Czy wodór jest paliwem przyszłości?

7 maja 2021

Ten pierwiastek może okazać się dobrą alternatywą dla elektryfikacji pojazdów w oparciu o akumulatory trakcyjne. Dlaczego? Ponieważ hybrydowe napędy wymagają udziału silnika spalinowego. Hybrydy plug-in sprawdzają się, jeżeli regularnie doładowujemy ich akumulatory, a w pełni elektryczne samochody nie mogą się obyć bez długich postojów przy ładowarce. Najlepszym rozwiązaniem wydaje się być w pełni niezależny samochód elektryczny, zasilany ogniwami wodorowymi.

Napędzany prądem z ogniw wodorowych samochód na 1 kg wodoru może pokonać 100 km. Wdrożona niedawno do seryjnej produkcji Toyota Mirai II generacji dysponuje zasięgiem do 650 km. Wodorowe pojazdy nie emitują żadnych zanieczyszczeń, tylko skroploną parę wodną. Od strony technicznej są pełnokrwistymi elektrykami, jednakże pozbawionymi wad typowych samochodów elektrycznych.

Ich zasięg jest porównywalny z autami spalinowymi, czas ich tankowania to zaledwie kilka minut, a przecież właśnie o to chodzi w walce o przyjazne środowisku napędy. One muszą również być praktyczne.

 

Te pojazdy jeżdżą już na wodorze

Powstało wiele modeli samochodów, zasilanych ogniwami wodorowymi, np. Hyundai ix35 FCEV, Honda FCX Clarity, Nissan X-Trail FCV, Hyundai Nexo czy Mercedes GLC F-Cell. Jednakże ogniwa wodorowe mogą być stosowane w każdego rodzaju pojazdach, napędzanych silnikami elektrycznymi. Sięgnęła po nie np. francuska kolej SNCF, zapowiadając wprowadzenie w latach 2022 – 2035 taboru wodorowych pociągów.

Do obsługi amerykańskich portów w Los Angeles i Long Beach już teraz wykorzystywane są pierwsze na świecie ciężarówki Kenworth T680s z napędem wodorowym o mocy ponad 670 KM, zasięgu do 480 km i ładowności ponad 36 000 kg. W Japonii napędy wodorowe znalazły zastosowanie m.in. w wózkach widłowych, samochodach dostawczych i miejskich autobusach SORA.

Te ostatnie są przeznaczone dla 78 pasażerów, a źródłem ich napędu są ogniwa paliwowe, pochodzące z modelu Mirai I generacji. Dzięki zewnętrznym przyłączom o mocy 9 kW, autobusy Sora są również elementem miejskiego systemu awaryjnego zaopatrzenia w prąd w sytuacjach kryzysowych. Jeden pojazd może dostarczyć maksymalnie 235 kWh energii. Już w 2019 roku portugalska firma CaetanoBus SA zaprezentowała pierwsze w Europie autobusy miejskie H2.City Gold, umożliwiające pokonanie dystansu do 400 km bez tankowania. A kiedy trzeba już je wykonać, trwa ono zaledwie 9 minut.

 

Wodór na wodzie

Eksperymentalny, napędzany wodorem wytwarzanym z morskiej lub oceanicznej wody jacht Energy Observer jest samowystarczalny. W porcie nie trzeba podłączać go do zewnętrznego źródła zasilania. W 100 proc. czerpie energię ze źródeł odnawialnych: energii słonecznej, wiatrowej i ruchu fal. Z przerwami, od kilku lat odbywa podróż dookoła świata, będącą jednocześnie eksperymentalną wyprawą naukową. 

Energy Observer jest napędzany silnikiem elektrycznym, zasilanym energią produkowaną w ogniwach paliwowych w reakcji wodoru i tlenu. Jacht nie korzysta z paliw kopalnych, nie emituje gazów cieplarnianych, tlenków azotu, cząstek stałych, żadnych szkodliwych substancji. W dodatku można nim opłynąć ziemię. Tak, to jest możliwe już w tym momencie.

Z kolei w porcie w amerykańskim San Francisco cumuje już pierwszy na świecie, zasilany ogniwami wodorowymi, komercyjny prom pasażerski. Podobna jednostka rozpoczyna w tym roku służbę w białej flocie na wodach Norwegii.

Porty w Los Angeles i Long Beach (USA), Auckland (Nowa Zelandia) i Walencji (Hiszpania), planują przejście na zeroemisyjne technologie dla swoich pojazdów i urządzeń, aby do 2035 roku nie emitować żadnych zanieczyszczeń.

 

Wodór w kosmosie

To stara i zarazem nowa historia. Już w latach 60. wodór był paliwem, wykorzystywanym w amerykańskich misjach kosmicznych. Nad rozszerzeniem jego zastosowań pracuje już od pewnego czasu Japońska Agencja Eksploracji Kosmosu, JAXA. 

W 2029 roku Japończycy wyślą na księżyc, napędzany wodorowymi ogniwami paliwowymi załogowy pojazd, który za sprawą obniżonej grawitacji będzie mieć zasięg ponad 10 000 km. Ta konstrukcja ma zostać wykorzystana również w planowanej eksploracji Marsa.

 

Wizja wodorowej gospodarki

Japoński rząd podjął już decyzję o oparciu swojej gospodarki na wodorze i odnawialnych źródłach energii. Strategia zakłada zbudowanie międzynarodowego, przemysłowego łańcucha dostaw, zapewniającego Japonii 300 tys. ton wodoru rocznie. Ten poziom ma zostać osiągnięty w 2030 roku.

Europa też chce niezależności od ropy i gazu. W 2020 roku Komisja Europejska ogłosiła nową strategię przemysłową i sojusz na rzecz technologii wodorowych: Clean Hydrogen Alliance. KE chce w ten sposób obniżyć emisyjność europejskiej gospodarki i uniezależnić nasz region od monopolistycznych praktyk OPEC i Rosji.

Wodór ma być sposobem na redukcję emisji w przemyśle, transformację energetyczną oraz eliminację węgla i paliw kopalnych z lotnictwa, transportu kołowego i morskiego.

 

Wodór w Polsce

Choć od początku roku w naszym kraju zarejestrowano 5 egzemplarzy napędzanej wodorem Toyoty Mirai, w ciągu najbliższych miesięcy ma do nich dołączyć 40 kolejnych egzemplarzy, zamówionych przez nową, prywatną, multienergetyczną spółkę, należącą do założyciela Polsatu.

Z kolei, należąca do Grupy LOTOS rafineria w Gdańsku, ma w nieodległej przyszłości zająć się wielkoskalową produkcją wodoru, który posłuży m. in. do tankowania i napędzania pojazdów. Mają temu służyć instalacje, m. in. potężne przemysłowe elektrolizery. W planach jest też otwarcie stacji tankowania wodoru w Gdańsku i Warszawie. 

Produkcją wodoru na szeroką skalę chce zająć się również największy w naszym kraju paliwowy koncern, ORLEN. Podobne plany ma Anwil z Włocławka, a wraz z nimi energetyczne spółki. Ma być to krok w stronę przestawiania dotychczasowego przemysłu petrochemicznego i energetycznego na zieloną energię.