Космічні технології, вибухонебезпечність і смішний бюджет: міфи і факти про водневої лада антел

9

Не секрет, що впровадження альтернативних джерел енергії, в тому числі і в транспорті – процес досить витратний і настільки масштабний, що без підтримки з боку держави не обійтися ні приватнику, який купує електромобіль, ні виробнику, що займається розробкою принципово нової технології. Це стосується і інфраструктури, без якої не можуть існувати ні традиційні дизельно-бензинові автомобілі, ні «альтернативники», до яких формально можна віднести не тільки електромобілі, а й машини з двс, що працюють на газі. Зарядні або заправні станції-це вже остання ланка, ну а починається все, як це не банально, з величезного бюджету, без якого конструкторська думка так і залишиться красивою ідеєю.

Оскільки автоваз тривалий час явно підтримувався керівництвом країни, в деяких джерелах згадувалася державна підтримка проекту ellada (електричної калини), а також інших перспективних розробок, в числі яких фігурували і автомобілі на паливних елементах. Насправді ж навіть задуманий як соціальний проект по впровадженню електричної калини в таксі провалився: через розбіжності адміністрація ставропольського краю так і не субсидувала покупку запланованої партії із сотні таких машин, обмежившись смішною цифрою в п’ять примірників.

el lada – електрична калина, яку планувалося випробовувати роботою в таксі. Всього було виготовлено близько сотні таких машин

Однак повернемося до проекту антел, попутно пояснивши, звідки взялася така назва. “автомобіль на паливних елементах « – так розшифровується ця абревіатура, автором якої є ідеолог» водородизації” лад георгій костянтинович мірзоєв.

«fcev (fuel cell electric vehicles) – це електромобіль на паливних осередках (елементах), які фахівці називають електрохімічними генераторами (ехг)».

Саме мірзоєв був головним конструктором ваза з 1976 по 1998 рік і як раз в 1998-му разом з групою однодумців (анатолій сорокін, андрій тихонцев і сергій івлєв) він задумав створення ходового макета (тобто діючого транспортного засобу), в якості джерела енергії для якого будуть використовуватися паливні елементи. При цьому з самого початку ні про яку державну підтримку перспективної “зеленої” технології мова не йшла, а подальші кроки, про які ми розповімо пізніше, мірзоєв робив самостійно. І не в останню чергу для того, щоб автоваз став в один ряд зі світовими виробниками, також розробили власний водневий автомобіль.

В кінці хх століття автовиробники ще не зупинили свій вибір на якомусь конкретному виді альтернативної силової установки замість традиційних двс: електромобілі залишалися занадто дорогими для того, щоб стати реальністю на дорогах, а ще більше питань викликала проблема ресурсу батарей і тривалості поїздки на одній зарядці. Саме тому цілий ряд зарубіжних автомобільних компаній (toyota, honda, bmw, volkswagen, gm і ford) серйозно звернули свою увагу на можливість застосування паливних елементів в якості джерела енергії для автомобілів. Не залишився осторонь і російський автогігант, на якому завжди уважно стежили за тенденціями розвитку світового автопрому.

На початку нинішнього століття gm і daimler chrysler виділили по мільярду (!) доларів на розробку технологій, пов’язаних з паливними елементами, а компанія renault – понад 700 мільйонів

Роботу над «водневою темою» в тольятті почали зі збору інформації і промацування грунту. По своїх каналах інженерам на чолі з мірзоєвим вдалося з’ясувати, що подібні елементи використовувалися на «бурані-2». Вийти на розробників енергоустановки і самих батарей було аж ніяк не простим завданням, адже всі вони працювали на режимних об’єктах і в умовах суворої секретності.

Виробництво паливних елементів, які в срср застосовувалися в аерокосмічній галузі, на уралі почалося ще в 1971 році, а перший генератор під назвою «хвиля 20» був призначений для місячного орбітального корабля, але щось пішло не так, і під час запуску ракета-носій просто вибухнула. Правда, електрохімічний генератор був тут ні при чому.

Надалі на уралі не просто продовжили роботу над те, а побудували окремий завод (!), на якому з 1978 року виробляли генератори «фотон» для «бурана».

На фото: уральський електрохімічний комбінат

Інженерам уральського електрохімічного комбінату і автовазу не відразу вдалося знайти спільну мову-точніше, співпраця почалася з невеликого конфлікту, оскільки уральські «генераторщики» думали, що тольяттинські автомобілісти нічого не тямлять в ехг, ну а вазівські фахівці цілком обгрунтовано вважали, що співробітники уехк не дуже розбираються в автомобілях. Проте заварена мірзоєвим каша з часом перетворилася на цілком готову страву. І це саме той випадок, коли (дозволимо собі ще одну кулінарну метафору!) перший млинець не виявився грудкуватим. І в цьому випадку-зробленим за суто російським рецептом, без оглядки на захід.

Розробка подібної технології-процес не тільки нешвидкий, але і вельми недешевий. Однак вазу через ще радянських напрацювань по “бурану-енергії” вдалося обійтися декількома мільйонами рублів, а не доларів, хоча західні компанії виділяли на подібний напрямок нечувані суми. Трохи цифр: в тольятті на розробку антела витратили від 7 до 9 мільйонів «дерев’яних», тобто всього 30 тисяч за тодішнім курсом, в той час як навіть колишня в той час на межі банкрутства корейська компанія daewoo витратила на водневу тему теж кілька мільйонів, але доларів. Правда, в скромній цифрі загального тольяттинського бюджету криється один підступ: призначений для бурана-2 і «взятий з уральської полиці» генератор, який використовували вазівці, за найскромнішими прикидками коштував понад 300 тисяч доларів…

від хвилі до лади: електрохімічний генератор «фотон» від «бурана-2» з невеликими доробками заробив на двох прототипах водневих автомобілів ваз

Якраз після запуску антела, тобто ще в 2002-му, департамент енергетики сша поставив за мету знизити до 2015 року вартість одного кіловата до 30 доларів, щоб порівнянний по потужності з середнім двс (близько 100 к. С.) бортовий джерело енергії коштував все ті ж 3000 “баксів” – але не за кіловат, а за всю установку! на жаль, досягти такого показника досі нікому так і не вдалося

При цьому вазівських інженерам потрібна була не тільки сама технологія в її, так би мовити, академічному сенсі, але і її практична реалізація в майбутньому, нехай і віддаленому, адже лише так вартість одного кіловата з «космічних» 3000 доларів можна було знизити до прийнятної пари сотень. Хоча в першу чергу тольяттинців цікавила не стільки фінансова сторона питання, скільки її технічна складова-тобто реалізація проекту на практиці хоча б на рівні хм (ходового макету).

Оскільки у автомобільних конструкторів досвіду роботи з воднем не було, ходовий макет під назвою антел-1 збирали в ракетно-космічній корпорації «енергія» в місті корольов московської області. Саме туди з тольятті привезли майбутній ходовий макет-» довгу ” ниву ваз-2131 без силового агрегату.

п’ятидверна нива стала донором бази для антела першого поколінняпросторий багажник ваз-2131 відмінно підходив для розміщення компонентів водневої версії

«трохи теорії: якщо до анода (однієї пластини) паливного елемента подати молекулярний водень, а на катод – кисень, то при з’єднанні ці молекули виділяють вільні електрони і утворюють воду. “зловити” електрони, ефективно і безпечно подавши їх на електромотор, – завдання нетривіальне, але дуже привабливе для автомобільних інженерів ось уже кілька десятиліть».

При цьому балони з воднем і енергетичну установку вдалося розмістити в багажнику, не займаючи корисний простір салону.

Завдяки досвіду «космічних» фахівців все вийшло з першого разу: антел-1 не тільки відразу запустився, але і відмінно працював! після декількох тестових поїздок свіженький концепт-кар відправився прямо на московський автосалон 2001 року. Без зайвої скромності відзначимо, що розробка стала повною несподіванкою не тільки для пересічних відвідувачів, але і для представників автомобільної галузі, в тому числі і зарубіжних.

Ходовий макет антел – 1 зовні відрізнявся від звичайної ниви хіба що наклейками на кузові

Енергоустановка антел-1 виробляла струм напругою 120в і видавала до 17квт максимальної потужності, що дозволяло п’ятидверному «крокодилу» розганятися до 80 км/год і проїхати на одній заправці до 200 км – для ходового макета таких показників було цілком достатньо.

Дивовижний факт: після автосалону у російських журналістів з’явилася унікальна можливість покататися на антелі на дмитрівському автополігоні, куди вазівці спеціально привезли концепт для прес-дня.

Загалом, і процес складання, і дебют «водневої» лади відбувся не в тольятті, а в москві і її околицях.

Вдалий результат по першому антелу визначив початок робіт над прототипом антел-2, який вирішили створити на базі ваз-2111 – тобто, теж універсала, але вже «десятого» сімейства.

новий універсал ваза також став антелом. Точніше, антелом-2.

по-перше , це дозволяло приділити більше уваги компонуванню і домогтися бажаного результату – звільнити багажне відділення для вантажу, розмістивши енергетичну установку в передній частині кузова.

по-друге , антел-1 працював на кисні і водні, що підвищувало вибухонебезпечність установки і збільшувало її габарити. Тому антел – 2 вирішили перевести з кисню на повітря, що зажадало установки компресора, що дозволив підняти тиск газу в балонах з 250 до 400 атмосфер. У підсумку воднево-повітряний антел – 2 на паливних елементах був помітно могутніше першої версії – 240в і 25 квт відповідно! завдяки цьому максимальна швидкість зросла до 100 км/год, а запас ходу збільшився до 350 км.

У першому варіанті (антел-1) для реакції використовувався кисень. У другому-повітря, що нагнітається компресором

Всі елементи енергоустановки, включаючи тяговий двигун і систему управління, розмістили в підкапотному просторі, а надлегкі і міцні балони – в підпіллі багажника.

компонування антел – 2 була максимально раціональною

Крім того, щоб дати машині можливість зробити короткий «ривок», в конструкції передбачили буферну нікель-металогідридну батарею, яка короткочасно збільшувала потужність майже вдвічі. Батарея також могла накопичувати енергію, що утворюється при гальмуванні. Таким чином, працює на паливних елементах антел-2 став ще й трохи гібридом.

Запуск установки антел – 1 займав близько півтори години – стільки доводилося чекати, поки генератор прогріється до мінімально допустимої робочої температури в 60 градусів. А на антел – 2 встановили спеціальні нагрівачі, які скоротили час виходу на робочий режим всього до 10-15 хвилин.

А ось сама батарея паливних елементів залишилася все тією ж «космічної» – від бурана, проте на другій версії водневого автомобіля ваз її помітно модернізували, піднявши і напруга, і ємність.

Вибухонебезпечність-один з головних стереотипних недоліків, які приписують автомобілям на водні. Тому припинення робіт на вазі деякі сучасники тут же пов’язали з недостатньою надійністю і стабільністю генераторів, використовуваних в антелах.

Насправді ж при випробуваннях пристроїв для космічних апаратів моделюються надвисокі навантаження, які досягають до 100 g. І уральський генератор їх легко витримував, володіючи при цьому ресурсом в 5-7 тисяч (!) години. Ще один приклад надійності: зберігався понад десять років генератор після діагностики виявився повністю справним, не вимагаючи ніякого втручання.

Вдалий старт і працездатна концепція призвела до того, що надалі в тольятті на повному серйозі планували розвивати тему водневих автомобілів шляхом створення концептів антел-3 і антел-4. Однак планам не судилося збутися – на початку двохтисячних автомобіль на паливних елементах як і раніше залишався швидше дорогої іграшкою ентузіастів-вчених, ніж перспективним проектом автомобільного підприємства, тому на вазі» в дусі часу ” повернулися до розробок електромобілів. Решта світових виробників на той момент ще не повністю не ” переключилися на електрику», тобто продовжили займатися розробкою концептів, що працюють на паливних елементах, запускаючи при цьому в серійне виробництво автомобілі з електричною силовою установкою. Втім, японські компанії honda і toyota все-таки реалізували власні проекти з дрібносерійного випуску і комерційного продажу моделей mirai і fcx відповідно. Але це вже зовсім інша історія.