Samochód z napędem wodorowym. Innowacyjne rozwiązanie?

W dzisiejszych czasach transport samochodowy jest jednym z najpopularniejszych, zarówno dla ludności jak i dla firm transportowych. Rynek ten ciągle się rozwija. Produkcja samochodów jest ważną częścią przemysłu na świecie. Równie ważny jest rynek i dostępność oraz ceny paliw. Społeczeństwa coraz bardziej zwracają uwagę na ochronę środowiska, gdyż pojazdy napędzane tradycyjnymi paliwami powodują jego zanieczyszczenie. Jak rozwija się rynek samochodów z napędem wodorowym? Czy jest on przyszłością motoryzacji?

Zobacz: Tarcze hamulcowe: Kluczowe elementy układu hamulcowego i ich rola w bezpieczeństwie pojazdu

Jaki wpływ na środowisko mają samochody wodorowe?

W przeciwieństwie do samochodów spalinowych, które emitują bardzo dużo szkodliwych związków przedostających się do atmosfery, samochód wodorowy jest wybawieniem dla naszego środowiska. Zeroemisyjny napęd wodorowy to spory atut w walce z globalnym ociepleniem. Na chwilę obecną na naszych drogach w ogromnej większości można spotkać samochody napędzane silnikiem spalinowym. Komisja Europejska rozważa wprowadzenie w 2025 roku najsurowszych w historii norm emisji spalin Euro 7. Producenci samochodów z napędem spalinowym są zdania, że wejście w życie tych norm to praktycznie koniec produkcji samochodów z silnikami spalinowymi.

Nowe samochody w przyszłości mogłyby emitować tylko 30 mg NOx na km, w drugim bardziej restrykcyjnym scenariuszu tylko 10 mg/km. Dotychczasowe obowiązujące limity to 60 mg/km dla aut benzynowych oraz 80 mg/km dla diesli. Emisja tlenku węgla (CO) miałaby zostać zredukowana z 1000 mg (wzgl. 500) do 300 mg (wzgl. 100).

Samochód na wodór to przyszłość motoryzacji i świetny przykład na to, że da się stworzyć paliwo alternatywne, które pozwala cieszyć się eksploatacją podobną do aut z silnikami spalinowymi. Z tą różnicą iż samochody z napędem wodorowym nie emitują szkodliwych związków do atmosfery. Niestety, aby samochód wodorowy na stałe zagościł na naszych drogach, muszą zostać spełnione odpowiednie warunki.

Zasada działania silnika wodorowego

Silnik wodorowy to zespół napędowy, którego paliwem jest wodór. Czym jest ogniwo paliwowe? Wypełniamy zbiorniki wodorem, następnie wodór trafia do ogniw paliwowych, gdzie następuje reakcja, która polega na połączeniu jonów wodoru w anodzie z tlenem w katodzie. Tak właśnie zostaje wytworzona energia elektryczna, która z kolei trafia do akumulatora zasilającego silnik elektryczny. Przepływ elektronów pomiędzy elektrodami wytwarza energię elektryczną. Można powiedzieć, iż auto na wodór jest „elektrykiem”, tyle że niewymagającym ładowania, jak to bywa w przypadku aut na baterię. Ogniwo wodorowe to miejsce, gdzie przebiega reakcja łączenia wodoru z tlenem. Samochód z napędem wodorowym posiada bowiem własną elektrownię. Energia z ogniw wodorowych jest magazynowana. Efektem pracy ogniwa paliwowego po połączeniu wodoru z powietrzem powstaje woda i ciepło (odwrócona elektroliza wody). Wadę stanowi niska efektywność energetyczna. Straty energii pojawiają się między innymi w ogniwie paliwowym.

Dlaczego samochód wodorowy a nie elektryczny?

Podstawowe modele samochodów używające silnika elektrycznego pozwalają przejechać na jednym ładowaniu plus-minus 180 km. W porównaniu do samochodów napędzanych silnikiem spalinowym, które mogą na jednym tankowaniu, w zależności od pojemności baku, przejechać od 300 nawet do 1000 km, to wciąż słaby wynik.

Pięta achillesowa samochodów elektrycznych to czas ich ładownia. W przypadku elektryka, posiadającego baterię o pojemności 30-40 kW, wykorzystując energię elektryczną z naszych domowych gniazdek zajmie nam to przynajmniej 10 godzin. Przy niektórych modelach samochodów może to potrwać znacznie więcej nawet 30 godzin. Samochód wodorowy w porównaniu z samochodami elektrycznymi, który również jest zeroemisyjny w kwestii zasięgu funkcjonalności i obsługi góruje pod wieloma względami. Zasada tankowania samochodu wodorowego jest niemal taka sama jak u samochodów spalinowych. Podjeżdżamy pod dystrybutor i potrzebujemy dosłownie kilku minut, aby całości wypełnić zbiorniki wodorem. Nie spędzamy wielu godzin przy ładowarce, aby podładować akumulatory.

Samochód wodorowy ma także sporą przewagę nad elektrycznymi, jeżeli chodzi o zasięg. Jeden z pierwszych dostępnych na rynku modeli aut wodorowych pokonał po publicznych drogach 500 kilometrów. Są to wyniki mało realne dla samochodu elektrycznego.

Kupując auto na wodór, możemy liczyć na wszystkie możliwe profity, które przysługują posiadaczom aut bezemisyjnych; możemy korzystać między innymi z buspasów, darmowych miejsc parkingowych w centrach miast czy wjeżdżać do Stref Czystego Transportu.

Samochody wodorowe są też znacznie lżejsze od samochodów elektrycznych. Samochód na wodór posiada ogniwa paliwowe, które są znacznie lżejsze niż akumulatory. Zatankowany po korek bak wodoru waży około 5 kg, a akumulator zamontowany w samochodzie elektrycznym może ważyć nawet 700 kg. Auta na wodór są bardzo bezpieczne w eksploatacji - prawdopodobieństwo ewentualnego samozapłonu wodoru następuje przy 575 stopniach Celsjusza. Jest to o 75 stopni więcej od benzyny i 230 stopni więcej od oleju napędowego, który używany jest w autach z silnikami wysokoprężnymi.

Samochód wodorowy jest tak zaprojektowany, by w razie ewentualnego uszkodzenia zbiornika na przykład podczas stłuczki czy poważniejszego wypadku wodór ulatniał się specjalnie zaprojektowanymi ścieżkami, co zapobiega, że wodór trafi między innymi do kabiny pasażerskiej. Jednym z rozwiązań stosowanych przez producentów jest oddzielenie kabiny auta od zbiorników z wodorem. Zbiorniki wodoru są wykonane z bardzo szczelnych materiałów kompozytowych o dużo większej wytrzymałości niż stal. Powstają bowiem ze szczelnych i odpornych na temperaturę materiałów kompozytowych. Producenci auta zasilanego wodorem przeprowadzili ekstremalne próby uszkodzeń mechanicznych zbiornika.

Warunki rozwoju samochodów z napędem wodorowym

Państwo powinno zadbać o powszechną dystrybucję wodoru oraz rozbudowę odpowiednich miejsc, które umożliwiałaby tankowanie wodoru oraz pozwalały naładować akumulatory. Elektryczne auta wodorowe oraz te napędzane samym wodorem muszą mieć rozbudowaną sieć stacji do tankowania wodoru, jeśli chcemy zmniejszyć emisje szkodliwych związków do atmosfery. Na chwilę obecną Orlen zapowiedział, że wybuduje kolejne stacje, na których będzie można zatankować samochód z napędem wodorowym. Do 2030 roku ma powstać ich 100, jest to jednak nadal kropla w morzu potrzeb. Powstają kolejne instalacje do produkcji wodoru w Polsce.

Jaki jest koszt wodoru w Polsce?

W Polsce infrastruktura umożliwiająca powszechną dystrybucję wodoru, delikatnie mówiąc raczkuje, a więc określenie ceny wodoru, który wlejemy do baku, może być jedynie szacunkowe. Porównując aktualne ceny wodoru na przykład u naszych sąsiadów w Niemczech za kilogram tego paliwa zapłacimy poniżej 10 euro. Można przeliczyć, iż w Polsce zapłacilibyśmy uwzględniając cenę euro około 40 złotych za kilogram wodoru. Zatankowanie zatem zbiorników w jednym z popularnych modeli samochodów wodorowych o pojemności zbiorników 5,6 kg to koszt miej więcej 225 złotych, co jest wartością porównywalną do auta zasilanego benzyną i spalaniu w okolicach 8 litrów na 100 km.

Samochód z napędem wodorowym to pojazd przyszłości?

Zasilane napędem wodorowym zeroemisyjne auto to nadal dla większości z nas odległa przyszłość ze względu na koszt zakupu i dostęp do paliwa. Technologia wytwarzania energii jak i zbiorniki wodoru są bezpieczne. Samochód zasilany wodorem ma wady i zalety , jak każdy inny pojazd. Jednak przyszłość należy do auta wodorowego, gdyż energia elektryczna uzyskiwana za jego pośrednictwem pozwala na ochronę środowiska.

W przypadku samochodów spalinowych następuje zanieczyszczenie środowiska. Kolejne modele aut wodorowych są udoskonalane i osiągają większą moc w stosunku do poprzedniej generacji auta. Tankowanie samochodu jest bezpieczne, a ogniwa paliwowe pozwalają na uzyskiwanie sporych zasięgów.

Tekst zawiera link sponsorowany