Jak działa samochód napędzany na wodór?
Samochody wodorowe to nie pieśni przyszłości tylko teraźniejszość. Japońskie i koreańskie marki od wielu lat prowadzą prace badawcze w tym w względzie, co jakiś czas wypuszczając na rynek nowy model. Jak bardzo ekologiczny jest ten napęd i czy opłaca się posiadanie takiego auta?
Z tego artykułu dowiesz się:
Zastanawiasz się, jak zrobić samochód na wodór i czy da się przerobić zwykłe zasilanie paliwowe na wodorowe? Sprawdź, jaki silnik ma pod maską auto na wodór i przekonaj się, ile kosztuje w zakupie i codziennej eksploatacji!
Samochód na wodór – co to i jak działa?
Pojazd napędzany wodorem to samochód osobowy lub dostawczy wykorzystujący energię elektryczną uzyskiwaną z ogniw paliwowych, do których stale dostarczany jest wodór. Samochód z takim napędem jest więc elektrownią wodorową na kołach.
Wodór jest bezkonkurencyjny jako paliwo. Ma najwyższą wartość opałową (120 MJ/kg) oraz ciepło spalania (141,9 MJ/kg). Wyzwaniem jest jednak jego gęstość, która sprawia, że o ile w odniesieniu do masy jest liderem, to w zestawieniu objętości zostaje daleko w tyle.
Czym są ogniwa paliwowe?
Ogniwo paliwowe to zasilanie pojazdu wodorowego, generujące energię elektryczną wytworzoną w wyniku reakcji utleniania paliwa dostarczonego z zewnętrznego źródła (zbiornika na wodór). Tym ogniwa paliwowe odróżniają się od ogniw galwanicznych, które stanowią popularne magazyny energii (np. akumulatory czy baterie), że energia nie musi zostać wcześniej zebrana wewnątrz urządzenia, tylko jest uzyskiwana na bieżąco. Oznacz to, że pojazdów wodorowych nie ładuje się z gniazdka czy stacji szybkiego ładowania (tzw. wallbox), tylko tankuje na stacji – podobnie jak pojazd na gaz.
Państwa zrzeszone w ONZ (w tym również Polska) w 1997 r. podpisały Protokół z Kioto w obrębie Ramowej Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu i międzynarodowego porozumienia dotyczącego przeciwdziałania globalnemu ociepleniu. Zobowiązały się tym samym do podjęcia prac zmierzających do wykorzystania i spopularyzowania wodoru jako źródła energii w transporcie.
Samochód wodorowy w polskim prawie
Ustawa z dnia 11 stycznia 2018 r. o elektromobilności i paliwach alternatywnych wymienia wodór jako jedno z wiodących paliw alternatywnych:
paliwa alternatywne – [oznaczają – przyp. red.] energię elektryczną lub paliwa wykorzystywane do napędu silników:
pojazdów silnikowych w rozumieniu art. 2 pkt 32 ustawy z dnia 20 czerwca 1997 r. – Prawo o ruchu drogowym,
pojazdów szynowych,
jednostek pływających,
– stanowiące substytut dla paliw pochodzących z ropy naftowej lub otrzymywanych w procesach jej przetwórstwa, w szczególności wodór, biopaliwa ciekłe, paliwa syntetyczne i parafinowe, sprężony gaz ziemny (CNG), w tym pochodzący z biometanu, skroplony gaz ziemny (LNG), w tym pochodzący z biometanu, lub gaz płynny (LPG);
Dz.U. 2018 poz. 317
Wodór był wykorzystywany do wynoszenia na znaczną wysokość pierwszych balonów i statków powietrznych (sterowców). Już 2 lata po pierwszym, dziewiczym locie balonem unoszonym wodorem miała miejsce pierwsza katastrofa – 15 czerwca 1785 r. Pilâtre de Rozier, który chciał przelecieć przez Kanał La Manche padł pierwszą, śmiertelną ofiarą eksplozji. Ostatni taki przypadek miał miejsce 152 lata później – 6 maja 1937, gdy niemiecki sterowiec pasażerski Hindenburg, podchodząc do lądowania w Lakehurst (New Jersey) eksplodował. Katastrofa, w której zginęło 36 osób była początkiem końca ery wykorzystania sterowców w transporcie pasażerskim.
Rodzaje wodoru – jak jest uzyskiwany?
Oprócz wyszczególnienia wodoru, jako jednego z najistotniejszych paliwowych substytutów, polski ustawodawca wymienia 3 rodzaje wodoru różniące się między sobą procesem jego uzyskania.
a) wodór niskoemisyjny – wodór w rozumieniu art. 2 ust. 1 pkt 10a ustawy z dnia 25 sierpnia 2006 r. o systemie monitorowania i kontrolowania jakości paliw, uzyskany w procesie elektrolizy lub innymi metodami, w sposób niewyrządzający poważnych szkód dla celów środowiskowych, w przypadku którego emisja gazów cieplarnianych w cyklu życia nie przekracza 3 t ekwiwalentu dwutlenku węgla na 1 t wodoru;
b) wodór elektrolityczny – wodór niskoemisyjny uzyskany w wyniku
przetworzenia energii elektrycznej w procesie elektrolizy;
c) wodór odnawialny – wodór odnawialny w rozumieniu art. 2 pkt 102c rozporządzenia Komisji (UE) nr 651/2014 z dnia 17 czerwca 2014 r. uznającego niektóre rodzaje pomocy za zgodne z rynkiem wewnętrznym w zastosowaniu art. 107 i 108 Traktatu (Dz. Urz. UE L 187 z 26.06.2014, str. 1, z późn. zm.);
Dz.U. 2018 poz. 317
W dalszym ciągu ww. ustawy jest mowa o planach GDDKiA rozbudowy sieci punktów tankowania wodoru, jeśli zajdzie taka potrzeba. Krajowe ramy polityki rozwoju infrastruktury paliw alternatywnych wyznaczają “krajowy cel w zakresie liczby stacji wodoru oferujących do tankowania wyłącznie wodór elektrolityczny i wodór odnawialny, ustalony na poziomie wspierającym rozwój wodoru elektrolitycznego i wodoru odnawialnego”. Oznacza to, że wodór niskoemisyjny jako najbardziej negatywnie wpływający na środowisko ma nie być dalej upowszechniany.
Wodór (H) jest pierwiastkiem chemicznym najczęściej występującym we Wszechświecie i jednym z najczęściej spotykanych na Ziemi. Jego jądra (protony) stanowią pierwotną materię, która zdaniem naukowców uformowała się najwcześniej w ciągu pierwszej milionowej części sekundy od Wielkiego Wybuchu. Wodór ma najmniejszą masę atomową ze wszystkich cząstek elementarnych – wynosi 1,00794 u (w przybliżeniu równa masie atomu wodoru).
Przeczytaj również: “Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad – co to za organizacja i czym się zajmuje?”.
Pojazdy wodorowe na polskim rynku
Na koniec sierpnia 2023 w Polsce zarejestrowane były 203 pojazdy zasilane na wodór. 10 z nich stanowiły autobusy miejskie, które były w fazie testowej lub właśnie wyruszają na regularne linie na ulicach niektórych polskich miast (np. Poznania). Ogółem w kraju są 193 samochody osobowe z napędem wodorowym. Czy to dużo? Zważając, że jeszcze 6 lat wcześniej zarejestrowany był tylko jeden wodorowiec, można mówić o znacznym skoku. Tylko w okresie o stycznia do sierpnia 2023 zarejestrowanych zostało 79 aut wodorowych.
Autobusy miejskie na wodór skonstruowane przez AMZ-Kutno są produkowane w Polsce (w Kutnie i Lublinie). To model Ursus City Smile z zasięgiem 400 km na jednym tankowaniu.
Jakie są i ile kosztuje samochody wodorowe?
Wybór samochodu wodorowego jest prosty, gdyż obecnie nie ma na rynku wielu propozycji. Producenci zachodni dopiero opracowują tę technologię. Już dostępne są natomiast innowacyjne konstrukcje z dalekiej Azji. Auta wodorowe w Polsce dzielą się tylko na dwa modele: japońską Toyotę i koreańskiego Hyundaia. Toyota Mirai (od 299 900 zł) jest bardziej popularna i występuje w liczbie 122 egzemplarzy, natomiast nieco tańszy Hyundai Nexo (od 289 999 zł) zdobył 71 nabywców. W internetowych serwisach ogłoszeniowych (np. Otomoto) można trafić na oferty sprzedaży używanych pojazdów wodorowych, jak choćby Toyota Mirai z 2017 r. (I generacja) z przebiegiem 75 tys. km i ceną 74 000 zł (do negocjacji).
Toyota zaimplementowała swoją technologię wodorową z modelu Mirai do napędu wózka widłowego. Plan zakładał powstanie 170 pojazdów użytkowych, które w pierwszej kolejności trafiły do fabryk producenta na całym świecie (m.in. do japońskiej Motomachi w Toyota City).
Mocne i słabe strony aut na wodór?
Samochody zasilane wodorem i wyposażone w ogniwa paliwowe to technologia, która w ciągu najbliższych lat będzie dalej rozwijana i dopracowywana. Już teraz pojazdy te oferują ogromny potencjał przy niewielkich mankamentach, z którymi można się pogodzić.
Plusy auta na wodór:
- szybkie tankowanie (ok. 3–5 min),
- duży zasięg (nawet 600–700 km),
- zerowa emisja,
- zminiaturyzowana bateria (nawet 8–16 razy mniejsza i lżejsza, bez wielkiej ilości litu czy kobaltu).
Minusy auta na wodór:
- braki infrastruktury (mała liczba stacji tankowania wodoru w Polsce),
- konieczne przerwy między tankowaniami (aut na wodór nie da się tankować jeden po drugim bez przestoju),
- skomplikowany proces otrzymania zdatnego wodoru (produkcja 1 kg gazu pochłania ok. 55-70 kWh energii),
- wysoka cena zakupu auta.
Ubezpieczenie samochodu na wodór – jak wygląda?
Polisa na auto wodorowe niczym nie różni się od ubezpieczenia np. popularnego elektryka. Pojazd ten tak samo jak inne powinien być zarejestrowany w kraju i posiadać przynajmniej ochronę odpowiedzialności cywilnej (OC) kierowcy. W przypadku wodorowca przyda się również pakiet assistance drogowego, czyli pomocy w podróży np. w postaci holowania, jeśli w trasie nagle skończyłby się wodór w zbiorniku. W trosce o pełne bezpieczeństwo kierowcy i pasażerów można rozszerzyć pakiet o komunikacyjne NWW. Z uwagi na znaczną wartość pojazdu i ewentualne uszkodzenia, warto zaopatrzyć się w ochronę autocasco.
Ile kosztuje polisa na auto zasilane wodorem? [WYLICZENIE]
Sprawdźmy, ile za pełen pakiet ubezpieczenia wodorowej Toyoty Mirai z 2021 r. zapłaci 48-letni Grzegorz, mieszkaniec Wadowic (woj. małopolskie) u poszczególnych ubezpieczycieli, którzy przedstawili najkorzystniejszą ofertę:
| Towarzystwo ubezpieczeniowe | Zakres | Cena |
|---|---|---|
| Trasti | OC, AC, NNW, Assistance | 2 256,00 zł |
| LINK4 | OC, AC, NNW, Assistance | 3 010,07 zł |
| ERGO Hestia | OC, AC, NNW, Assistance | 19 439,00 zł |
FAQ – najczęściej zadawane pytania o samochód na wodór
Tankowanie wodoru wygląda z boku podobnie do napełniania butli LPG w pojeździe. W tym celu należy udać się na specjalną stację z dystrybutorem wodoru. Po szczelnym podłączeniu pistoletu do wlewu, samochodowy zbiornik napełnia się wodorem w stanie gazowym. Cały proces trwa kilka minut (ok. 5 min). Wszystko odbywa się w bezpiecznych warunkach, gdyż przy minimalnym wahaniom ciśnienia czy skokom temperatury czujniki na złączach wstrzymają dalsze tankowanie.
Koszt tankowania wodoru obliczany jest nie na podstawie ceny podawanej w jednostkach objętości (litrach), jak w przypadku pozostałych paliw, tylko masy – w kilogramach. 1 kg wodoru (H₂) kosztuje ok. 69 zł. Oferuje go ogólnodostępna stacja wodorowa NesoStacja otwarta w Warszawie przez Grupę Polsat Plus i ZE PAK. Przeciętny zbiornik na wodór w aucie osobowym mieści 5,5–6 kg wodoru, co wystarczy na przejechanie nawet 600–700 km, gdyż wodorowiec zużywa ok. 1 kg/100 km (Toyota Mirai). Koszt przejechania 1 km wynosi zatem ok. 0,69 zł.
Zbiorniki na wodór umieszczone w samochodzie napędzanym dzięki pracy ogniw paliwowych wykonane są z włókna węglowego i przystosowane do kompresji zawartości pod wysokim ciśnieniem. Są dodatkowo zabezpieczone, dzięki czemu są ciężkie i kosztowne. W przypadku kolizji i uszkodzenia zbiornika, wodór ulatnia się do atmosfery, nie tworząc ryzyka eksplozji.
- Samochody zasilane wodorem, wyposażone w ogniwa paliwowe to technologia przyszłości dostępna już dziś. W ciągu najbliższych lat na rynku powinno przybyć nowych modeli aut i więcej stacji tankowania H₂.
- Bezemisyjne auto wodorowe ma pod maską mini elektrownię. Energia niezbędna do napędzania pojazdu i zasilania urządzeń pokładowych pochodzi z reakcji chemicznej – utleniania wodoru, którego jedynym produktem ubocznym jest H₂O, czyli skroplona para wodna.
- Polska w Traktacie z Kioto zobowiązała się do prac i rozwoju technologii napędów wodorowych. Zapisy dot. rozbudowy sieci punktów tankowania wodoru znajdują się także w ustawie elektromobilności i paliwach alternatywnych.
- Na rynku pierwotnym w Polsce dostępne są właściwie tylko dwa modele napędzane na wodór: Toyota Mirai i Hyundai Nexo. Oba nie są tanie, gdyż kosztują ok. 300 tys. zł. Produkowany w kraju wodorowy autobus miejski Ursus City Smile pojawia się w coraz większej liczbie polskich miast.
- Pojazdy zasilane na wodór są zeroemisyjne, szybkie w ładowaniu i mają duży zasięg. Ich popularność ograniczają: brak kompleksowej infrastruktury, trudny proces uzyskania wodoru i przerwy między tankowaniami.
- wikipedia.org
Trudne pojęcia:
Dołącz do dyskusji