Pojazdy elektryczne mniej więcej od dekady są produkowane masowo i znajdują coraz więcej nabywców. Politycy rządzący Unią Europejską widzą w nich przyszłość motoryzacji. Jednak auta te mają jeszcze swoje wady, jak stosunkowo mały zasięg, wysoka cena i brak infrastruktury do ich ładowania. Przyjrzyjmy się jakie rodzaje elektryków są obecnie na rynku i czy do tej grupy można zaliczyć auta wodorowe.
Podstawowy podział samochodów elektrycznych opiera się na sposobie zasilania i wykorzystania silnika spalinowego i elektrycznego. Wyróżniamy:
-
BEV (Battery Electric Vehicle)
– to samochód elektryczny, który porusza się wyłącznie dzięki energii elektrycznej zmagazynowanej w akumulatorach. Nie posiada silnika spalinowego.
-
PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle)
– hybryda plug-in, czyli pojazd, który łączy w sobie silnik elektryczny i spalinowy. Można go ładować z zewnętrznego źródła prądu, co pozwala na przejechanie pewnego dystansu wyłącznie na energii elektrycznej. Dłuższe dystanse pokonuje za pomocą silnika spalinowego.
-
HEV (Hybrid Electric Vehicle)
– klasyczna hybryda, w której silnik elektryczny wspiera silnik spalinowy, co pozwala na zmniejszenie zużycia paliwa. Silnikiem spalinowym jest silnik benzynowy a rozwiązanie to wydanie ogranicza też emisję NOx.
-
EREV (Extended-Range Electric Vehicle)
– to rodzaj samochodu elektrycznego o zwiększonym zasięgu, wyposażonego w niewielki silnik spalinowy, który służy wyłącznie do ładowania akumulatorów.
-
FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) – Samochód wodorowy – auta elektryczne,
które zamiast akumulatora wykorzystują ogniwa paliwowe, które wytwarzają energię elektryczną z wodoru.
Jak działa samochód wodorowy?
W samochodzie wodorowym wodór jest przechowywany w zbiorniku pod wysokim ciśnieniem. Następnie, w ogniwie paliwowym, wodór reaguje z tlenem z powietrza, produkując energię elektryczną. Energia ta napędza silnik elektryczny, który porusza pojazdem, podobnie jak w każdym elektryku. Jedynymi produktami ubocznymi tej reakcji są ciepło i para wodna, co czyni samochody wodorowe praktycznie bezemisyjnymi. Zatem pojazdy wodorowe, w przeciwieństwie do samochodów elektrycznych BEV, są w stanie wytwarzać prąd samodzielnie, a nie czerpią go z baterii. Dzieje się to za sprawą ogniw paliwowych, które generują prąd poprzez proces odwróconej elektrolizy wody. Samochód wodorowy jest znacznie bardziej skomplikowanym urządzeniem niż auto elektryczne BEV. Jest to mała elektrownia zasilana wodorem. W autach wodorowych również jest bateria, ale zwykle 8 do 16 razy mniejsza niż w samochodach elektrycznych.
Zalety samochodów wodorowych
W porównaniu do aut BEV, samochody wodorowe oferują większy zasięg, podobny do samochodów spalinowych, co jest jedną z ich największych zalet. Jednak na rynku są już auta bateryjne osiągające podobne zasięgi tj. ok. 650 km i wraz z kolejnymi generacjami baterii, te zasięgi będą rosnąć. To co znacząco odróżnia auta BEV i FCEV jest czas uzupełnienia energii/paliwa. Tankowanie wodoru zajmuje zaledwie kilka minut, podobnie jak tankowanie samochodu spalinowego. Nie mamy tu do czynienia z ładowaniem baterii, lecz wypełnieniem zbiornika sprężonym wodorem. Do wlewu podłącza się specjalny pistolet, w którym następnie naciska się spust i czeka, aż zbiornik napełni się wodorem. Pełne tankowanie trwa od około 3 do 5 minut. Czas ładowania większości aut bateryjnych liczony jest nawet w godziny, z kolei ładowanie na tzw. szybkich ładowarkach, skrócone do kilkudziesięciu minut jest niekorzystne dla żywotności baterii, a prąd pobierany w ten sposób jest bardzo drogi.
Kolejną zaletą aut wodorowych jest to, że praktycznie nie emitują żadnych szkodliwych substancji. Efektem ubocznym reakcji zachodzącej w ogniwie jest czysta woda. Podobnie niskooemisyjne są auta BEV, ale zawsze pozostaje pytanie z jakich źródeł pochodzi prąd w baterii i jakim kosztem zostanie wyprodukowany wodór do zasilania auta wodorowego.
Mimo tych zalet, samochody wodorowe wciąż są bardzo rzadkim widokiem na ulicach, nie tylko polskich miast. Powodem są ich wysokie ceny spowodowane wysokimi kosztami produkcji, ale chyba największym problemem jest bardzo ograniczona dostępność infrastruktury. Sieć stacji tankowania wodoru jest wciąż w budowie i ich liczba jest bardzo ograniczona. W całej Europie jest ich zaledwie około 200, a w Polsce kilka.
Kolejnym problemem jest brak szerokiej oferty aut. Obecnie w Polsce można kupić praktycznie tylko dwa rodzaje aut osobowych zasilanych wodorem: Toyota MIRAI oraz Hyundai NEXO. Barierą jest też koszt wodoru. Nie jest to tanie paliwo, gdyż wyprodukowanie wodoru w sposób czysty i efektywny jest nadal drogie.
Zaletą aut wodorowych, w porównaniu do bateryjnych z pewnością jest brak zagrożeń wynikających ze skłonności baterii litowo-jonowych do gwałtownego spalania. Statystycznie częściej palą się auta spalinowe niż elektryczne, lecz specyfika pożarów baterii i trudność w ugaszeniu ogniwa stały się częstym argumentem przeciwników elektromobilności, a w mediach społecznościowych straszy się nas obrazkami płonących samochodów elektrycznych. Mimo, że wodór zgromadzony pod bardzo dużym ciśnieniem w zbiorniku auta jest gazem bardzo łatwopalnym, technologia jego tankowania i magazynowania jest bezpieczna i do tej pory nie odnotowano wypadków pożaru czy wybuchu auta wodorowego.
Ile kosztuje tankowanie samochodu wodorowego i gdzie go zatankujemy?
Wodór jest bardzo powszechnym pierwiastkiem, ale proces jego wytwarzania o klasie czystości niezbędnej do zasilania ogniw wodorowych jest nadal drogi przez jego energochłonność. Produkcja 1 kilograma wodoru wymaga około 55-70 kWh energii, co jest dość kosztowne energetycznie. Stąd cena kilograma wodoru do zatankowania auta nie jest mała.
Dopiero w czerwcu br. w Poznaniu ORLEN otworzył pierwszą publiczną stację ładowania wodorem. Cena na tej stacji to 69 zł za kilogram paliwa. Taka ilość paliwa pozwala na pokonanie około 100 km. Jeśli będziemy jechać dynamicznie to zużycie wodoru znacznie wzrośnie. Przy prędkości 120 km/h Mirai będzie potrzebować już 1,3 kilograma na każde 100 kilometrów, co przekłada się na wydatek około 90 złotych, czyli równowartość ok. 14 litrów benzyny. Nawet jeżdżąc bardzo ekonomicznie, za przejechanie 100 km zapłacimy ok. 55 zł, co stanowi wartość ok. 9 litrów benzyny.
Jazda samochodem na wodór jest też znacznie droższa niż użytkowanie samochodu elektrycznego. Koszt przejechania 100 km autem bateryjnym jest zależny od tego w jakiej cenie zakupiliśmy prąd, którym naładowaliśmy akumulator, a tutaj różnice mogą być bardzo duże i mamy spore pole manewru. Jeżdżąc autem bateryjnym możemy oszczędzać nie tylko wybierając ekonomiczny styl jazdy, ale przede wszystkim poprzez korzystanie z tanich źródeł energii. Optymalnym rozwiązaniem jest ładowanie pojazdu w domu prądem z własnej instalacji fotowoltaicznej. Wtedy koszt przejechania 100 km może zamknąć się w 20 zł. Ładując auto elektryczna na szybkiej ładowarce DC cena prądu jest wysoka i koszt przejechania 100 km autem BEV i wodorowym, może się zrównać. To jest jednak nasz wybór, gdzie i w jakiej cenie ładujemy auto elektryczne. Dla samochodów na wodór takie oszczędności nie są możliwe, ponieważ musimy tankować na dedykowanych stacjach. A stacji tych jest bardzo mało.
Jak bardzo uboga jest infrastruktura ładowania wodorem pokazuje przykład Niemiec. Jest tam najwięcej stacji w Europie, bo „aż” 105 i nadal są tam miejsca z których, aby dojechać do najbliższej stacji, trzeba pokonać 100 km w jedną stronę. Dodając dystans powrotny, sam dojazd do stacji zużyje ok. 1/3 wodoru w zbiorniku Toyoty MIRAI.
Mimo wysokich kosztów pojazdów, paliwa i infrastruktury kilka polskich miast inwestuje w publiczny transport wodorowy. Jednym z liderów jest Poznań. W zeszłym roku w stolicy Wielkopolski zaczęło kursować 25 autobusów zasilanych wodorem. Miejski przewoźnik kupuje wodór hurtowo i dzięki temu płaci ok. 46 zł za kilogram tego paliwa. Przy takiej cenie, koszt paliwa potrzebnego do przejechania 100 km przez autobus wodorowy jest niższy niż w wypadku diesla. Autobus wodorowy zużywa około 8 kg paliwa na 100 km. Dla porównania autobusy z silnikiem diesla zużywają ok. 50l paliwa na 100 km.
Wszystkie te czynniki powodują, że w Polsce obecnie jest zarejestrowanych zaledwie nieco ponad 200 aut napędzanych wodorem, z czego większość to Toyota Mirai pierwszej i drugiej generacji. Auto oferuje zasięg do 654 km. To model z segmentu E, wyceniany w wersji podstawowej na ponad 330 tysięcy złotych. Producent udziela 5 lat gwarancji lub 100 000 km na ogniwa paliwowe oraz 3 lata na cały samochód. W Polsce jeździ jeszcze ok. 40 Hyundai Nexo, których większość kupiła Grupa Polsat. Auto pozwala na przejechanie około 630 kilometrów przy średnim zużyciu energii i kosztuje również powyżej 300 tysięcy złotych.
Samochody wodorowe to obiecująca technologia, która może odegrać ważną rolę w transformacji energetycznej. Chociaż przed nimi jeszcze długa droga, postęp technologiczny i rosnące zainteresowanie tą technologią sugerują, że samochody wodorowe mogą stać się ważnym elementem motoryzacji w przyszłości. Może się jednak okazać, że technologia ta będzie najbardziej odpowiednia dla transportu publicznego, pojazdów ciężarowych, transportu kolejowego czy morskiego.
Fot. Redd F
