59k
Czysta woda zamiast spalin. Dlaczego jeszcze nie jeździmy samochodami na wodór?
Samochody z napędem wodorowym, które coraz częściej widzimy na polskich ulicach, są tak samo ekologiczne jak elektryczne, ale dysponują większym zasięgiem, ich czas tankowania jest nieporównywalnie krótszy, a efektem ubocznym ich działania jest czysta woda. Dlaczego więc nie zostawiły jeszcze konkurencji daleko w tyle?
Pojazdy napędzane wodorem to tak naprawdę elektryki, które wytwarzają prąd, korzystając z wodoru. W ich silnikach zachodzi szereg reakcji, których ostatecznym efektem jest woda. Żadnych spalin, żadnego dymu.
Energia elektryczna, którą są napędzane, powstaje wskutek rozdzielenia wodoru na jony przy użyciu elektrody dodatniej i ujemnej. Pomiędzy nimi znajduje się warstwa blokująca przepływ elektronów. Wodór ze zbiornika napotyka elektrodę dodatnią, która powoduje jego podział na jony dodatnie i ujemne. Atom wodoru bez elektronu przedostaje się przez barierę i dociera do elektrody ujemnej, gdzie czeka na niego tlen z powietrza. Elektron natomiast po zewnętrznym obiegu przedostaje się silnika, tym samym go napędzając.
Podczas testów do zbiorników z wodorem strzelano z broni palnej. Przeszły te ekstremalne próby pomyślnie!
To nie wybuchnie?
Jednym z powodów, które mogłyby wpłynąć na spowolnienie rozwoju tych technologii, są wątpliwości dotyczące bezpieczeństwa ogniw wodorowych, magazynowania wodoru i powszechna wiedza, że jest to substancja łatwopalna. Te wątpliwości łatwo można rozwiać.
W samochodach na wodór wykorzystuje się silniki działające przy niższych temperaturach – do 250 stopni Celsjusza. Temperatura, w której możliwy jest samozapłon wodoru, wynosi aż 575 stopni i jest znacznie wyższa niż temperatury samozapłonu innych paliw. Jeżeli nawet dojdzie do jakiegoś zapłonu, to wodór jako lekki pierwiastek unosi się w powietrzu i nie sprzyja rozprzestrzenianiu się ognia.
Kolejną istotną kwestią jest magazynowanie wodoru. Poza specjalistyczną infrastrukturą stacji tankowania, duży nacisk kładzie się także na jak najwyższą jakość zbiorników wewnątrz pojazdów. Te na pokładzie Toyoty Mirai, jednego z najnowszych samochodów z napędem wodorowym, nie tylko są oddzielone od pasażerów specjalną konstrukcją, ale także sprawdzane pod kątem odporności na różne uszkodzenia.
Photo by Samara Doole on Unsplash.
Niewiele ponad 20 złotych na 100 kilometrów to koszty jazdy niższe niż choćby w poczciwej Toyocie Yaris.
Cena, która odstrasza?
Dostępna na rynku Toyota Mirai jest droższa od najdroższej wersji Tesli Model 3 i tańsza od najtańszej Tesli S – kosztuje około 300 tys. złotych. Czy to cena, która odstrasza? W polskich warunkach raczej tak, tym bardziej, że samochody te nie są jeszcze dostępne z drugiej ręki. Jednak w innych krajach, zwłaszcza takich, w których rząd dopłaca kierowcom decydującym się na ekologiczne rozwiązania, cena przestaje być zaporowa.
Koszty użytkowania takich pojazdów również nie są przerażające. Pojemność zbiorników na wodór podaje się w kilogramach, a nie – tak, jak ma to miejsce w przypadku innych paliw – litrach. Tutaj posiłkujemy się wyliczeniami producenta – na 100 km Toyota miałaby spalić niecały kilogram wodoru. Zbiornik o pojemności 5,5 kilograma wodoru ma wystarczyć na przejechanie około 500-600 kilometrów. Cena kilograma wodoru? W Niemczech niecałe 10 euro, co pozwala mieć nadzieję na to, że w Polsce cena wyniosłaby około 40 złotych.
Inne źródła twierdzą, że Toyota Mirai ma spalać około 0,5 kilograma wodoru na 100 km. To o połowę mniej, niż deklaruje producent. Taka ilość pozwala na przejechanie tysiąca kilometrów za około 220 złotych.
Aby wyjaśnić, dlaczego jeszcze nie jeździmy autami na wodór wcale nie trzeba się jednak uciekać do teorii o paliwowym lobby, które zwęszywszy realną konkurencję blokuje rozwój tej technologii. Kolejnym – i zdaje się najważniejszym – powodem jest cena. Nie cena, którą musi zapłacić pojedynczy konsument, a cena, którą płacą dostawcy najnowszych technologii. Dystrybutor wodoru na stacji paliw kosztuje kilkadziesiąt razy więcej niż dystrybutor paliwa i kilkanaście razy więcej niż stacje ładowania pojazdów elektrycznych.
Obecnie w Polsce nie ma jeszcze ogólnodostępnych stacji paliw wodorowych. Te, które już powstały, należą do prywatnych przedsiębiorców i zaopatrują konkretne firmy, np. Polsat. Do końca 2022 roku Orlen ma wybudować 11 stacji wodorowych – to zaledwie połowa tego, co znajdziemy w średniej wielkości mieście i nie ma się co łudzić, że zaspokoją one potrzeby rozwijającej się grupy użytkowników samochodów wodorowych. Nie sprawią też, że ktoś uzna takie rozwiązanie za wygodne.
Podobnie sprawa wygląda w USA. Dotychczas otwarto tam 45 takich stacji, z czego aż 43 na terenie jednego stanu – Kalifornii.
Obecnie w Polsce i na świecie głównymi użytkownikami sieci wodorowych są korporacje, które korzystają z nich w konkretnych miejscach i w zorganizowany sposób. Dlatego też nie przeszkadza im słabo rozwinięta infrastruktura.
Z wodoru zamierza korzystać polski miliarder Zygmunt Solorz-Żak. Jego plan zakłada pozyskiwanie wodoru ze spalania biomasy, a więc z ekologicznego źródła energii. W tym celu zakupił nie tylko elektrolizer (narzędzie do pozyskiwania wodoru), ale także urządzenia pozwalające zbudować łańcuch dostaw i stacje tankowania. Wodór jego produkcji ma być wykorzystywany w autobusach komunikacji zbiorowej i 40 Toyotach Mirai zamówionych na potrzeby jednej ze spółek Solorza.
Photo by Maximalfocus on Unsplash.
Żeby samochody na wodór były ekologiczne, trzeba dokonywać elektrolizy za pomocą czystej energii ze źródeł odnawialnych.
Napęd wodorowy to zabawa stanem skupienia
W samochodach na wodór stosowane są silniki niskotemperaturowe. Ich zaletą – i czynnikiem kluczowym przy zasilaniu pojazdu – jest to, że w przeciwieństwie do wysokotemperaturowych cała ich moc dostępna jest od razu. Ich wadą – to, że potrzebują niemal idealnie czystego wodoru.
Wodór pozyskuje się w procesie elektrolizy, a energię z niego w samochodzie – w procesie odwróconej elektrolizy. Czyli zużywamy prąd, aby z wody uzyskać wodór, który później z powrotem zamienimy w prąd. Po drodze energię wytraca się jednak na wielu etapach. Bilans transportu wodoru i obukierunkowych działań na linii wodór – prąd jest taki, że napędzamy samochód przy wykorzystaniu około 40 proc. energii, którą poświęciliśmy na wyprodukowanie wodoru.
Problem w tym, że energia elektryczna jest kosztowna, nie jest stuprocentowo czysta, a zasoby wykorzystywane przy jej produkcji nie są nieograniczone.
Photo by Shaun Dakin on Unsplash.
Producentom aut wodorowych brakuje reprezentanta w rodzaju Tesli.
Wodór to technologia, która potrzebuje czasu
Elektryki są częściowo winne temu, ze wodorowe auta jeszcze się nie rozwinęły – choćby dlatego, że obie koncepcje zaczęły wchodzić na rynek i zyskiwać rozgłos mniej więcej w tym samym czasie. Samochody elektryczne, jako tańsze i wygodniejsze (oczywiście nie we wszystkich aspektach), stały się bardziej popularne.
Problemem z samochodami na wodór jest również to, że nie mają one swojego charakterystycznego przedstawiciela. Wśród elektryków jest nim znana wszystkim Tesla, której twarzą jest charyzmatyczny i ekscentryczny Elon Musk. Tesla ma dobrze znaną, szeroką ofertę samochodów i swoje miejsce w popkulturze. Czyli to, czego póki co samochodom na wodór brakuje, chociaż i na to znajdzie się ratunek.
Najpopularniejszym przedstawicielem 'wodorowców’ jest Toyota Mirai. Niedługo dołączy do niej kolejny ciekawy model: w 2022 roku BMW wypuści wodorową i5 – nową odsłonę znanego wszystkim dobrze SUV-a. Poza nimi, w tym segmencie angażują się także Hyundai i Honda. Być może to moment, w którym infrastruktura zacznie się poprawiać, zapotrzebowanie na samochody wodorowe zwiększać, a producenci śmielej wkroczą w segment aut wodorowych dla przeciętnego konsumenta?
Widać szanse na to, że wraz z rozwojem technologii nastąpi zwrot w kierunku samochodów z napędem wodorowym. Najpierw firmy, a następnie klienci indywidualni.
Zdjęcie główne: Unsplash.com
Tekst: Michał Szyndler
