Электромобилям конец. Бензин – это навсегда!

В истории науки и техники частенько бывало так, что технологии, обещавшие грандиозные прорывы, в конце концов занимали тихое место в музеях, а то, что должно было давно отмереть, обновлялось, как птица феникс. Вполне возможно, такая судьба ждет наш бесконечно ругаемый за неэкологичность, но верный и привычный двигатель внутреннего сгорания. Последние два десятилетия все ожидали, что вот-вот на смену автотранспорту с ДВС придут электромобили, но торжество коронации электрических тележек все откладывалось и откладывалось.

Тем временем эффективность ДВС все росла и росла. И если полвека назад обычный автомобиль среднего класса потреблял 15–20 литров бензина, то сейчас расход топлива сократился всего до нескольких литров на 100 км пробега. В двигателях нового поколения снижены механические потери мощности, улучшено сгорание горючей смеси за счет многоклапанного газораспределения – эти и многие другие новшества сделали ДВС умной и гибкой машиной, эффективно использующей топливо. А для уменьшения выбросов вредных газов, в первую очередь углекислоты, были предприняты успешные попытки создать топливо из сельскохозяйственных и лесотехнических отходов – то есть сделать ДВС частью круговорота углекислоты в природе.

Но пытливая инженерная мысль не стоит на месте, и в июне «Журнал американского химического общества» опубликовал целых две исследовательских работы, которые обещают реинкарнацию ДВС: ученые предложили делать топливо для двигателей из самого углекислого газа.

Сказка о синтетическом бензине

Мы помним, как в старых романах страдающие от неразделенной любви курсистки травились бытовым светильным газом. Любители бани по-черному или просто обитатели домов с печным отоплением рискуют отправиться в мир иной, надышавшись угарным газом. Во всех этих случаях гибель несет моноксид углерода, СО. Этот газ связывает гемоглобин крови, и тот перестает переносить кислород клеткам нашего тела. Газ крайне опасный и вообще мерзкая штука. Но не для химика. Потому что он может быть основой для получения синтетического бензина.

Группа химиков из Университета штата Делавэр под руководством Джоэла Розенталя занялась поиском катализаторов для получения СО (угарного газа) из СО2 (углекислого газа) с использованием солнечной и других видов возобновляемой энергии. Их труды увенчались успехом: удалось заменить дорогущие катализаторы на основе золота на несравненно более дешевые (разница примерно в 2000 раз), созданные на основе висмута. Висмут – металл более распространенный, чем серебро и золото, это частый побочный продукт при получении той же меди.

Пленки из стеклообразного углерода, покрытые слоем соединений висмута, превращают углекислый газ в угарный, а он идет на производство синтетического бензина, который сгорит в цилиндрах ДВС и вылетит через выхлопную трубу в атмосферу, где будет изловлен и направлен на пленки с висмутом... Вот такая сказка про белого бычка, точнее – про углекислый газ.

Транспорт на отраве

Методы утилизации углекислого газа становятся хитами сезона. Ученые изощряются как могут. Команда химиков под руководством профессора Жоржа Фредерика Фонтейна из Университета Лаваля в Квебеке, Канада, нашла уникальный способ запустить одну всем известную реакцию наоборот.

Когда сгорает метанол, то есть тот самый ядовитый спирт, от которого ослеп не один любитель бессистемной выпивки, образуются углекислый газ и вода. Химики решили сделать все наоборот – из воды и углекислого газа сделать метанол. Зачем нужна эта отрава? Метанол – это отличное сырье для химии, и кроме того, его можно добавлять в бензин.

В итоге было найдено соединение бора, называемое гидроборан, которое сделало реакцию возможной. У схемы оказалось много плюсов, с химической точки зрения она безупречна – но пока что слишком дорога: сначала надо синтезировать тот самый гидроборан, который дороже самого метанола. Одно дело, если ставится задача уничтожить углекислый газ во всемирном масштабе, на такое геройство еще можно пойти. А вот если выпускать таким образом восстановленный метанол как топливо, можно и в трубу вылететь (ведь метанол и так делают в промышленных масштабах из природного газа по всему миру). Но канадцы полны оптимизма и готовы далее искать нужные вещества, чтобы их метода стала экономически целесообразной.

Электромобили – тупиковая ветвь эволюции?

Если эксперименты уважаемых химиков войдут в практику, то произойдет настоящая революция в экологии.

Пусть и не полностью, но двигатели внутреннего сгорания будут работать на топливе, которое является, по сути, их вчерашним выхлопом. На высокотехнологичных заводах можно будет производить горючее, которое скомпенсирует выбросы старых драндулетов в странах Африки, Азии и Латинской Америки. Уровень выбросов начнет падать, и таким образом экологический ущерб будет снижен.

А вот перспективы электромобиля оказываются весьма туманными. Они могут остаться дорогими игрушками для техноэстетов, их место будет там, где недопустимо даже малейшее загрязнение окружающей среды. То есть они не исчезнут, но и не станут доминирующим классом в мире транспортных средств.

Тем временем ДВС, скорее всего, будут развиваться в направлении многотопливности: бортовые компьютеры позволят заливать в бак самое разное топливо, от чистого бензина до чистого спирта, в том числе метанола, как полученного из природного метана, так и восстановленного из углекислого газа (не важно, откуда – из сланцевых, газогидратных или классических месторождений).

Означает ли это, что прогресс отступает назад? Вопрос сложный. В начале 60-х годов считалось, что будущее авиации – за сверхзвуковыми машинами. Для этого были основания – вся предшествующая история авиации шла под лозунгом «быстрее, выше, сильнее». И когда в небо взмыли «конкорды» и Ту-144, действительно показалось, что время тихоходов, плетущихся по небесам со скоростью 700–900 км / ч, уходит безвозвратно. Что мы видим сегодня? Скорость полета не изменилась, а вот экономичность и комфорт возросли многократно.

В конечном счете для нас важно, чтобы поездка на автомобиле была удобной, экономически выгодной и безопасной. В конце 50-х годов считалось, что идеальным автомобилем может стать машина с газотурбинным двигателем. Этот двигатель имеет массу преимуществ перед поршневым ДВС, но так и не пошел в серию. И дело было даже не в повышенном расходе топлива – многие водители не могли привыкнуть к постоянному свисту в салоне автомобиля. Хотя другие водители отмечали как плюс отсутствие вибрации и тяговооруженность машины. Ну а инженеры радовались, что турбина работала на солярке, спирте, бензине, керосине и даже текиле, при этом параметры выхлопа с экологической точки зрения были лучше чем, у ДВС того времени.

Еще большие перспективы в 50-е годы связывали с автомобилем, оснащенным ядерной силовой установкой. Перспективы у такого автомобиля казались превосходными – он вообще не выделяет никаких вредных газов в атмосферу, заправляется раз в несколько месяцев, а то и лет, и может быть источников электричества для вашего дома! Даже проблема аварийности теоретически могла быть решена. И все же цена таких машин была несоизмерима с ценой любого, самого навороченного «традиционного» автомобиля. Тем более что тогда еще не говорили про глобальное потепление, и вопрос эмиссии СО2 вообще не стоял.

Возвращение героя

И тем не менее, спор между ДВС и электромотором еще не окончен. Ведь электромотор имеет массу преимуществ, если решить главный вопрос – а откуда брать необходимое ему количество электроэнергии? И тут мы возвращаемся к когда-то забытой газовой турбине. Ошибка проектировщиков 60-х была в том, что они механически соединяли турбину с трансмиссией, и режим ее работы постоянно менялся. Между тем было ясно, что наилучший режим работы – постоянное вращение на одной, оптимальной скорости.

И вот в 2010 году на парижском автосалоне компания Jaguar продемонстрировала свой новый концепт – C-Х75. Две газовых минитурбины, работающих на различном топливе, будут крутиться в самом выгодном для них режиме, питая электромоторы и буферные литий-ионные батареи. Это сейчас самая совершенная концепция, впитавшая в себя все наиболее успешные разработки. Это электрокар, для которого нет проблемы зарядки на дистанции до 900 километров. А заправить его можно чем угодно. В том числе и восстановленным из выхлопных газов топливом.

И что же – опять пришло время для фанфар? Пожалуй что нет. До массового производства этого чуда техники пока далеко, а вот биодизель второго поколения уже вовсю производится, и все больше машин переходит на природный газ. Экономика продолжает поддерживать старый новый ДВС на плаву, и если эксперименты химиков по рекуперации СО2 закончатся успешно, возможно, еще не одно поколение землян будет наслаждаться привычным урчанием моторов.