Vandenilis: alternatyva elektromobiliui?

 "Vandenilinės transporto priemonės laikomos vilties švyturiu klimatui nekenksmingam transportui. Svarbiausi klausimai ir atsakymai apie kuro elementus, palyginti su baterijomis.

Atrodo, kad dauguma politikų, tyrėjų ir automobilių gamintojų sutaria: kelių transporto ateitis – elektra. Norint pasiekti klimato tikslus, CO₂ emisija turi būti smarkiai sumažinta, o tai įmanoma tik su transporto priemonėmis, kurios vietoje neišskiria šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Bet kaip su vandeniliniais automobiliais? Jie vėl ir vėl pasirodo diskusijose, kai kalbama apie alternatyvas elektromobiliui. Nuomonės apie vandenilį negalėjo būti prieštaringesnės. Politikai, tokie, kaip transporto ministras Andreasas Scheueris, pasisakė už šią technologiją, tačiau daugelis automobilių gamintojų nėra įsitikinę, kad tai būtų tinkama. „Volkswagen“ vadovas Herbertas Diessas vandenilinius automobilius pavadino „grynu laiko švaistymu“, kai CDU vadovas Arminas Laschetas per susitikimą iškėlė temą, o „Tesla“ vadovas Elonas Muskas pratrūko juoktis. Bet kas iš tikrųjų yra vandenilinis automobilis? Kokie jo privalumai ir trūkumai? Ir kiek jie iš tikrųjų yra ekologiški?

Kaip automobilis varomas vandeniliu?

 

Priežastis, kodėl vandenilis ne kartą naudojamas, kaip alternatyva elektromobiliams, yra trumpas degalų papildymo laikas ir anglies pėdsakas. 

 

Nes iš tikrųjų vandenilinės transporto priemonės taip pat yra elektrinės transporto priemonės. Pagrindinis skirtumas yra energijos kaupimo tipas. Elektromobilių atveju tai yra akumuliatorius, vandenilinių – specialus bakas, kuriame transportuojamas vandenilis. Kuro elemento pagalba vandenilis ir deguonis reaguoja, sudarydami vandenį, gamindami šilumą ir elektrą, pastaroji veža automobilį. Tai reiškia: kuro elementų automobilis pats gamina elektros energiją.

Ar vandenilio gamyba yra neutrali klimatui?

 

Didžioji dalis vandenilio šiuo metu vis dar gaminama iš gamtinių dujų. Dešimt tonų CO₂ susidaro kaip šalutinis produktas kiekvienai regeneruotai tonai vandenilio.  

 

Šis pilkasis vandenilis padidina šiltnamio efektą. Jis veikia klimatui neutraliai, tik jei susidaręs CO₂ yra saugomas (mėlynas vandenilis). Kita vertus, tik žalias vandenilis yra tikrai tvarus. Jis gaunamas iš atsinaujinančių energijos šaltinių elektrolizės būdu. Tada vėjo turbinų ir saulės kolektorių elektra naudojama vandeniui padalyti į vandenilį ir deguonį. Pasaulyje šio klimatui neutralaus varianto dalis šiuo metu siekia tik du procentus. Turkio spalvos vandenilis šiuo metu taip pat yra niša. Kieta anglis lieka, kaip šalutinis produktas, kurį galima panaudoti pakartotinai.

Koks pranašumas prieš dyzelinius, benzininius ir elektromobilius?

Tokiomis ekologiškos gamybos sąlygomis automobilio eksploatavimas su vandeniliu yra neutralus klimatui. Kitaip tariant, priešingai, nei benzinas ir dyzelinas, vairuojant nėra aplinkai kenksmingų šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Štai ką vandenilinė transporto priemonė turi bendro su įprastais elektromobiliais. Iš kuro elementų transporto priemonės išmetamųjų dujų išeina tik šiek tiek vandens garų.

Kokie yra minusai?

Kita vertus, yra didžiulės energijos sąnaudos, kurios atsiranda, prieš vandeniliui patenkant į automobilį. Be gamybos, pervežimas taip pat yra sudėtingas. Vandenilis atšaldomas iki minus 253 laipsnių Celsijaus, kol kondensuojasi į skystį arba suspaudžiamas, kaip dujos. Tam automobilių bakuose reikalingas maždaug 700 barų slėgis. (1 baras = 0.986923 atm)

Koks bendras efektyvumas, palyginti su automobiliu su akumuliatoriumi?

 

Svarbiausia yra energijos šaltinio gamybos grandinė: elektromobilio atveju elektra iš elektrinės ar vėjo turbinos patenka tiesiai į akumuliatorių ir į kelią per įkrovimo stotelę. Taigi apie 70 procentų vienos kilovatvalandės elektros patenka į ratus. Kuro elementų automobiliuose elektra pereina per dirbtinai pagamintą vandenilį. Galų gale efektyvumas siekia tik 28 procentus. Tai šiek tiek geriau nei benzininis variklis, kuris sudaro apie 26 proc. Tai reiškia, kad beveik trys ketvirtadaliai sunaudojamos elektros energijos negali būti panaudota kuro elementų automobiliui vairuoti; taigi jam vienam kilometrui reikia du tris kartus daugiau elektros, nei elektromobiliui.

 

Kiek yra degalinių?

Be to, šiuo metu Vokietijoje nėra vandenilio tiekimo visoje šalyje. ADAC duomenimis, šį kurą Vokietijoje siūlo tik apie 100 degalinių. Palyginimui: dyzelino ir benzino galima įsigyti 14 000 vietų, viešųjų įkrovimo punktų yra apie 40 000. Kaimyninėse šalyse situacija dar blogesnė. Austrija ir Šveicarija turi po penkias vandenilio degalines. Tai daro ilgesnę atostogų kelionę beveik neįmanoma.

Kiek kainuoja kilogramas vandenilio?

 

Kuro elementų automobilio degalų sąnaudos yra maždaug tokios pat, kaip benzino ir dyzelino. Vienas kilogramas vandenilio kainuoja 9,50 euro. Su juo automobilis gali nuvažiuoti 100 kilometrų.

 

Kas šiuo metu kuria kuro elementų transporto priemones?

Daugumai automobilių gamintojų vandenilis yra nišinis verslas. Šiuo metu rinkoje yra tik dvi transporto priemonės – ir jos brangios. „Hyundai“ gamina „Nexo“ – vidutinės klasės visureigį su aukštesne kaina. Kuro elementų automobilis kainuoja mažiausiai 77 290 eurų. „Toyota“ savo „Mirai“ sedaną apibūdina kaip „elegantišką pradinio lygio modelį“. Kaina 63 900 eurų. Šių metų IAA parodoje BMW pristatė „iX5 Hydrogen“, kurį maža serija ketinama parduoti kitų metų pabaigoje. Mercedes-Benz dabar nutraukė GLC F-Cell gamybą, o Honda siūlo Clarity Fuel Cell tik Japonijoje ir Kalifornijoje.

Kiek saugūs šie automobiliai?

Daugelis žmonių vis dar tai žino iš savo chemijos pamokos: vandenilis dega ore silpna mėlyna liepsna. Kadangi jis yra lengvesnis už orą, jis greitai išgaruoja. Norėdami palyginti gaisro pavojų su automobiliu su benzino baku, Majamio universiteto mokslininkai 2003 metais išgręžė nedidelę skylę vidaus degimo variklio ir vandenilinio automobilio kuro linijose. Abi transporto priemonės užsiliepsnojo, po minutės jau degė benzininis variklis. Vandeniliu varoma transporto priemonė liko beveik nepažeista, nes vandenilis pabėgo aukštyn ir pakilo į reaktyvinę liepsną. Europos Parlamentas 2009 m. nustatė saugos standartus, įskaitant ypač stabilų baką. Tačiau jo gamyba yra sudėtinga ir sunaudoja daug energijos.

Koks yra vandenilio potencialas?

Tiesiogiai lyginant su automobiliais su gryno akumuliatoriaus energija, kuro elementų transporto priemonės veikia prastai. Be to, Vokietijai dar toli iki ekologiško elektros energijos tiekimo. 

 

Nepaisant to, vandenilis yra svarbus ateities energijos nešėjas. Tai pateisinama visur, kur grynas elektromobilumas pasiekia savo ribas: laivyboje arba kaip lėktuvų ir traukinių variklis. Vandenilis taip pat tiriamas sunkvežimiuose. Krovinių vežimas keliais sudaro ketvirtadalį visų Vokietijos transporto emisijų. 

 

Su šia technologija dirba beveik visi didieji gamintojai, tačiau tik keli Hyundai ir Toyota sunkvežimiai ir autobusai yra paruošti serijinei gamybai. Tačiau 62 įmonės, įskaitant „Daimler“, „Iveco“, „Shell“, „Michelin“ ir „Total“, sutiko iki 2030 m. visoje Europoje išleisti 100 000 vandenilinių sunkvežimių."