих потребностей в воде.

Тед Боуман, инженер-конструктор Tsunami Products, устанавливает устройство на заднем дворе домовладельца Дона Джонсона в Бенисии, Калифорния, 28 сентября 2021 года. Недавнее изобретение может производить воду из воздуха, и в засушливой Калифорнии некоторые домовладельцы уже покупают дорогие устройства. Системы воздух-вода работают как кондиционеры, используя змеевики для охлаждения воздуха, а затем собирая капли воды в резервуар. Предоставлено: AP Photo/Haven Daily.

Дон Джонсон из города Бенисия, расположенного в районе залива Сан-Франциско, сказал, что купил самую маленькую машину, которая выглядит как высокий блок переменного тока, надеясь, что она будет производить достаточно воды, чтобы поддерживать его сад.Но он обнаружил, что этого более чем достаточно для его сада и домашнего хозяйства.

«Эта машина будет производить воду намного дешевле, чем вы можете купить бутилированную воду в Costco, и я полагаю, что с течением времени и ценой на пресную воду через наши коммунальные услуги она будет больше, чем окупать себя. ,» он сказал.

Помимо высокой цены, устройство также требует значительного количества энергии для работы. Но Джонсон сказал, что солнечные панели на его крыше производят достаточно энергии для работы машины без дополнительных затрат на энергию.

Эксперты, такие как исследователь гидрологии Калифорнийского университета в Дэвисе Хелен Далке, заявили, что технология имеет смысл для индивидуальных домовладельцев, особенно в сельской местности. Но она сказала, что это не практическое решение более широких проблем с водой в Калифорнии.

Дон Джонсон поливает растения в своей теплице, используя воду из своей системы воздух-вода, установленной Тедом Боуманом, инженером-конструктором компании Tsunami Products, на его заднем дворе в Бенисии, Калифорния, 28 сентября 2021 года.Недавнее изобретение может производить воду из воздуха, и в засушливой Калифорнии некоторые домовладельцы уже покупают дорогие устройства. Системы воздух-вода работают как кондиционеры, используя змеевики для охлаждения воздуха, а затем собирая капли воды в резервуар. Предоставлено: AP Photo/Haven Daily.

Дальке сказал, что основное внимание следует уделить борьбе с глобальным потеплением, чтобы предотвратить будущие засухи.

«Нам действительно нужно обуздать потепление климата, чтобы снова изменить ситуацию», — сказала она.


70% Калифорнии официально в засухе.Вот несколько бытовых советов по экономии воды

© 2021 Ассошиэйтед Пресс. Все права защищены. Этот материал нельзя публиковать, транслировать, переписывать или распространять без разрешения.

Цитата : В засушливой Калифорнии некоторые покупают агрегаты, производящие воду из воздуха (2021, 6 октября) получено 24 апреля 2022 г. с https://физ.org/news/2021-10-california-machines-air.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Разработка машин с чистой энергией

Чистая энергия не существует в виде электронов, готовых для питания сети.Но чистая энергия часто доступна в виде механической энергии и ее близкого родственника тепловой энергии, и мы разработали несколько различных машин для наших клиентов, желающих преобразовать чистую энергию в электричество.

Как правило, в основе преобразования энергии лежит специализированная турбомашина с уникальным набором требований, часто раздвигающая те или иные границы и почти всегда требующая высокой эффективности. Не только путь потока жидкости или газа требует высочайшей степени оптимизации, но и вторичные системы, такие как подшипники и уплотнения, приобретают новое значение.Например, подшипники из фольги можно использовать в газовых системах для снижения потерь на трение и сложности системы, поскольку они используют технологический газ для смазки и не требуют отдельной подсистемы подачи масла. Уплотнения, которые демонстрируют неприемлемую утечку или преждевременный износ, часто являются ахиллесовой пятой таких систем производства электроэнергии. Поддержание узких рабочих зазоров на уплотнениях и/или трущихся поверхностях с низким коэффициентом трения является ключом к максимальной эффективности.

Возобновляемая энергия

Возобновляемая энергия — это просто возобновляемая энергия.Тем не менее, по-прежнему существует проблема экономической эффективности, и именно здесь мы вступаем в игру. Мы помогли разработать несколько высокоэффективных машин, работающих на возобновляемых источниках энергии, чтобы помочь нашим клиентам расширить границы экономичного использования возобновляемых источников энергии. Вот несколько…

  • Волновая энергия. Волновая энергия является огромным источником возобновляемой энергии, но иметь дело с механическим движением и соленой водой всегда непросто. Войдите в волну. Эта инновационная компания использует силу волны, чтобы нагнетать и выталкивать воздух из шкафа, а также улавливать энергию воздушного потока.Великолепно! Ознакомьтесь с нашим кейсом об этих усилиях.
  • Точная CFD-модель винтовой турбины Архимеда

    Доктор Беннетт из MSI с основателем Amjet Полом Роосом перед ATS-63

    Hydro Power — существует множество различных конфигураций для получения энергии от падающей или движущейся воды. Компания MSI участвовала в разработке оптимальной конструкции примерно 20 турбин различных типов.Усилия включали расширенную вычислительную гидродинамику, анализ механических напряжений, проектирование, прототипирование и тестирование. Некоторые примеры:

    • Турбина Пельтона – Идеально подходит для высокого напора и низкого расхода. Энергия получается из импульса воды против ведра. Компания MSI выполнила передовые вычисления гидродинамики для оптимизации количества ковшей и других параметров. Посмотрите наш пример турбины Пелтона здесь.
    • Турбина Фрэнсиса — самая распространенная гидротурбина.Радиальный входящий поток входит в лопатки рабочего колеса и выходит вниз. MSI принимала участие как в разработке новых конструкций, так и в переоценке, в том числе в нескольких проектах для Canyon Hydro. Нажмите здесь, чтобы просмотреть пример использования Francis Turbine.
    • Турбина с низким напором . Как следует из названия, эти турбины могут быть установлены в реках или приливных бассейнах с низким перепадом напора. Их строительство оказывает минимальное воздействие на окружающую среду, хотя и производит меньше энергии. MSI разработала и создала прототип такой системы для Amjet Hydro, крупного игрока в этой отрасли.Это тематическое исследование дает хороший обзор нашего процесса проектирования конструкции турбины с низким напором.
    • Винтовая турбина Архимеда – также подходит для применения с низким напором и высоким расходом, использование этой технологии в гидроэнергетике относительно недавно. В одном случае компания MSI спроектировала шнек и полную геометрию пути потока, предоставив прогнозы потока и крутящего момента в зависимости от скорости.

Аккумулятор энергии

Еще одна форма экологически чистой энергии, над которой мы много работаем для наших клиентов, — это эффективные и экономичные формы хранения энергии.

  • Геомеханическое гидроаккумулирующее устройство . Инновационная концепция компании Quidnet использует электрическую энергию для закачки воды из-под земли в горную породу, а затем восстанавливает эту накопленную энергию, выпуская воду под давлением обратно на поверхность через турбину. Эта умная система, финансируемая, в частности, Министерством энергетики, NYSERDA и Breakthrough Energy Ventures Билла Гейтса, преобразует электрическую энергию в геомеханическую энергию, а затем обратно.
  • Маховики — Руководители MSI ранее помогали разрабатывать системы подвески на магнитных подшипниках для различных конструкций маховиков, включая как пассивные, так и активные магнитные подшипники.Конструкции обеспечивали мощность до 50 кВт за 10 секунд при скорости 40-50 об/мин.

Восстановление энергии

Иногда энергия доступна в системе, и ее нужно просто эффективно улавливать. MSI разработала несколько подобных проектов.

  • Гидроэлектрический генератор для туалетов. Если вы ненавидите менять батареи, вы не одиноки. Zurn поручил нам сделать миниатюрный гидрогенератор, чтобы аккумуляторы их датчиков движения постоянно заряжались. Приобретите собственный промывочный клапан Zurn Hydrovantage Hydro Generator здесь.
  • Замена редукционного клапана. Что делать, если давление подачи воды слишком велико? Обычно вы устанавливаете редукционный клапан, который просто теряет энергию, доступную для снижения давления. Или вы можете использовать турбину для снижения давления и возврата энергии. Это то, что мы помогли SOAR Hydropower (теперь часть Canyon Hydro), оптимизировав невероятно эффективный путь потока для самых разных условий.

Нужна помощь в воплощении вашей идеи чистой энергии в жизнь?

Мы производим центробежные и возвратно-поступательные конструкции, от низкоскоростных (около 120 об/мин) до высокоскоростных (более 100 000 об/мин), с рабочим колесом/рабочим колесом диаметром от 1 метра до чуть более дюйма.Мы любим решать проблемы, связанные с расширением границ экологически чистой энергии, от оптимизации пути потока до разработки всего оборудования. Позвольте нам помочь вам решить вашу!

Как работает гидроэнергетика | Компания по благоустройству долины Висконсина

Гидроэлектростанции улавливают энергию падающей воды для выработки электроэнергии. Турбина преобразует кинетическую энергию падающей воды в механическую энергию. Затем генератор преобразует механическую энергию турбины в электрическую энергию.

Размер гидроэлектростанций варьируется от «микрогидроэлектростанций», питающих лишь несколько домов, до гигантских плотин, таких как плотина Гувера, обеспечивающих электроэнергией миллионы людей.

На фотографии справа изображена Александровская гидроэлектростанция на реке Висконсин, электростанция среднего размера, которая производит достаточно электроэнергии, чтобы обслуживать около 8000 человек.

 

Детали гидроэлектростанции

Большинство обычных гидроэлектростанций состоят из четырех основных компонентов (см. рисунок ниже):

  1. Плотина. Поднимает уровень воды в реке, создавая падающую воду. Также контролирует поток воды. Образовавшийся резервуар, по сути, представляет собой накопленную энергию.
  2. Турбина. Сила падающей воды, давит на лопасти турбины, заставляет турбину вращаться. Водяная турбина очень похожа на ветряную мельницу, за исключением того, что энергия обеспечивается падающей водой, а не ветром. Турбина преобразует кинетическую энергию падающей воды в механическую энергию.
  3. Генератор. Соединен с турбиной валами и, возможно, шестернями, поэтому, когда турбина вращается, генератор также вращается. Преобразует механическую энергию турбины в электрическую энергию. Генераторы на гидроэлектростанциях работают так же, как генераторы на других типах электростанций.
  4. Линии электропередачи . Проводите электричество от ГЭС к домам и предприятиям.
Сколько электроэнергии может производить гидроэлектростанция?

Количество электроэнергии, производимой гидроэлектростанцией, зависит от двух факторов:

  1. Как далеко падает вода. Чем дальше падает вода, тем больше в ней силы. Как правило, расстояние, на которое падает вода, зависит от размера плотины. Чем выше плотина, тем дальше падает вода и тем больше у нее мощности. Ученые сказали бы, что сила падающей воды «прямо пропорциональна» расстоянию, на которое она падает. Другими словами, вода, падающая вдвое дальше, обладает вдвое большей энергией.
  2. Количество падающей воды. Больше воды, проходящей через турбину, производит больше энергии.Количество доступной воды зависит от количества воды, стекающей по реке. Большие реки имеют больше проточной воды и могут производить больше энергии. Мощность также «прямо пропорциональна» стоку реки. Река с вдвое большим объемом проточной воды, чем в другой реке, может производить в два раза больше энергии.
Могу ли я рассчитать, сколько энергии может производить плотина в моем районе?

Конечно. Это не так сложно.

Допустим, в вашем районе есть небольшая плотина, которая не используется для производства электроэнергии.Возможно, плотина используется для подачи воды для орошения сельскохозяйственных угодий, а может быть, она была построена для создания озера для отдыха. Как мы объяснили выше, вам нужно знать две вещи:

  1. Как далеко падает вода. Из разговора с человеком, управляющим плотиной, мы узнаем, что плотина имеет высоту 10 футов, поэтому вода падает на 10 футов.
  2. Количество воды в реке. Мы связываемся с Геологической службой США, агентством в США, которое измеряет речной сток, и узнаем, что среднее количество воды, протекающей в нашей реке, составляет 500 кубических футов в секунду.

Теперь все, что нам нужно сделать, это немного математики. Инженеры обнаружили, что мы можем рассчитать мощность плотины, используя следующую формулу:

Мощность = (Высота плотины) x (Расход реки) x (КПД) / 11,8

Мощность Электрическая мощность в киловаттах (один киловатт равен 1000 ваттам).
Высота плотины Расстояние, на которое падает вода, измеряется в футах.
Речной сток Количество воды, протекающей по реке, измеряется в кубических футах в секунду.
Эффективность Насколько хорошо турбина и генератор преобразуют энергию падающей воды в электроэнергию. Для старых, плохо обслуживаемых гидроэлектростанций этот показатель может составлять 60% (0,60), а для новых, хорошо эксплуатируемых гидроэлектростанций этот показатель может достигать 90% (0,90).
11.8 Преобразует футы и секунды в киловатты.

Для плотины в нашем районе, допустим, мы покупаем турбину и генератор с КПД 80%.

Тогда мощность нашей плотины будет:

Мощность = (10 футов) x (500 кубических футов в секунду) x (0,80) / 11,8 = 339 киловатт

Чтобы понять, что означают 339 киловатт, давайте посмотрим, сколько электроэнергии мы можем произвести за год.

Поскольку электрическая энергия обычно измеряется в киловатт-часах, мы умножаем мощность нашей плотины на количество часов в году.

Электроэнергия = (339 киловатт) х (24 часа в сутки) х (365 дней в году) = 2 969 000 киловатт-часов.

Среднегодовое потребление энергии в жилых домах в США составляет около 3000 киловатт-часов на каждого человека. Таким образом, мы можем вычислить, сколько людей может обслуживать наша плотина, разделив годовое производство энергии на 3000.

человек Обслужено = 2 969 000 киловатт-часов / 3 000 киловатт-часов на человека) = 990 человек.

Таким образом, наша местная ирригационная или рекреационная плотина могла бы обеспечивать достаточное количество возобновляемой энергии для удовлетворения бытовых потребностей 990 человек, если бы мы добавили турбину и генератор.

Примечание. Прежде чем вы решите добавить гидроэнергию к плотине, попросите инженера-гидроэнергетика проверить ваши расчеты и проконсультироваться с местными агентствами по ресурсам, чтобы убедиться, что вы можете получить все необходимые разрешения.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.