На протяжении всего XX века человечество пере­двигалось на машинах, используя бензин. Целое столетие ничто не могло сломить гегемонию этого вида топлива и вытеснить его из авто­мобилей. Однако идея альтер­нативных видов топлива никуда не исчезла, а на заре XXI века проекты более дешёвых и экологи­чески чистых источников энергии начали всерьёз интересо­вать не только инженеров-фантазёров, но и гигантские автоконцерны.

Даже идея автомобиля, работающего на воде, не отброшена человеком раз и навсегда, хотя шансы на воплощение такой задумки оцениваются учёными не выше, чем вероят­ность создать вечный двигатель. Что же тогда говорить о других, более приземлённых и практичных вариантах — от биологи­ческого топлива и электри­чества до солнечной энергии и воздуха. Многие из них уже конкури­руют с ископаемым топливом на автомобильном рынке.

Конечно, нефть всё ещё дешевле и привычнее. Но это не значит, что так будет всегда. Собрали семь вариантов топлива (реали­стичных и не очень), на которых мы станем ездить в будущем без нефти.

Плюсы: полное отсутствие вредных выбросов

Минусы: сложность перевозки и хранения водорода для заправок, трудоёмкость получения топлива

Когда будем ездить: через 60 лет

Машины на водородном топливе — концепция, которая давно пытается занять нишу в автомо­бильной индустрии. Водородный двигатель внутреннего сгорания более двух веков назад, в 1806 году, придумал французский изобре­татель Франсуа Исаак де Риваз. По нынешним меркам принцип его был прост: смесь, состоящая из водорода и кислорода, поджигалась в цилиндре искрой, и это заставляло двигатель работать. Совсем как в случае с обычными ДВС, функцио­нирующими на бензине.

За прошедшее с 1806 года время концепция водородного двигателя сделала большой шаг вперёд. Сегодня, чтобы привести авто­мобиль в движение, жечь водород в камере сгорания не нужно. Современные машины работают при помощи так называемых топливных элементов, которые в результате химической реакции синтезируют из водорода ток. Ток, в свою очередь, накапли­вается в аккуму­ляторах и приводит машину в движение. В качестве единствен­ного продукта переработки такого мотора остаётся вода. Получается, что водород здесь пред­ставляет собой даже не топливо, а вид хранения энергии.

Концепты автомобилей на водороде есть у многих автопроиз­водителей, но примеров выпуска таких машин в продажу крайне мало. Так, после более чем 20 лет разработок Toyota выпустила на рынок водородную модель Mirai; Honda построила сразу две машины – FCX Clarity и её последова­тельницу Clarity Fuel Cell. Собственные водородные модели в разное время продавали Mercedes-Benz, BMW и Hyundai.

Водород пока дороже традиционного топлива, он довольно опасен в использо­вании. Инфра­структура для заправки таких машин даже в продвинутых странах находится в зачаточном состоянии. Именно поэтому водородные машины пока так и не заполонили стоянки во дворах.

Плюсы: огромные запасы, чуть менее значительный ущерб для окружающей среды, наличие технологий 

Минусы: исчерпаемость природного газа, загрязнение воздуха, опасность при транспортировке, неразвитость заправочной сети, негативный имидж

Когда будем ездить: через 5–10 лет

В краткосрочной перспективе природный газ можно назвать главной альтер­нативой традици­онному топливу. Существуют два основных вида газа, которые сегодня активно используются на дорогах: природный газ, он же метан, и нефтяной газ, который ещё называют пропан-бутановой смесью. Первый добы­вается прямо из земли, второй является результатом производства нефти. Перс­пективы пропан-бутана не очевидны: поскольку его получают при работе с нефтью, то сокращение этой отрасли в будущем ставит под вопрос и производство пропан-бутана.

Зато метан — вполне перспективный вид авто­мобильного газа. Тем более что его запасы в несколько раз превышают запасы нефти. Выбросы угле­кислого газа у автомобиля на метане почти в три раза меньше, чем у машины на бензине. Выхлопы газового транспорта не содержат сажу и соединения серы, что позволяет такому топливу загрязнять воздух в девять раз меньше, а для перевода машины на этот вид топлива не требуется серьёзных переделок. Однако бензин пока всё ещё привычнее и безопаснее, да и инфра­структура традици­онных АЗС развита значительно лучше, чем «газовых».

Плюсы: возможность быстро адаптировать двигатели, простота в выращивании и использовании, безопасность перевозки

Минусы: голод из-за сжигания продовольствия, использование плодородных земель, выделение углекислого газа, вырубка леса

Когда будем ездить: через 15–20 лет

Биологическое топливо производят из раститель­ного сырья. Самые распро­странённые виды биотоплива для авто­мобилей — биоэтанол и биодизель. Для получения первого используют кукурузу или сахарный тростник, для создания второго — рапс, сою, пальмовое, расти­тельное или кокосовое масло.

Существует и более интересное сырьё для производ­ства биотоплива — водоросли. Получаемое на основе водо­рослей топливо относят к биотопливу третьего поколения. Это означает, что для его производ­ства подойдёт непригодная для выращи­вания пищевых растений земля. Всё, что нужно, это создать специальные резер­вуары, где водоросли могли бы расти, а затем обеспечить им есте­ственный свет, температуру и углекислый газ.

Минусы, разумеется, присутствуют и здесь. Некоторые специалисты считают, что производство биотоп­лива несёт реальную угрозу продоволь­ственной безопас­ности челове­чества и может привести к голоду. Есть мнение, что производство биологи­ческого топлива способ­ствует ускорению измене­ния климата, поскольку само выращи­вание кукурузы, рапса или получение пальмового масла и выделение при этом парнико­вого газа в совокуп­ности превышает эффект от сокращения использо­вания нефте­продуктов. 

Другая проблема: во многих странах под плантации для разведения «биотопливных» культур быстрыми темпами вырубают леса.

Всё это не мешает некоторым компаниям делать на биотопливо ставку. Например, Mazda поддерживает несколько проектов по разработке биотоплива на основе водорослей — компания намерена к 2040 году сделать его главным видом топлива на своих машинах.

Плюсы: бесконечный источник энергии, абсолютная возобновляемость ресурсов

Минусы: малая производительность и мощность моторов, зависимость от погоды, необходимость дорого­стоящих технологий и редких материалов для изготов­ления солнечных панелей

Когда будем ездить: через 80 лет

Солнце — «самый возобновляемый» из возобнов­ляемых источников энергии. Солнечные батареи давно применяют в качестве способа накап­ливать солнечную энергию и превращать её в электри­чество. До массового использо­вания такой энергии на машинах человек пока не дошёл, но, возможно, именно солнечный свет станет той самой энергией будущего, на которой поедут транспортные средства.

В мире существуют концепты таких машин. Один из них — автомобиль Lightyear One, представ­ленный в 2019 году. Это пятиместный автомобиль, работающий на солнечной энергии. Создатели машины, нидер­ландский стартап Lightyear, намерены начать коммер­ческое производство в 2021 году.

По данным исследовательской компании Transparency Market Research, мировой рынок авто­мобилей на солнечной энергии в 2020 году составит $1 млрд. По автомо­бильным меркам это небольшая сумма, но над проектами в этой совсем молодой области, помимо Lightyear, работают Audi, Toyota, Ford, Mahindra, GM, Venturi и другие автопроизво­дители. А главные препят­ствия в развитии таких технологий — эффектив­ность батарей, которой пока не хватает для того, чтобы обеспечить энергией большой автомобиль, и дороговизна самих батарей.

Плюсы: экологичность, полное отсутствие вредных выбросов

Минусы: низкий КПД, сложность в проектировании и изготовлении, отсутствие воспроизводимых технологий

Когда будем ездить: через 100 лет

В качестве топлива для автомобиля вполне можно исполь­зовать обычный воздух. В XIX веке транспорт с пневмати­ческим мотором был распро­странённым явлением. Их устанав­ливали на машины и даже локо­мотивы: сжатый воздух хранился в специальных баллонах, откуда через распреде­лительную систему попадал в мотор. Главный минус такого метода — низкая эффектив­ность. На долгие поездки «полного бака» не хватит.

Тем не менее, это не мешает автопроизво­дителям время от времени разраба­тывать экспери­ментальные образцы «воздухо­мобилей». В 2011 году работающий на сжатом воздухе автомобиль пред­ставила Toyota. Его запас хода составлял три километра. Другой прототип в 2012 году презенто­вала индийская Tata Motors – трёхколёсный Tata Airpod мог проехать на одном баллоне уже свыше 200 км.

В 2014 году концепт гибридной силовой установки, работающей на сжатом воздухе, пред­ставил и француз­ский концерн PSA Peugeot Cirtoen. Автомобиль, использующий такую установку, мог до 80 процентов времени пере­двигаться только за счёт воздуха. Технологию планиро­валось довести до серийного приме­нения к 2016 году, однако «воздушные» машины пока так и не появились.

Плюсы: позитивный имидж, высокая эффективность, отсутствие выбросов непосредственно от машин

Минусы: нехватка зарядных станций, ущерб для окружающей среды при добыче кобальта и лития для аккумуляторов и производстве электричества

Когда будем ездить: через 2–3 года

Электромобили и электромоторы — пожалуй, ключевой на сегодняшний день реальный конкурент двига­телям внутреннего сгорания. Редкий автопроиз­водитель в наши дни не занимается созданием машин, работающих на электри­честве: от Tesla, которая делает исключительно электро­мобили, до BMW, Renault, GM, Porsche, Nissan, Hyundai, Kia и многих других марок, которые предлагают покупателю электриче­ские модели в качестве альтернативы ДВС или гибридам.

Подстроился под тенденцию даже автоспорт – лаборатория, в которой десяти­летиями авто- и мотопроиз­водители тестируют перс­пективные новинки. Всё больше гоночных серий, от гонок на болидах с открытыми колёсами до классического ралли и мотоспорта в той или иной форме внедряют электромоторы.

Одновременно всё больше стран включают в свои стратеги­ческие планы переход на электро­мобили, а, например, Норвегия намерена к 2025 году целиком отказаться от продажи на своём рынке машин с ДВС. 

Однако вопросов к электромобилям тоже много: как произвести столько электричества безвредно для планеты, где взять столько аккумуляторов и — самое важное — как их затем утилизировать? 

Плюсы: экологичность, простота в использовании

Минусы: неразвитость технологий, недостаточная эффективность, отсутствие глобальных инвестиций

Когда будем ездить: через 130 лет

В самом начале прошлого века автомобили с паровыми двигателями занимали собственную и довольно большую нишу на автомо­бильном рынке. Около половины машин того времени в США ездили на пару. На таких машинах устанавли­вались рекорды скорости на земле. Но затем появился Генри Форд, решивший использовать на своих машинах не паровой мотор, а новинку того времени — двигатель внутреннего сгорания. Это навсегда изменило ход истории, а паровые двигатели канули в лету — против ДВС у них шансов не было.

Но вот прошло более 100 лет, и паровые двигатели вновь начинают интере­совать инженеров и автопроиз­водителей, а ДВС рискует остаться пережитком прошлого. Примеров возрожда­ющегося интереса к паровым двигателям немало. Так, ещё в девяностых компания Enginion AG — дочернее предприятие Volkswagen — занималась разра­боткой современного парового двигателя, который можно было бы применять на автомобилях, и добилась неплохих успехов. Позднее компания Cyclone Technologies представила функциони­рующий на пару двигатель, способный выдавать около 100 л.с.

На сегодняшний день ни один из проектов по разработке парового мотора для современных машин близко не подобрался к уровню прото­типов. Но кто знает, возможно, именно пар станет новой действитель­ностью для автомобилей в «постнефтяную» эпоху.

Иллюстрация на обложке: Павел Седов