Движение без нефти: инженеры ищут замену ископаемому топливу

Сегодня одним из ключевых кандидатов на роль универсального топлива будущего считается водород. Именно он лежит в основе большинства синтетических жидких топлив, которые можно использовать в существующих двигателях внутреннего сгорания и авиационных турбинах. Но пока такие виды топлива обходятся в пять–десять раз дороже традиционного керосина или дизеля.

По словам профессора Кевин Сивула из École polytechnique fédérale de Lausanne, главная задача инженеров — научиться дёшево извлекать водород из воды в промышленных масштабах. Его исследовательская группа разрабатывает порошковый фотоэлектролизатор — материал, который можно смешивать с водой и использовать солнечный свет для расщепления молекул воды на кислород и водород.

Сейчас технология показывает около 1% эффективности преобразования солнечной энергии, однако расчёты команды показывают, что достижение уровня в 10% уже сделает производство синтетического топлива экономически жизнеспособным. Исследователи делают ставку на органические полупроводники и дешёвые материалы, пригодные для массового производства.

Особенно остро в новых видах топлива нуждается авиация. Если легковые автомобили постепенно переходят на аккумуляторы, то дальнемагистральные самолёты, грузовики и морские суда пока практически невозможно полностью электрифицировать из-за огромных требований к плотности энергии. Именно поэтому авиакомпании активно экспериментируют с синтетическим авиационным топливом, пока добавляя его лишь в небольших пропорциях к обычному керосину.

Параллельно инженеры исследуют и другие направления: биотопливо, производство аммиака из атмосферного азота, переработку промышленных отходов и технологии повторного использования углерода. Всё это должно снизить зависимость транспорта от нефти без полного отказа от существующей инфраструктуры.

Но проблема касается не только топлива. Транспортная отрасль в целом ищет новые формы движения. Хотя футуристические ховерборды и массовые летающие автомобили остаются скорее фантастикой, некоторые проекты всё же приближают транспорт к научной фантастике.

Одним из наиболее известных направлений остаётся Hyperloop — развитие идеи швейцарского проекта Swissmetro, предложенного ещё в 1980-х годах. Концепция предполагает движение капсул в трубах с пониженным давлением воздуха. Компания Swisspod уже испытывает прототипы в США, а инженеры рассматривают подобные системы и для грузовых перевозок.

Серьёзные изменения происходят и в морском транспорте, который остаётся одним из крупнейших источников загрязнения атмосферы. Новые проекты контейнеровозов оснащаются жёсткими парусами и аэродинамическими крыльями, снижающими расход топлива. Одновременно развивается электрический водный транспорт на подводных крыльях — фойлах.

В авиации внимание сосредоточено на сверхлёгких композитных материалах, электрических самолётах и автономных летающих такси. Возрождается даже интерес к дирижаблям: французская компания Flying Whales разрабатывает гигантские грузовые воздушные суда для перевозки тяжёлых грузов без строительства дорог.

Несмотря на множество перспективных проектов, транспортная революция идёт значительно медленнее, чем ожидали футуристы XX века. Инженеры всё чаще приходят к выводу: в ближайшие десятилетия человечество скорее будет модернизировать существующие системы и менять топливо, чем создавать полностью новые виды транспорта.