Elektryfikacja pojazdów jest ważnym elementem współczesnych działań mających na celu ochronę środowiska i zmniejszenie skutków zmian klimatycznych. W ostatnich latach coraz większą popularnością cieszy się również technologia wodorowa, która oferuje alternatywę dla samochodów elektrycznych. Czy warto zastanowić się nad tym rozwiązaniem i czy samochody na wodór mają szansę zdobyć rynek motoryzacyjny?
Wodór jest jednym z najczęściej występujących pierwiastków w przyrodzie i jednocześnie doskonałym nośnikiem energii. Niestety, w środowisku nie występuje w czystej postaci, więc musi być wyprodukowany z innych związków, takich jak gaz ziemny, woda czy biomasa.
Ogniwa paliwowe zasilane wodorem, które umożliwiają produkcję energii bezpośrednio w samochodzie, mogą stanowić alternatywę dla baterii w pojazdach elektrycznych. Warto zaznaczyć, że samochody na wodór nie są nowością w branży motoryzacyjnej. Pierwsze modele produkowane seryjnie pojawiły się już 15 lat temu. Niemniej jednak, wciąż są one czymś nietypowym na rynku.
Wodorowy potencjał
Technologia wodorowa nie ogranicza się jedynie do samochodów osobowych. Na całym świecie jest już stosowana (lub będzie wkrótce stosowana) w statkach, samolotach, ciężarówkach, autobusach miejskich, pociągach oraz wózkach widłowych. Jak to działa w przypadku samochodów? Po zatankowaniu wodór trafia do ogniw paliwowych, gdzie jest wykorzystywany do zasilania. W wyniku reakcji, które zachodzą w tych ogniwach (łączenie jonów wodoru w anodzie z tlenem w katodzie), powstaje energia elektryczna, która jest przekazywana do akumulatora. Można by powiedzieć, że samochód na wodór jest rodzajem “elektryka”, ale z bardziej efektywnym magazynem energii w postaci zbiorników wodorowych. Samochody na wodór posiadają również cechy konwencjonalnych samochodów benzynowych, z tą różnicą, że paliwo można samodzielnie produkować, korzystając z powszechnie dostępnych modułów fotowoltaicznych. W praktyce wodór pełni rolę nośnika energii w pojeździe, umożliwiając gromadzenie i dostęp do niej.
Czysta energia?
Jednym z ważnych atutów tego rozwiązania jest możliwość pozyskiwania wodoru z czystych, przyjaznych dla środowiska źródeł, co czyni je komplementarnym wobec wszystkich źródeł energii odnawialnej. Dodatkowo, technologia ta nie generuje emisji spalin, co sprawia, że pojazdy wodorowe są ekologicznym rozwiązaniem. Co ciekawe, jedynymi produktami ubocznymi pracy ogniw paliwowych są ciepło i woda. Kolejnym korzyścią jest wysoka wydajność – jedno tankowanie trwające zaledwie kilka minut pozwala samochodowi na wodór przejechać około 1000 km, czyli cztery razy więcej niż pojazd elektryczny po pełnym naładowaniu, które zwykle trwa znacznie dłużej niż tankowanie samochodu wodorowego.
Przejdźmy teraz do wad. Po pierwsze, istotna część wyprodukowanej energii w procesie konwersji jest tracona. Po drugie, metoda pozyskiwania czystego wodoru przez odwróconą elektrolizę wody wymaga dużej ilości energii i może być kosztowna. Jednakże, z uwzględnieniem przyszłych kierunków rozwoju technologii wodorowych, możliwe jest wykorzystanie nie tylko energii elektrycznej, ale także cieplnej, co może prowadzić do całkowitej efektywności na poziomie niemalże 98% w ogólnym bilansie.
Czy to się opłaca?
Rozwiązaniem problemu finansowo opłacalnego i ekologicznego czerpania energii koniecznej do przeprowadzenia procesu elektrolizy wody jest pozyskiwanie jej z odnawialnych źródeł. I tu dochodzimy do kluczowej kwestii.
– Zielony wodór rzeczywiście może być ważny w kontekście kryzysu klimatycznego i energetycznego, stanowiąc ciekawą, przyjazną dla środowiska alternatywę dla gazów kopalnianych. Jednak warunkiem właściwego wykorzystania tego potencjału jest opracowanie i wdrożenie odpowiednich technologii, które umożliwiałyby jego bezemisyjne, niedrogie, szybkie i wydajne pozyskiwanie na dużą skalę – podkreśla Grzegorz Pytynkowski, CEO Centrum Badań i Rozwoju Technologii dla Przemysłu, jednostki badawczej, która wprowadziła na rynek polski i światowy wiele przełomowych rozwiązań, również w dziedzinie motoryzacji.
Kolejną barierą jest fakt, że póki co stacji do tankowania wodoru jest jak na lekarstwo. W ciągu kilku lat ich liczba w Polsce ma jednak wzrosnąć do kilkudziesięciu, mimo, że pojazdy na wodór stanowią zdecydowaną mniejszość na polskich drogach. W 2021 r. było ich zaledwie 78*.
Niektórzy mają też wątpliwości związane z łatwopalnością wodoru – pada wówczas pytanie o bezpieczeństwo. Obawy są nieuzasadnione, ponieważ wodór jest kilkanaście razy lżejszy od powietrza i szybko ulatuje. Paradoksalnie większym zagrożeniem jest tradycyjna benzyna czy gaz LPG. Współczesne instalacje wodorowe są szczelne i odpowiednio zabezpieczone.
Czy wodór jest pierwiastkiem przyszłości?
Trudno jednoznacznie wskazać, w jakim kierunku będzie dalej ewoluował rozwój motoryzacji w aspekcie ekologicznych rozwiązań i czy auta na wodór wyprą klasyczne „elektryki”, czy też jedne i drugie będą funkcjonowały równolegle. Z pewnością szukanie i doskonalenie rozwiązań sprzyjających ochronie środowiska jest dobrą drogą. Być może ostatecznie wodór odegra jednak większą rolę w ogrzewaniu niż w samej motoryzacji. Czas pokaże.
– Patrząc szerzej, w długofalowej perspektywie technologia wodorowa mogłaby być ważnym aspektem budowania niezależności energetycznej w kraju. Polska ma duży wodorowy potencjał. Na razie przed nami jednak niełatwa droga związana z badaniami nad właściwym jego pozyskiwaniem i magazynowaniem – podsumowuje Grzegorz Pytynkowski z CBRTP.
