Samochody elektryczne kontra wodorowe. Która opcja wygra?

W dzisiejszych czasach zalety samochodów elektrycznych są już powszechnie znane, ale tak samo wiele wiadomo o ich ograniczeniach. Należy do nich mniejszy zasięg niż modeli z napędem spalinowym i stosunkowo długi czas ponownego uzupełnienia energii.

A co, jeśli powiem Wam, że istnieje już samochód, który działa tak jak zwykłe auto z silnikiem benzynowym, ale z jego rury nie wydobywa się ani gram dwutlenku węgla? A do jego napędu służy jeden z najpopularniejszych pierwiastków we wszechświecie, który ludzkość potrafi przemieniać w energię już od ponad dwustu lat?

Brzmi to na rozwiązanie jednego z największych problemów naszego świata, ale technologia ta przez cały czas nie jest stosowana na szeroką skalę i nie ma pewności, czy kiedykolwiek będzie. Odpowiedź na pytanie, dlaczego tak się dzieje, pozwoli nie tylko lepiej zrozumieć napęd wodorowy, ale także elektryczny – oraz wyzwania, z jakimi mierzy się obecnie cała motoryzacja.

Na samym początku warto sobie uzmysłowić, że auta na wodór to także samochody elektryczne. Nie magazynują one jednak energii w dużym akumulatorze, ale w baku ze sprężonym wodorem. Stamtąd wodór trafia do ogniw paliwowych, gdzie po spotkaniu z tlenem tworzy prąd.

Tutaj schemat działania łączy się z samochodem elektrycznym: energia trafia do silnika elektrycznego i jest zmieniana na ruch. Obydwa typy napędów różnią się więc tylko sposobem przechowywania energii.

Skoro tak, to samochód na wodór powinien mieć w teorii dużą przewagę nad elektrycznym. Przechowywanie energii w akumulatorach nadal nie wydaje się bowiem rozwiązaniem idealnym.

Akumulatory w ostatnich latach osiągnęły ogromny postęp i perspektywy na kolejne lata są równie obiecujące, ale na tę chwilę fakty są takie, że nadal sporo ważą, a ich ładowanie trwa długo. Zamiast paru minut poświęconych przy dystrybutorze trzeba pozostawić auto podłączone do źródła energii na czas od 40 minut do wielu godzin.

Cały czas pojawiają się także pytania, co rzeczywiście daje elektromobilność środowisku. Nawet jeśli niezależne raporty przyznają, że już teraz korzystanie z samochodu elektrycznego w polskich realiach jest znacznie korzystniejsze dla środowiska niż jazda spalinowym odpowiednikiem, to nadal wiedza ta jest dla wielu Polaków zaskoczeniem.

Napęd wodorowy mógłby być odpowiedzią na wszystkie te problemy. Mógłby nawet wyprzeć tradycyjne silniki spalinowe. Ale skoro tego do tej pory nie zrobił, to znaczy, że muszą go ograniczać jakieś nierozwiązane nadal kwestie.

Pierwszą z nich jest już sam sposób pozyskiwania wodoru. Produkowanie akumulatorów pozostawia ślad na środowisku, ale wodoru – nawet większy. Wodór w formie dającej się wykorzystać jako nośnik energii na Ziemi trzeba sztucznie wytworzyć – podobnie jak prąd.

Ten drugi u nas wytwarza się nadal głównie poprzez spalenie węgla, ale można także metodami ekologicznymi. Już w najbliższych latach te alternatywne drogi do uzyskania energii elektrycznej będą miały coraz większy udział w produkcji w wielu krajach, w tym w Polsce. Z czasem samochody elektryczne będą stawały się więc jeszcze przyjaźniejsze dla środowiska. Napęd wodorowy prezentuje pod tym względem mniejszy potencjał.

Wodór można uzyskać w przemyśle dwoma metodami: hydrolizy lub reformingu parowego. Druga z nich jest tańsza, więc i zdecydowanie popularniejsza. Ma jednak wysoką cenę w wymiarze ekologicznym. Proces reformingu wykorzystuje gaz ziemny, przez co produkcja wodoru okazuje się ani nie taka czysta, ani zrównoważona, skoro nie wykorzystuje źródeł odnawialnych.

Do emisji CO2 nie przyczynia się za to proces elektrolizy. Przynajmniej nie bezpośrednio, bo potrzebuje on dwóch składników: prądu oraz wody. W tym przypadku auta wodorowe są więc tak samo zależne od lokalnej sieci energetycznej co elektryczne.

Co więcej jednak, hydroliza pochłania także ogromne ilości wody, co w najbliższych latach może stanowić w krajach takich jak Polska co najmniej tak samo poważne wyzwanie dla środowiska co emisja dwutlenku węgla.

Same samochody z napędem wodorowym także nie górują znacznie parametrami nad elektrycznymi. Posiadają porównywalny zasięg (około 500 kilometrów) i podobną cenę (choć elektryczne z każdym rokiem stają się coraz tańsze).

Akumulatory w samochodach elektrycznych są ciężkie i zajmują dużo miejsca, ale za to przechowanie wodoru stanowi wyzwanie innego typu. By utrzymać go w odpowiedniej temperaturze i ciśnieniu, potrzebny jest bardzo duży, solidny zbiornik, który nadal posiada stosunkowo niewielką pojemność.

Wbrew obawom niektórych, pomimo bardzo dużego potencjału wybuchowego wodoru, samochody z takim napędem nie są niebezpieczne. Także proces tankowania nie powinien budzić obaw – ale to dlatego, że same stacje wodorowe i dystrybutory posiadają liczne zabezpieczenia i specjalne rozwiązania.

To z kolei prowadzi do być może największego wyzwania związanego z napędem wodorowym: infrastruktury. Ze względu na swoje wybuchowe właściwości, wodór nie może wykorzystywać już istniejących stacji benzynowych.

Do jego dystrybucji potrzebne są nowe stacje, całe rafinerie i kanały dystrybucyjne. Rozwój takiej sieci wiąże się z ogromnymi wydatkami, a to wszystko by postawić na paliwo, które (przy optymistycznym założeniu powszechnego użycia) będzie kosztowało mniej więcej tyle samo, co benzyna bezołowiowa.

Bardzo ciekawie wygląda zestawienie bilansu wydajności energetycznej napędu wodorowego, spalinowego i elektrycznego. Tworząc wodór z energii elektrycznej traci się już około 40 procent z początkowego wydatku energetycznego. Dużo energii zużywa także sam proces napełniania zbiornika w samochodzie: trzeba do niego wtłoczyć wodór pod ogromnym ciśnieniem (700 bar).

Sumując wszystkie z takich czynności okazuje się, że wydajność napędu wodorowego wynosi około 30 procent. To wynik prawie identyczny wynik z tym, jaki uzyskuje napęd spalinowy. Wydajność napędu elektrycznego wynosi tymczasem od 70 do nawet 90 procent.

Nie dziwi więc fakt, że trudno przekonać inwestorów do pomysłu: wydajmy miliardy euro, a dzięki temu zbudujemy infrastrukturę, jaką już mamy, na paliwo o takiej wydajności i cenie jak to, które już mamy.

Mimo pewnych wad, napęd wodorowy może być niemniej jednym z głównych kierunków rozwoju transportu w przyszłości. W krajach takich jak Japonia, Korea Południowa, Norwegia czy Niemcy funkcjonują już dziesiątki publicznie dostępnych stacji wodorowych, a na rynku znajdują się indywidualni klienci decydujący się na auta z takim napędem.

Najwięksi producenci samochodów z ekologicznymi ambicjami brali pod uwagę wodór jako alternatywne źródło energii już w latach 90. Volkswagen, który teraz wyrasta na jednego z liderów elektromobilności, pierwszy gotowy samochód tego typu miał gotowy już w roku 2000. Niemiecki koncern obecnie prowadzi pilotażowy projekt dostawczego modelu z ogniwami paliwowymi o nazwie Crafter HyMotion.

Technologia potrzebna do tworzenia samochodów wodorowych jest więc już w dużej mierze gotowa, ale największe wyzwania przez cały czas jeszcze przed nią. Najpierw musi on udowodnić, że uda się go spopularyzować, a przede wszystkim – że w ogóle ma on sens. Samochodom elektrycznym już się to udało i dziś stanowią one część motoryzacyjnej rzeczywistości.

Partnerem treści jest marka Volkswagen