Auta wodorowe lekarstwem na smog?

Smog to zawieszona w powietrzu mieszanina pary wodnej i dymu - nie tylko dymu pochodzącego z pieców, ale i spalin z rur wydechowych, z zawartymi w nich substancjami chemicznymi oraz cząstkami stałymi. Substancje te, takie jak tlenki azotu czy pochodne węglowodorów, są szkodliwe dla zdrowia i zwiększają prawdopodobieństwo chorób układu oddechowego, alergii czy nowotworów. Rakotwórcze są również cząstki stałe, zwłaszcza drobinki sadzy, obecne szczególnie w spalinach pojazdów z silnikami Diesla.

Jednym z działań koniecznych dla wyeliminowania trującego smogu jest więc stopniowe eliminowanie spalin wytwarzanych przez pojazdy. Dziś umożliwiają to samochody hybrydowe, które, zużywając znacznie mniej paliwa, wytwarzają też mniej spalin. Przyszłość należy jednak do pojazdów napędzanych silnikami elektrycznymi.

Prąd - ale skąd?

Samochody takie są już dostępne, daleko im jednak do doskonałości. Ich dwie największe wady to stosunkowo niewielki zasięg, spowodowany ograniczoną pojemnością wciąż drogich, ciężkich i zajmujących dużo miejsca akumulatorów, a także długi czas ładowania, wynoszący w najlepszym przypadku kilkadziesiąt minut.

Silnik elektryczny nie musi jednak być zasilany z akumulatora. Alternatywą są wodorowe ogniwa paliwowe, wytwarzające prąd bezpośrednio w wyniku zachodzącej na zimno reakcji chemicznej łączenia się wodoru z tlenem z powietrza. Jedynym produktem ubocznym jest czysta woda. Ogniwa paliwowe są pozbawione wspomnianych wad akumulatorów - sprężony wodór, mieszczący się w stosunkowo niewielkich zbiornikach, wystarcza na przejechanie kilkuset kilometrów, a napełnienie zbiorników trwa kilka minut.

"Jesteśmy w przededniu szoku technologicznego. Nowe normy emisji spalin, takie jak Euro 6.2 czy CAFE, spowodują drastyczne zmiany technologii napędów. Aby te normy spełnić, w tradycyjnych napędach trzeba będzie wprowadzić wiele bardzo kosztownych zmian. Oznacza to, że zmienią się proporcje cenowe między silnikami klasycznymi, a nowymi technologiami. Pojawi się więcej samochodów hybrydowych, a także coraz więcej pojazdów z silnikami elektrycznymi" - mówi Jacek Pawlak, prezes Toyota Motor Poland. - "Pytanie, czy będą one zasilane drogimi, dużymi i ciężkimi akumulatorami, czy wodorowymi ogniwami paliwowymi. My stawiamy na wodór, który jest doskonałym magazynem energii".

Brzmi to jak fantastyka naukowa, jednak liczba pojazdów elektrycznych, zasilanych wodorowymi ogniwami paliwowymi - i to zarówno będących na etapie opracowania, jak i już dostępnych w sprzedaży - jest coraz większa.

To już rzeczywistość

Najsilniejszą ofensywę wodorową prowadzi Toyota, która od 2014 roku sprzedaje zasilany ogniwami paliwowymi rodzinny samochód Mirai. Auto trafiło do sprzedaży najpierw w Japonii, później w USA i w Europie Zachodniej. Mirai z silnikiem o mocy 154 KM rozwija prędkość do 179 km/h, a wodór zawarty w zbiornikach o pojemności 122,4 pozwala na przejechanie ponad 500 km. Do 2020 roku Toyota planuje sprzedać 30 tysięcy egzemplarzy tego modelu.

Hyundai opracował i wprowadził do produkcji seryjnej zasilaną wodorowymi ogniwami paliwowymi elektryczną wersję crossovera ix35 o mocy 136 KM i zasięgu ponad 500 km, która jest sprzedawana w Korei, USA i Europie.

Pod koniec 2016 roku Honda wprowadziła na amerykański rynek wodorowy model Clarity, wyposażony w silnik elektryczny rozwijający 136 KM i mogący przejechać bez tankowania do 589 km.

Współpracę z Hondą podjął koncern General Motors. Obie firmy inwestują 85 mln dolarów w technologie, które umożliwią produkcję aut wodorowych na skalę masową w roku 2020.

General Motors opracował wspólnie z amerykańską armią Chevroleta Colorado ZH2 - dużego, terenowego pickupa na 37-calowych kołach z napędem na ogniwa paliwowe, który w tym roku będzie testowany na wojskowych poligonach w USA.

Swój samochód zasilany wodorowymi ogniwami paliwowymi przedstawił również Lexus. Limuzyna LF-FC, zaprezentowana jako samochód koncepcyjny w październiku 2015 r. na Tokyo Motor Show, ma silnik elektryczny, który napędza koła tylnej osi, i dodatkowe dwa silniki elektryczne w kołach przednich. Wersji seryjnej można się spodziewać przed końcem tej dekady.

W 2016 roku Audi pokazało na wystawie w Detroit swój wodorowy model koncepcyjny h-tron quattro. Według zapowiedzi, samochód będzie miał zasięg 595 km i będzie przyspieszać od 0 do km/h w 7,1 sekundy.

Współpracę w dziedzinie pojazdów zasilanych wodorowymi ogniwami paliwowymi nawiązały firmy Ford, Mercedes-Benz i Nissan. Mercedes-Benz GLC F-Cell, który zostanie zaprezentowany być może już w tym roku, ma mieć zasięg 496 km. Również w tym roku Ford chciałby pokazać swoje auto wodorowe dla rynku masowego.

Nie tylko dla wielkich

Zainteresowanie wodorem nie ogranicza się do motoryzacyjnych gigantów. Nowa firma Riversimple z Walii podjęła małoseryjną produkcję zasilanego ogniwami paliwowymi lekkiego (590 kg) samochodu osobowego Rasa. Inna początkująca firma, Nikola Motor Company, przedstawiła wodorową ciężarówkę Nikola One o zasięgu 1900 km z sześcioma silnikami elektrycznymi o łącznej mocy 1000 KM i momencie obrotowym 2700 Nm, co wystarcza do utrzymania prędkości 105 km/h z ładunkiem 39 ton na podjeździe o nachyleniu 6%. Pojazd ma trafić na rynek w 2019 roku.

Jest również i propozycja dla miłośników superluksusowej wodorowej egzotyki: słynne włoskie studio Pininfarina skonstruowało sportowy model H2 Speed, przyspieszający od 0 do 100 km/h w 3,4 sekundy i rozwijający prędkość 300 km/h. Cena to - bagatela - 2,5 miliona dolarów.

Wodór dla wszystkich

Jak widać, technologie umożliwiające masową produkcję samochodów elektrycznych zasilanych wodorowymi ogniwami paliwowymi są już powszechnie dostępne (Toyota udostępniła bezpłatnie swoje patenty stworzone w ramach prac nad modelem Mirai). Na przeszkodzie upowszechnieniu pojazdów niewytwarzających żadnych zanieczyszczeń stoi jednak wciąż brak infrastruktury stacji umożliwiających tankowanie wodoru.

Sytuacja jednak poprawia się coraz szybciej - budowę infrastruktury wodorowej wspierają rządy, a także firmy prywatne. Wodór jest bowiem nie tylko czystym, ale i bardzo wygodnym nośnikiem energii. Można go pozyskiwać na wiele sposobów: z węglowodorów, z biomasy, a także przez elektrolizę wody. Ten ostatni sposób pozwala go wykorzystać do magazynowania energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych, takich jak panele fotowoltaiczne czy elektrownie wiatrowe, która często występuje w nadmiarze. Wszystko to sprawia, że wodór ma wielkie szanse stać się jednym z najważniejszych nośników energii, eliminując paliwa kopalne, a wraz z nimi - duszący nas dzisiaj smog.