Elektryczny samochód stał się dla wielu z nas synonimem nowoczesnej motoryzacji. Czy aby na pewno tak jest, czy nie ma innych rozwiązań? Opublikowane w kwietniu 2023 roku rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2023/851 […] w odniesieniu do wzmocnienia norm emisji CO₂ dla nowych samochodów osobowych i dla nowych lekkich pojazdów użytkowych, wymusza w praktyce na producentach zaprzestanie wytwarzania do 2035 roku tzw. samochodów emisyjnych. Zatem, co w zamian? Dzisiaj oczywistym rozwiązaniem jest samochód z napędem elektrycznym. Nie będę w tym artykule poruszał zagadnień związanych z takimi autami, ponieważ są one dość dobrze opisane w mediach. Chcę tu skupić się na innym, mniej znanym rozwiązaniu, jakim jest samochód o napędzie wodorowym.

Zalety i wady

Istnieją dwie technologie samochodowych napędów wodorowych: spalanie wodoru (ICE) i elektryczne ogniwa wodorowe (FCEV). Bezpośrednie spalanie wodoru w silniku spalinowym (na podobnej zasadzie jak spalanie np. gazu ziemnego) to technologia znajdująca się wciąż w fazie rozwojowej, mimo że próby z nią związane trwają już od blisko 20 lat. Obecnie badania nad uwodornieniem silnika spalinowego prowadzi wielu producentów motoryzacyjnych jak: Toyota, Ford, Deutz czy amerykański Cummins. Temu ostatniemu udało się zmodyfikować 15 litrowy silnik przystosowany do spalania CNG — do wodoru, bez utraty jego sprawności. Druga technologia to zastosowanie w pojazdach z silnikami elektrycznymi energii z ogniw wodorowych.

Zalety samochodów na wodór:

• Duży zasięg (około 500 km na jednym ładowaniu).
• Szybkie tankowanie (około 5 minut).
• Zeroemisyjność.
• Małe akumulatory (użycie mniejszej ilości litu).
• Mniejsza waga całkowita pojazdu (pełny bak wodoru to tylko 5 kg).

Wady samochodów na wodór:

• Niska efektywność energetyczna (szacunkowo 38 % w porównaniu z 73% dla aut elektrycznych i 15-20% dla aut spalinowych).
• Brak infrastruktury (jedna ogólnodostępna stacja w Polsce, inne w planach).
• Cena samochodu (około 330 000 zł).
• Wielkość samochodu (musi dodatkowo zmieścić ogniwa elektryczne).
• Wysoki koszt uzyskania wodoru.

Warto zwrócić uwagę, że przy spokojnej jeździe Toyoty Mirai zużycie wodoru kształtuje się w granicach 0,9 kg na100 km. Biorąc pod uwagę powyższe dane, gdy cena 1 kg wodoru wynosi 69 zł, to koszt przejechania 650 km (jedno tankowanie) wyniesie nieco ponad 400 zł.

Jak to działa?

Ogniwa wodorowe służą do wygenerowania energii elektrycznej i zasilania nią elektrycznego silnika. Energia elektryczna powstaje w procesie znanym nam od ponad 200 lat, a jest nim odwrócona elektroliza wody.

W największym skrócie wygląda to tak: podjeżdżamy na stanowisko tankowania pod dystrybutor (podobnie jak dla tankowania LPG) i napełniamy zbiornik wodorem. Następnie:

1. Wodór trafia do ogniw paliwowych.
2. Jony wodoru przechodzą przez polimerową membranę w stronę anody.
3. W ogniwach następuje reakcja, polegająca na połączeniu jonów wodoru (protonów) w anodzie z tlenem w katodzie.
4. Po połączeniu wodoru z tlenem z powietrza, powstaje woda.

Przepływ elektronów pomiędzy elektrodami wytwarza energię elektryczną, napędzając silnik elektryczny i ładując akumulator

Schemat budowy alkalicznego ogniwa paliwowego

 

 

1 – wodór, 2 – przepływ elektronów, 3 – ładowanie (odbiornik energii), 4 – tlen, 5 – katoda, 6 – elektrolit, 7 – anoda, 8 – woda, 9 – jony hydroksylowe

Tankować, ale gdzie?

Dostępne na polskim rynku samochody z napędem wodorowym to Toyota Mirai II i Hyundai Nexo. Niestety są to drogie auta  — kosztują około 300 000 zł. Jeśli już zdecydujemy się na zakup, staniemy przed kolejnym wyzwaniem — gdzie zatankować?

Projekt Polskiej Strategii Wodorowej w Polsce do 2025 roku zakłada budżet na rozwój infrastruktury wodorowej w wysokości 2 miliardów złotych, w ramach którego mają powstać 32 stacje w największych aglomeracjach miejskich. Pozwoli to na bezproblemowe przemieszczanie się samochodem z napędem wodorowym po całej Polsce.

Według Ministerstwa Klimatu i Środowiska rozmieszczenie stacji tankowania wodorem może wyglądać następująco (mapka). Uwzględniono 34 lokalizacje stacji, 8 startowych węzłów miejskich i założono podstawowy warunek, że dopuszczalna odległość między stacjami tankowania nie może przekroczyć 200 km.

Pierwszą ogólnodostępną stację tankowania wodorem w Polsce otworzono we wrześniu 2023 roku w Warszawie. Jej właścicielem jest spółka PAK-PCE, natomiast Orlen jeszcze w 2023 roku udostępni cztery stacje: w Krakowie, Katowicach, Poznaniu i Włocławku. W planach jest budowa kolejnych siedem: w Wałbrzychu (do 2024 roku), a w Bielsku-Białej, Gorzowie Wielkopolskim, Krakowie, Pile i Warszawie do połowy 2025 roku. Poza Orlenem inwestorami w sieć stacji chcą być także:

• Przedsiębiorstwo Komunikacji Metropolitalnej (Śląsk),
• PAK-PCE Stacje H2,
• Polenergia Elektrociepłownia Nowa Sarzyna,
• Promet-Plast.

Na terenie Europy działają już 163 stacje wodorowe, kolejne 46 jest w budowie.

Europejskie Stowarzyszenie Producentów Samochodów (ACEA), skupiające 14 największych producentów samochodów osobowych, dostawczych, ciężarowych i autobusów, ocenia, że do 2025 roku w Europie powinno powstać co najmniej 300 stacji tankowania wodorem, a do 2030 roku co najmniej 1000. Proponowane rozlokowanie stacji znajduje się na mapkach poniżej.

Kierunek zmian rozwoju branży automotive jest czytelny, warto więc rozważyć, czy kupując nowy samochód nie poczekać i zamiast elektryka wybrać wodorowca.

Niezależnie od decyzji, życzę Państwu, abyśmy jak najszybciej przesiedli się do bezemisyjnych samochodów i wspólnie zadbali o środowisko.

autor: Dr inż. Adam Górniak – wieloletni manager w branży automotive, szkoleniowiec i konsultant

Wykaz źródeł:
https://www.gov.pl/web/klimat/rozpoczely-sie-konsultacje-publiczne-projektu-polskiej-strategii-wodorowej
https://www.gov.pl/web/klimat/propozycja-rozmieszczania-ogolnodostepnej-infrastruktury-ladowania
https://www.toyota.pl/porady/silnik-wodorowy-fakty-mity
https://www.acea.auto/figure/interactive-map-truck-hydrogen-refuelling-stations-needed-in-europe-by-2025-and-2030-per-country/
https://ceenergynews.com/hydrogen/orlen-signs-eu-deal-for-new-hydrogen-stations-in-poland/
https://motofocus.pl/elektromobilnosc/108251/wodor-w-motoryzacji-mozliwosci-i-ograniczenia
https://www.cummins.com/engines/hydrogen
https://devil-cars.pl/blog/samochod-na-wodor-jak-dziala-ile-kosztuje

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej nt. Napędów wodorowych lub zdecydowałeś się podjąć z nami współpracę skontaktuj się

z nami! Poniżej znajdziesz dane kontaktowe naszego eksperta: 

Bartłomiej Szybecki
Key Account Manager
+48 884 311 422
bartlomiej.szybecki@sgpgroup.eu