- Niebawem – tym razem już naprawdę – mają w Polsce powstać pierwsze stacje tankowania wodoru
- Auta na wodór to tak naprawdę samochody elektryczne, ale wyposażone w ogniwa paliwowe, które produkują energię elektryczną wykorzystując do tego czysty wodór
- Polska należy do największych producentów wodoru w Europie – jest on wykorzystywany m.in. w przemyśle petrochemicznym i przy produkcji nawozów sztucznych
- Wodór wykorzystywany w zakładach petrochemicznych czy nawozowych nie jest wystarczająco czysty, żeby tankować go do aut
- Więcej takich informacji znajdziesz na stronie głównej Onet.pl
Kto kupi w Polsce auto na wodór, skoro nie ma takiego samochodu gdzie zatankować? To pytanie stawiano od lat, kiedy tylko pojawiały się doniesienia o produkowanych seryjnie autach wodorowych takich marek jak Toyota czy Hyundai. Owszem, trafiały one czasem do Polski na pokazy i prezentacje, bardziej jako ciekawostka, bo najbliższa stacja tankowania była w Berlinie. Wprawdzie kilka polskich firm z branży paliwowej od lat obiecuje rychłe otwarcie stacji tankowania wodoru, ale jak dotychczas na zapowiedziach się kończyło, mimo że wodór jako preferowane paliwo wpisano m.in. do ustawy o elektromobilności i paliwach alternatywnych i do różnych rządowych dokumentów, a Polska należy do największych wytwórców wodoru w Europie.
I tu ciekawostka – choć stacji tankowania wodoru jak nie było, tak (jeszcze) nie ma, to już pojawił się klient, który przy okazji prezentacji nowej generacji Toyoty Mirai zamówił od razu 40 egzemplarzy tego modelu.
Od Trabanta do Toyoty Mirai, od węgla brunatnego do wodoru
Jak wynika z nieoficjalnych jeszcze informacji, tym niezwykłym, hurtowym klientem jest jedna ze spółek należących do Zygmunta Solorz-Żaka, znanego głównie jako założyciela telewizji Polsat. Nie wszyscy jednak wiedzą, że przedsiębiorca jest aktywny nie tylko w dziedzinie mediów, ale też i w innych branżach – do imperium magnata medialnego należy też m.in. koncern energetyczny ZE PAK (Zespół Elektrowni Pątnów Adamów Konin). W takiej sytuacji brak stacji tankowania rzeczywiście nie powinien stanowić problemu – z medialnych doniesień wynika, że firma planuje stworzenie dwóch stacji tankowania wodoru, przy czym pierwsza, zlokalizowana w okolicach Konina ma powstać w ciągu najbliższych miesięcy.
Warto przypomnieć, że Zygmunt Solorz-Żak ma w swojej biznesowej karierze poważne epizody związane z motoryzacją – na początku lat 90. sprowadzał do Polski na masową skalę Wartburgi i Trabanty, których w Niemczech wtedy nikt już nie chciał, a u nas cieszyły się niemałym zainteresowaniem.
Energetyczny koncern Zygmunta Solorza jest właśnie w trakcie zmiany swojej strategii – dotychczas ZE PAK produkował energię wykorzystując do tego głównie węgiel brunatny, ale obecnie firma inwestuje w „zieloną energię”. Firma buduje m.in. w gigantyczne farmy fotowoltaiczne, a dotychczasowe bloki elektrowni, przynajmniej częściowo mają zostać dostosowane do spalania biomasy.
Bez prądu nie będzie wodoru!
Wróćmy jednak na początek do wodorowej Toyoty Mirai. Tak naprawdę, jest to auto elektryczne, tyle że zamiast akumulatorów o dużej pojemności, ładowanych z zewnętrznego źródła, ma ono na pokładzie własną „elektrownię” w postaci tzw. ogniwa paliwowego, które wytwarza prąd z czystego wodoru. Oczywiście, akumulator trakcyjny też jest potrzebnym, tyle że mniejszy, działający jako bufor.
Takie rozwiązanie ma kilka niezaprzeczalnych zalet – przede wszystkim gęstość energii zmagazynowanej w wodorze jest nawet ponad 200 razy wyższa niż np. w popularnych akumulatorach litowo-jonowych. To znaczy, że w kilogramie wodoru zmagazynowana jest taka sama porcja energii, jak w akumulatorach ważących ponad 200 kg!
W autach elektrycznych konstruktorzy wciąż muszą się zmagać z poważnymi problemami – żeby poprawić zasięg, trzeba zamontować większe akumulatory. Większe akumulatory to jednak nie tylko znacznie wyższa cena, ale też i większe obciążenie konstrukcji, więc trzeba „przeskalować” podzespoły auta, zastosować solidniejsze zawieszenie, mocniejszy silnik, ale to z kolei oznacza, że np. dwa razy większe akumulatory wcale nie dadzą dwa razy większego zasięgu, bo auto robi się znacznie cięższe, a jego silnik zużywa więcej energii. Wraz z coraz bardziej wydajnymi akumulatorami i silnikami problem wprawdzie z roku na rok się zmniejsza, ale wciąż istnieje. Technologia ogniw paliwowych takich kłopotów nie sprawia! Przy dziś dostępnych rozwiązaniach zatankowanie wodoru to wciąż najszybsza metoda „ładowania” auta elektrycznego – uzupełnienie wodoru na kilkaset kilometrów jazdy to kwestia sekund, a najwyżej minut, a nie nawet godzin, jak w przypadku aut elektrycznych.
To jednak tylko część prawdy. Wodoru nie przewozimy przecież luzem, potrzebne są do tego superszczelne i wytrzymałe zbiorniki. To akurat przy dzisiejszych technologiach stosunkowo niewielki problem. Poważniejszą trudność stanowi samo pozyskanie wodoru. Niby to najpowszechniej występujący pierwiastek we wszechświecie, tyle że nie w formie czystej, a w związkach chemicznych. Uzyskanie czystego wodoru wymaga mnóstwa energii. Można to robić na różne sposoby, m.in. poprzez elektrolizę wody (z takiej technologi korzystać mają stacje) czy przez tzw. reforming metanu parą wodną (najpowszechniejsza metoda).
Wodór zamiast akumulatorów
Wodór do zasilania samochodów to nie tyle klasyczne paliwo, co sposób na zmagazynowanie energii . O ile samochód zasilany ogniwem paliwowym pracuje bez szkodliwych emisji (z „wydechu” kapie czysta woda), to już z produkcją wodoru tak dobrze nie jest. Problem polega na tym, że przy obecnie dostępnych technologiach, „przetworzeniu” prądu na wodór, a później wodoru ponownie na prąd wykorzystywany do zasilania silnika elektrycznego, towarzyszą olbrzymie straty. Jak duże? To zależy od tego, jaka technologa jest używana do produkcji wodoru, czy jest on tankowany od razu w miejscu produkcji, czy trzeba go przewieźć, pod jakim ciśnieniem się znajduje, jaką sprawność mają ogniwa paliwowe itd.
W bardzo dużym uproszczeniu: ze 100 kWh energii elektrycznej w przypadku auta elektrycznego zasilanego z akumulatorów ładowanych z sieci, przy uwzględnieniu strat związanych z ładowaniem, pracą inwertera itd., do wykorzystania do napędzania auta zostaje nam ok. 60-70 kWh. Jeśli wykorzystamy te 100 kWh do wyprodukowania wodoru, następnie wodór trafi do stacji, zostanie zatankowany do auta i przekształcony ponownie na energię elektryczną, to do wykorzystania zostanie jej efektywnie… ok. 20 kWh!
Nie masz co zrobić z prądem? Produkuj wodór!
To nie znaczy, że auta na wodór, czy technologia ogniw paliwowych są pozbawione sensu. Są sytuacji i zastosowania, w których takie rozwiązanie to naprawdę świetny pomysł. Jeśli mamy np. wielkie farmy fotowoltaiczne, albo elektrownie jądrowe, które produkują w pewnych momentach więcej prądu, niż da się sensownie wykorzystać, to zmagazynowanie tej nadwyżki energii w formie wodoru produkowanego w nawet w energochłonnej instalacji do elektrolizy, może być znacznie łatwiejsze i tańsze niż ustawienie gigantycznych „magazynów energii” złożonych z ekstremalnie drogich i umiarkowanie trwałych akumulatorów.
W niektórych zastosowaniach, tam gdzie masa akumulatorów uniemożliwia ich stosowanie, ogniwa paliwowe mogą być w przyszłości niezastąpione – np. trudno sobie wyobrazić duże samoloty czy statki z silnikami elektrycznymi zasilanymi z obecnie znanych typów akumulatorów, za to przy lekkich ogniwach paliwowych to już wykonalne.
Instalacja do produkcji wodoru już powstaje
Już niespełna rok temu, w kwietniu 2020 roku Zespół Elektrowni Pątnów-Adamów-Konin S.A. poinformował o podpisaniu kontraktu na zakup instalacji do produkcji wodoru oraz stacji sprężarek i instalacji do napełniania magazynów mobilnych (specjalnych cystern). Wodór (na razie) ma być produkowany z wykorzystaniem energii produkowanej w instalacjach, które zmodyfikowano tak, żeby zamiast węgla brunatnego wykorzystywano biomasę (żeby nikt zarzucił, że „czysty” wodór produkowany jest z „brudnego” węgla brunatnego), choć w przyszłości być może instalacje będzie mogła zagospodarowywać energię produkowaną przez budowaną farmę fotowoltaiczną należącą do koncernu.
Sama instalacja do elektrolizy ma wykorzystywać technologię tzw. membran protonowymiennych (PEM), czyli to tak naprawdę „odwrócone” ogniwo paliwowe. W ubiegłorocznym komunikacie spółki poinformowano, że w pierwszym etapie budowy wytwórni wodoru zapotrzebowanie na energię elektryczną wyniesie 2,5 MW, a po wyposażeniu modułu w drugi elektrolizer – aż 5 MW. Ma to pozwolić na produkcję 2 ton wodoru na dobę. Toyota Mirai zużywa ok. 1 kg wodoru na 100 km, więc nawet przy 40 intensywnie eksploatowanych Toyotach Mirai, nie zabraknie wodoru np. do tankowania wodorowych autobusów czy innych ekologicznych pojazdów.