Ogniwa wodorowe są jednym z najlepszych, motoryzacyjnych wynalazków ostatnich dziesięcioleci. W przyzwoity sposób napędzają samochód, nie wymagają kilkugodzinnego podłączenia do gniazdka, a jednocześnie nie emitują w trakcie jazdy praktycznie żadnych zanieczyszczeń. Zasada ich działania jest bardzo prosta. Na pokładzie auta montowana jest mała elektrownia, która w wyniku łączenia cząsteczek tlenu i wodoru tworzy wodę. Skutkiem ubocznym reakcji jest powstanie energii chemicznej, którą następnie w części magazynuje się w akumulatorach, a w części zamienia się w energię mechaniczną.
Zero emisji, zero zakłóceń - napęd idealny?
Lista zalet ogniw paliwowych jest długa. Pomijając totalną bezemisyjność i fakt iż identycznie jak w standardowym aucie, przedłużenie zasięgu polega na wizycie na stacji benzynowej, układy napędowe charakteryzują się wysoką sprawnością, stałym momentem obrotowym i tworzeniem energii odpornej na działanie zakłóceń. Co więcej, pokładowa elektrownia i silnik elektryczny pracują bezszelestnie. Brak hałasu i wibracji znacząco poprawia komfort jazdy. Skąd pochodzi wodór służący do tankowania auta? I tutaj pojawia się kolejna zaleta. Jest on albo efektem ubocznym innego procesu produkcyjnego, ewentualnie można go pozyskiwać w procesie elektrolizy wody.
W chwili obecnej ograniczenia dotyczące masowego stosowania ogniwa paliwowego są cztery. Po pierwsze należy znacznie usprawnić proces uzyskiwania wodoru. Metody są świetnie znane, naukowcy muszą jednak popracować nad ich przyspieszeniem oraz dopracowaniem ich wydajności. Po drugie konieczna jest rozbudowa punktów tankowania paliwa. Z wodorem jest o tyle duży problem, że musi on być przechowywany w postaci ciekłej. A to wymaga temperatury rzędu -253 stopni Celsjusza i ciśnienia dochodzącego do 1000 barów. W efekcie stacje muszą spełnić rygorystyczne warunki, a koszt ich adaptacji jest wysoki.
Trzeci z problemów dotyczy warunków pracy. Ogniwo nie lubi ujemnych i zbyt wysokich temperatur. Na mrozie folia membrany, która wymaga nawilżania może zamarznąć, a ogromne ilości ciepła wytwarzane w trakcie jazdy niszczą układ napędowy. Na szczęście inżynierowie radzą sobie z obydwoma zagadnieniami. Dla przykładu Honda FCX Clarity jest w stanie uruchomić ogniwo nawet przy temperaturze -30 stopni Celsjusza, co w warunkach europejskich, amerykańskich czy japońskich jest wartością wystarczającą. Odprowadzaniem ciepła zajmują się coraz bardziej wydaje układy chłodzenia.
Hybrydy też kiedyś były drogie!
Czwarte z ograniczeń napędu wodorowego dotyczy ceny technologii. Jak na razie budowa ogniw i całego układu jest ekstremalnie droga. Także i w tym przypadku możemy jednak uspokoić kierowców. Wysokie koszty były cechą charakterystyczną każdej nowoczesnej technologii. Identycznie było w przypadku nowoczesnych diesli, zaawansowanych benzyniaków i pierwszego Priusa. Z czasem i wraz z popularyzacją ceny wyraźnie zmaleją.
Pierwsze w pełni sprawne i funkcjonalne auta z napędem wodorowym zostały zaprezentowane niemalże dekadę temu. W roku 2006 Mercedes zadebiutował z modelem F-Cell. Dwa lata później świat motoryzacyjny ujrzał Hondę FCX Clarity. W obydwu przypadkach ciężko mówić o seryjnej produkcji, a raczej czymś na kształt programu testowego. W sumie powstało zaledwie po kilkadziesiąt sztuk aut, których dodatkowo nie można było kupić, a trzeba było je wynająć.
Na wdrożenie „programu testowego” w roku 2013 zdecydował się także Hyundai. Początkowo Koreańczycy wynajmowali wodorowe ix35 FCEV głównie flotom i organizacjom sektora publicznego. Seryjna produkcja i sprzedaż w salonach ekologicznego SUV-a ma się rozpocząć jeszcze w tym roku. To dobra informacja, bowiem zasięg pojazdu na jednym tankowaniu jest rekordowy i wynosi aż 594 kilometry.
Pierwszym i w tej chwili jedynym seryjnie produkowanym samochodem o napędzie wodorowym jest Toyota Mirai. Na razie futurystycznie wyglądającego sedana można kupić tylko w Japonii. Jeszcze w tym roku ma jednak trafić do salonów w Stanach Zjednoczonych i Europie. Zanim przejdziemy do tematu ceny, opowiedzmy o układzie napędowym. Bezszelestna elektrownia i silnik elektryczny mają moc 153 koni mechanicznych i moment obrotowy na poziomie 335 Nm. Mirai osiąga pierwszą setkę w 9 sekund, prędkość maksymalna to 179 km/h, a zasięg na jednym tankowaniu to 480 kilometrów.
60 tysięcy euro? To prawdziwa promocja!
Toyota na razie nie jest tania. Szacowana cena bez VAT-u na rynku niemieckim to 60 tysięcy euro. Oczywiście nasi zachodni sąsiedzi będą prawdopodobnie mogli liczyć na pokaźne dopłaty, które skutecznie obniżą koszt zakupu ekopojazdu. Dla przykładu w Japonii dochodzą one do 1/3 wartości samochodu. Co więcej, 60 tysięcy euro to i tak wyjątkowa promocja. Szacuje się, że do każdego sprzedanego Mirai władze Toyoty dołożą od 50 do 100 tysięcy euro! Japończycy raczej nie narzekają na brak zainteresowania autem. Planują, że tylko w tym roku uda się sprzedać 700 egzemplarzy.
Cztery samochody, którymi kierowcy mogą jeździć do tej pory, nie oznaczają że przyszłość nie przyniesie żadnych nowości. W ciągu najbliższych lat swój pomysł na samochód zasilany ogniwem paliwowym zaprezentuje General Motors, Honda, Mercedes i Nissan. Ze szczególną niecierpliwością można czekać na konstrukcję Hondy i Mercedesa. Te dwie marki mają najdłuższe tradycje w pracy nad napędem wodorowym.
Być może ogniwa paliwowe nie są rozwiązaniem aktualnym już dzisiaj, ale jedno jest pewne. Przyszłość na rynku motoryzacyjnym będzie ściśle z nimi związana. Gdy za kilka lat przełamane zostaną ostatnie bariery (ilość stacji z wodorem, ceny aut), kierowcy nie powinni mieć żadnych oporów przed kupowaniem aut z pokładową elektrownią. Pojazdy napędzane wodorem będą spotykane na każdym rogu, a co za tym idzie powoli zepchną na margines samochody z konwencjonalnymi silnikami benzynowymi.