Jak se využívá vodík v nákladních vozidlech?
Vodík lze používat jako palivo pro spalovací motor, který je podobný motoru na stlačený zemní plyn (CNG). Dalším řešením je použití vodíku v palivovém článku, který vyrábí elektřinu pro pohon vozidla. Vodík lze také použít jako pomocný palivový článek pro prodloužení dojezdu u elektromobilu poháněného akumulátory.
Jaké jsou výhody vodíkového paliva?
Když se vodík používá k pohonu palivového článku, jedinými vedlejšími produkty jsou voda a teplo – žádné znečišťující látky nebo skleníkové plyny. V závislosti na způsobu výroby může být vodík extrémně čistou alternativou k naftě. Vodík skrývá obrovskou energii: 80 kg vodíku dokáže dodat tolik energie, aby nákladní vozidlo ujelo 800 km! Proces tankování vodíkových vozidel je také rychlý a snadný.
Pohon ve vozidlech s vodíkovými palivovými články je elektrický. To znamená, že jízda připomíná jízdu s elektrickým nákladním vozidlem – žádný hluk motoru, rychlý rozjezd a možnost rekuperace brzdné energie.
Jaké jsou nevýhody vodíkového paliva?
Vodík je velmi reaktivní, takže má tendenci erodovat jiné materiály a je také vysoce hořlavý – faktory, které ztěžují a zdražují jeho přepravu. Dalším velkým problémem je nedostatečná infrastruktura a vysoké náklady na její budování. V současnosti na celém světě existuje pouze 337 vodíkových čerpacích stanic – nejvíce v Německu a Japonsku. I když se ukázalo, že k přepravě a skladování vodíku lze využít stávající infrastrukturu CNG, není to dobré řešení pro palivové články, které vyžadují provoz na velmi čistý vodík.
Výroba vodíkových palivových článků je také nákladná, protože stále běží v malém měřítku a zahrnuje ruční procesy. Další klíčovou složkou nákladů je nádrž na vodík, která je velká a zabírá hodně místa. A konečně je tu cena vodíkového paliva, která je výrazně vyšší než cena nafty.
Jak ekologický je vodík?
Když vodík reaguje s kyslíkem v palivovém článku, jediným výstupem je voda. Takže když je nákladní vozidlo poháněno palivovým článkem, nevznikají žádné škodlivé výfukové emise. Jakékoli měření dopadu na klima však musí také brát v úvahu proces výroby vodíku, který je velmi energeticky náročný. Většina vodíku se dnes vyrábí pomocí uhlí nebo zemního plynu. Pokud však elektřina použitá k výrobě pochází z obnovitelných zdrojů energie, vodíkové palivo může mít téměř neutrální uhlíkovou stopu (takovému vodíku se říká „zelený vodík“). Dalším způsobem, jak snížit stopu vodíku, je ukládání uhlíku (Carbon Capture Storage – CCS). Je to proces, při kterém se emise CO2 z reakce SMR zachycují a přepravují a trvale izolují hluboko pod zemí.
Vodíková vs. elektrická nákladní vozidla – porovnání
Aby jakákoli alternativa k naftě uspěla, musí nabízet jasnou výhodu v oblasti nákladů, dojezdu a dostupnosti infrastruktury. Zde je porovnání, jak si vodíkové palivové články stojí oproti elektromobilům:
Náklady: Vodíkové palivové články i lithium-iontové akumulátory jsou dražší než nafta. Cena lithium-iontových akumulátorů však rychle klesá. Společnost Bloomberg předpovídá, že bod přechodu, kdy budou elektrická vozidla levnější než jejich ekvivalenty se spalovacím motorem, by mohl nastat již v roce 2022. Protože vývoj a zavádění vodíkových vozidel probíhá v malém měřítku, je obtížné u nich podobný pokrok změřit.
Dojezd: Vodíkové palivové články mají větší hustotu energie než akumulátory, a proto poskytují větší dojezd vozidla. Poměr energie k hmotnosti je u vodíkové nádrže o tlaku 700 bar desetkrát vyšší než u akumulátoru. Vodíkové palivové články jsou také lehčí než akumulátory, což znamená, že vodíková vozidla mohou mít vyšší užitečné zatížení.
Infrastruktura: Vývoj a výroba lithium-iontových akumulátorů pokročily mnohem dále než vodíkové palivové články. Elektrická nákladní vozidla se ukázala jako obchodně životaschopná – zejména v městské dopravě. Infrastruktura doplňování paliva pro elektrická vozidla také pokročila mnohem dále. Například ve Spojených státech bylo v roce 2018 20 000 elektrických nabíjecích stanic a méně než 45 vodíkových čerpacích stanic.
Nahradí vodík naftová nebo elektrická nákladní vozidla?
Vodík hodně nabírá na síle. Většina velkých společností vyrábějících osobní a nákladní vozidla, včetně společnosti Volvo Trucks, zkoumá a rozvíjí řešení a vytváří partnerství s cílem vyvinout vhodnou technologii. Ale není to jen automobilový průmysl, kdo zjišťuje potenciál vodíku.
S rostoucími obavami o změnu klimatu a s požadavky na „zelenou obnovu“ po pandemii COVID-19 projevují větší zájem (což se promítá do investic!) o vodík také vlády zemí. Právě letos v květnu EU představila plán na oživení ve výši 750 miliard EUR. Plán se týká ekologické dopravy a průmyslu. Plán je zaměřený na Evropskou zelenou dohodu, zdůrazňuje vodík jako prioritu a uvádí plány na rozvoj technologie prostřednictvím investiční agendy a volného přeshraničního obchodu s vodíkem. Začátkem tohoto roku bylo také oznámeno ustanovení Evropské aliance pro čistý vodík, která sdružuje investory s vládními, institucionálními a průmyslovými partnery.
Ačkoli tento vývoj hovoří dobře pro budoucnost vodíku v nákladní silniční přepravě, stále existuje mnoho překážek, které mu brání významně přispět ke klimatu nebo ekonomice. Jednou z oblastí, kde je vodík hodně slibný, je těžká a náročná dálková přeprava – zde jej lze použít jako palivo pro elektrická hnací ústrojí. To znamená, že namísto nahrazování elektrických nákladních vozidel, která jsou vhodnější pro distribuci a regionální přepravu, mohou obě technologie spolupracovat na vybudování udržitelnějšího dopravního systému.
K otázce, zda by vodík mohl nahradit naftový motor: tlak na udržitelnější dopravu znamená, že vodík pravděpodobně nahradí některá naftová vozidla. Zejména pokud bude existovat jasný obchodní případ a konkurenční výhoda takového pohonu.
Alternativní paliva: Posouzení pro a proti
Vodíkové palivové články, elektrická nákladní vozidla, biopaliva, bio-LNG… zdá se, že seznam různých alternativ k naftě se stále rozrůstá. Pro provozovatele dopravy může být obtížné rozumět oblasti alternativních paliv a orientovat se v ní. Abych vám pomohl, připravil jsem průvodce, který poskytuje přehled o tom, jak jednotlivé technologie fungují a uvádí jejich klady a zápory.
