Jak wykorzystuje się wodór w samochodach ciężarowych?
Wodór można wykorzystać do zasilania silnika spalinowego, który jest podobny do silnika zasilanego sprężonym gazem ziemnym (CNG). Innym rozwiązaniem jest zastosowanie wodoru w ogniwie paliwowym, gdzie wytwarza on energię elektryczną do zasilania pojazdu. Wodór może być również wykorzystywany jako pomocnicze ogniwo paliwowe w celu zwiększenia zasięgu pojazdu elektrycznego zasilanego z akumulatora.
Jakie są zalety paliwa wodorowego?
Kiedy wodór jest używany do zasilania ogniwa paliwowego, jedynymi produktami ubocznymi są woda i ciepło — żadnych zanieczyszczeń ani gazów cieplarnianych. W zależności od sposobu produkcji wodoru, może on stanowić wyjątkowo czystą alternatywę dla oleju napędowego. Istnieje też mocny argument na rzecz wodoru: 80 kg wodoru może dostarczyć energii wystarczającej do przejechania 800 km przez samochód ciężarowy! Proces tankowania pojazdów wodorowych jest również szybki i łatwy.
Napęd pojazdów z wodorowymi ogniwami paliwowymi jest elektryczny. Oznacza to, że wrażenia z jazdy są podobne do tych, jakie towarzyszą prowadzeniu elektrycznego samochodu ciężarowego: brak hałasu silnika, szybki start i możliwość odzyskiwania energii podczas hamowania.
Jakie są wady paliwa wodorowego?
Wodór jest bardzo reaktywny, więc ma tendencję do niszczenia innych materiałów, a także jest wysoce łatwopalny — te czynniki sprawiają, że jego transport jest trudny i kosztowny. Innym poważnym problemem jest brak infrastruktury wodorowej i wysokie koszty jej budowy. Obecnie na świecie istnieje zaledwie 337 stacji paliw wodorowych, większość w Niemczech i Japonii. Chociaż okazało się, że istniejąca infrastruktura CNG może być wykorzystywana do transportu i magazynowania wodoru, nie jest to dobre rozwiązanie dla ogniw paliwowych, które muszą być zasilane bardzo czystym wodorem.
Wodorowe ogniwa paliwowe są również drogie w produkcji, ponieważ odbywa się ona wciąż na małą skalę i wymaga procesów ręcznych. Kolejnym kluczowym elementem kosztów jest zbiornik na wodór, który jest duży i zajmuje dużo miejsca. Wreszcie istnieje koszt paliwa wodorowego, który jest znacznie wyższy niż oleju napędowego.
Jak przyjazny dla środowiska jest wodór?
Kiedy wodór reaguje z tlenem w ogniwie paliwowym, jedynym produktem jest woda. Tak więc, gdy samochód ciężarowy jest napędzany ogniwem paliwowym, nie ma szkodliwych emisji spalin. Jednak każdy wskaźnik wpływu na klimat musi również uwzględniać proces produkcji wodoru, który jest bardzo energochłonny. Obecnie większość wodoru jest produkowana przy użyciu węgla lub gazu ziemnego. Ale jeśli energia elektryczna wykorzystywana do produkcji pochodzi z odnawialnych źródeł energii, paliwo wodorowe może mieć niemal neutralny ślad węglowy (jest to znane jako „zielony wodór”). Innym sposobem na zmniejszenie śladu węglowego wodoru jest proces Carbon Capture Storage (CCS), w którym emisje CO2 z reaktorów SMR są wychwytywane, transportowane i trwale magazynowane głęboko pod ziemią.
Jak wypadają wodorowe samochody ciężarowe w porównaniu z elektrycznymi?
Aby jakakolwiek alternatywa dla oleju napędowego odniosła sukces, musi zdecydowanie przewyższać go pod względem kosztów, zasięgu i dostępności infrastruktury. Oto, jak wodorowe ogniwa paliwowe wypadają w porównaniu z pojazdami elektrycznymi:
Koszt: zarówno wodorowe ogniwa paliwowe, jak i akumulatory litowo-jonowe są droższe od oleju napędowego. Jednak koszt akumulatorów litowo-jonowych szybko spada. Bloomberg przewiduje, że punkt przecięcia — moment, w którym pojazdy elektryczne staną się tańsze niż ich odpowiedniki z silnikami spalinowymi — może nastąpić już w 2022 r. Ze względu na ograniczony rozwój i rozpowszechnienie pojazdów napędzanych wodorem trudno jest zmierzyć podobne korzyści.
Zasięg użyteczny: wodorowe ogniwa paliwowe mają większą gęstość energii niż akumulatory, dzięki czemu zapewniają większy zasięg pojazdu. W rzeczywistości stosunek energii do masy zbiornika wodoru o ciśnieniu 700 barów jest dziesięciokrotnie wyższy niż akumulatora. Wodorowe ogniwa paliwowe są również lżejsze niż akumulatory, co oznacza, że pojazdy wodorowe mogą poradzić sobie z większym ładunkiem.
Infrastruktura: rozwój i produkcja akumulatorów litowo-jonowych posunęły się znacznie dalej niż w przypadku wodorowych ogniw paliwowych. Elektryczne samochody ciężarowe okazały się ekonomicznie opłacalne, szczególnie w transporcie miejskim. Infrastruktura paliwowa dla pojazdów elektrycznych również jest znacznie bardziej rozwinięta. Na przykład w Stanach Zjednoczonych w 2018 r. istniało 20 000 elektrycznych stacji ładowania i mniej niż 45 stacji uzupełniania wodoru.
Czy wodór zastąpi samochody ciężarowe z silnikiem wysokoprężnym lub elektrycznym?
Wodór nabiera rozpędu. Większość dużych firm zajmujących się samochodami osobowymi i ciężarowymi, w tym Volvo Trucks, prowadzi badania, pracuje nad rozwiązaniami i nawiązuje współpracę, aby rozwijać technologię. Jednak nie tylko przemysł motoryzacyjny dostrzega potencjał wodoru.
Wraz z rosnącymi obawami dotyczącymi zmian klimatycznych i zapotrzebowaniem na „zielone ożywienie” po COVID-19, rządy wykazują większe zainteresowanie wodorem, za czym idą inwestycje. Tylko w maju tego roku UE przedstawiła warty 750 mld EUR plan ożywienia mający finansować ekologiczny transport i przemysł. Plan, koncentrujący się na Europejskim Zielonym Ładzie, podkreśla priorytetowe znaczenie wodoru, a także możliwości rozwoju technologii dzięki programowi inwestycyjnemu i swobodnemu transgranicznemu handlowi wodorem. Na początku tego roku ogłoszono również europejski sojusz na rzecz czystego wodoru, który łączy inwestorów z partnerami rządowymi, instytucjonalnymi i przemysłowymi.
Chociaż wszystkie te zmiany zapowiadają dobrą przyszłość wodoru w transporcie ciężarowym, nadal istnieje wiele przeszkód, aby ten pierwiastek miał znaczący wpływ na klimat i gospodarkę. Jednym ze szczególnie obiecujących obszarów jest wymagający transport długodystansowy, w którym wodór może być wykorzystywany do zasilania elektrycznych układów napędowych. Oznacza to, że zamiast zastępować elektryczne samochody ciężarowe, które są bardziej odpowiednie do dystrybucji i przewozów regionalnych, obie technologie mogą współpracować w celu stworzenia bardziej zrównoważonego systemu transportowego.
Co do pytania, czy wodór może zastąpić silnik wysokoprężny — dążenie do bardziej zrównoważonego transportu oznacza, że pojazdy wodorowe prawdopodobnie zastąpią niektóre pojazdy z silnikiem wysokoprężnym. Zwłaszcza jeśli istnieje ku temu wyraźne uzasadnienie biznesowe i pozwala to uzyskać przewagę konkurencyjną.
Paliwa alternatywne: Ocena zalet i wad
Wodorowe ogniwa paliwowe, elektryczne samochody ciężarowe, biopaliwa, bio-LNG... lista różnych alternatyw dla oleju napędowego wydaje się wciąż wydłużać. Dla operatora transportowego zrozumienie i poruszanie się w świecie paliw alternatywnych może być trudne. Aby Ci pomóc, przygotowałem przewodnik, który przedstawia działanie każdej z technologii oraz ich wady i zalety.
