Technologia

Czy samochody na wodór zastąpią samochody elektryczne?

Ważnym aspektem współczesnych dążeń do ochrony środowiska i łagodzenia skutków zmian klimatycznych jest elektryfikacja pojazdów. Coraz częściej mówi się też o potencjale samochodów na wodór, które stanowią alternatywę dla aut elektrycznych. Jak to działa i czy technologia wodorowa rzeczywiście ma szansę zawojować rynek motoryzacyjny?

Wodór to jeden z najpowszechniejszych pierwiastków występujących w przyrodzie i jednocześnie świetny nośnik energii. W środowisku nie funkcjonuje jednak w czystej postaci, a więc trzeba go wyprodukować z innych związków (np. gazu ziemnego, wody czy biomasy).

Ogniwa paliwowe zasilane wodorem, które pozwalają na wytworzenie energii bezpośrednio w samochodzie, mogą być alternatywą dla baterii pojazdów elektrycznych. Warto podkreślić, że auta na wodór to żadna nowinka motoryzacyjna. Pierwsze tego typu samochody produkowane seryjnie pojawiły się już 15 lat temu. Niemniej jednak na rynku nadal są czymś nietypowym.

Wodorowy potencjał

Technologia wodorowa dotyczy nie tylko samochodów osobowych. Na świecie jest już (lub będzie, ze względu na szeroko zakrojone prace nad wdrożeniem) wykorzystywana w statkach, samolotach, autach ciężarowych, autobusach miejskich, pociągach czy nawet wózkach widłowych.

Jak to działa w samochodzie? Po zatankowaniu wodór trafia do ogniw paliwowych, zasilając je. W wyniku zachodzącej tam reakcji (połączenie jonów wodoru w anodzie i z tlenem w katodzie) otrzymujemy energię elektryczną, która dociera do akumulatora. Właściwie można powiedzieć, że auto na wodór to „elektryk”, z istotnie wydajniejszym magazynem energii jakim są zbiorniki wodorowe. Ze względu na zbiornik auto wodorowe ma też cechy konwencjonalnego samochodu benzynowego, z tą różnicą że paliwo możemy produkować samodzielnie, wykorzystując powszechne obecnie moduły fotowoltaiczne. W praktyce wodór pełni w pojeździe funkcję nośnika energii, umożliwiając jej gromadzenie i dysponowanie nią.

Czysta energia?

Ważnym walorem tego rozwiązania jest fakt, że wodór można pozyskiwać z czystych, neutralnych dla środowiska źródeł, co sprawia że jest ono komplementarne z wszelkimi źródłami odnawialnymi. Do tego technologia ta nie emituje spalin, więc taki pojazd jest ekologicznym rozwiązaniem. Co ciekawe, efektem ubocznym pracy ogniwa paliwowego są tylko ciepło i woda. Kolejnym plusem jest wydajność – na jednym, trwającym zaledwie kilka minut tankowaniu, auto na wodór przejedzie ok. 1000 km, czyli cztery razy więcej niż „elektryk” po ładowaniu, które w dodatku trwa znacznie dłużej niż tankowanie auta wodorowego.

Przejdźmy do minusów. Po pierwsze, znaczna część produkowanej poprzez tę technologii energii jest tracona. Po drugie, sposobem na pozyskanie czystego wodoru jest odwrócony proces elektrolizy wody, a ten pochłania sporo energii i może okazać się po prostu zbyt kosztowny. Gdyby jednak uwzględnić przyszłościowe kierunki rozwoju technik wodorowych zapewne możliwe będzie wykorzystanie nie tylko energii elektrycznej lecz także cieplnej, co w bilansie ogólnym da efektywność niemalże 98%.

Czy to się opłaca?

Rozwiązaniem problemu finansowo opłacalnego i ekologicznego czerpania energii koniecznej do przeprowadzenia procesu elektrolizy wody jest pozyskiwanie jej z odnawialnych źródeł. I tu dochodzimy do kluczowej kwestii.

– Zielony wodór rzeczywiście może być ważny w kontekście kryzysu klimatycznego i energetycznego, stanowiąc ciekawą, przyjazną dla środowiska alternatywę dla gazów kopalnianych. Jednak warunkiem właściwego wykorzystania tego potencjału jest opracowanie i wdrożenie odpowiednich technologii, które umożliwiałyby jego bezemisyjne, niedrogie, szybkie i wydajne pozyskiwanie na dużą skalę – podkreśla Grzegorz Pytynkowski, CEO Centrum Badań i Rozwoju Technologii dla Przemysłu, jednostki badawczej, która wprowadziła na rynek polski i światowy wiele przełomowych rozwiązań, również w dziedzinie motoryzacji.

Kolejną barierą jest fakt, że póki co stacji do tankowania wodoru jest jak na lekarstwo. W ciągu kilku lat ich liczba w Polsce ma jednak wzrosnąć do kilkudziesięciu, mimo, że pojazdy na wodór stanowią zdecydowaną mniejszość na polskich drogach. W 2021 r. było ich zaledwie 78*.

Niektórzy mają też wątpliwości związane z łatwopalnością wodoru – pada wówczas pytanie o bezpieczeństwo. Obawy są nieuzasadnione, ponieważ wodór jest kilkanaście razy lżejszy od powietrza i szybko ulatuje. Paradoksalnie większym zagrożeniem jest tradycyjna benzyna czy gaz LPG. Współczesne instalacje wodorowe są szczelne i odpowiednio zabezpieczone.

Czy wodór jest pierwiastkiem przyszłości?

Trudno jednoznacznie wskazać, w jakim kierunku będzie dalej ewoluował rozwój motoryzacji w aspekcie ekologicznych rozwiązań i czy auta na wodór wyprą klasyczne „elektryki”, czy też jedne i drugie będą funkcjonowały równolegle. Z pewnością szukanie i doskonalenie rozwiązań sprzyjających ochronie środowiska jest dobrą drogą. Być może ostatecznie wodór odegra jednak większą rolę w ogrzewaniu niż w samej motoryzacji. Czas pokaże.

– Patrząc szerzej, w długofalowej perspektywie technologia wodorowa mogłaby być ważnym aspektem budowania niezależności energetycznej w kraju. Polska ma duży wodorowy potencjał. Na razie przed nami jednak niełatwa droga związana z badaniami nad właściwym jego pozyskiwaniem i magazynowaniem – podsumowuje Grzegorz Pytynkowski z CBRTP.

* https://pspa.com.pl/aktualnosci/raport/

Warto wiedzieć

Od momentu rosyjskiej inwazji na Ukrainę znacząco wzrosły ceny metali używanych do produkcji samochodów – od aluminium w nadwoziu, palladu w katalizatorach, po nikiel w akumulatorach. Wojna zahamowała również dostawy niezwykle istotnych wiązek przewodów, które są produktem niezbędnym do budowy samochodów.

Ukraina jest ich głównym zaopatrzeniowcem, co już teraz doprowadziło do zawieszenia produkcji w kilku europejskich zakładach. Według danych AlixPartners i Comtrade, z Ukrainy pochodzi prawie 7 proc. wszystkich wiązek importowanych do Unii Europejskiej.

Co więcej, Ukraina odgrywa kluczową rolę w produkcji gazów niezbędnych do wytwarzania półprzewodników, takich jak krypton, argon, ksenon oraz przede wszystkim neon – z tego państwa pochodzi aż 70% ogólnoświatowej produkcji neonu. Warto dodać, że po aneksji Krymu w 2014 r. ceny neonu wzrosły aż 7-krotnie.

Rozwój rynku motoryzacyjnego w Polsce i Europie w najbliższych latach upływał będzie pod znakiem unijnej propozycji “Fit for 55”. Celem tej propozycji jest zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych o 55% do 2030 roku. Dzięki czemu UE zakłada osiągnięcie ostatecznie neutralność pod względem emisji dwutlenku węgla do 2050 roku. Aby osiągnąć ten poziom, konieczne byłoby wyeliminowanie tradycyjnych napędów i zastąpienie ich zeroemisyjnymi już do 2030 roku. Oznacza to również, że pojazdy niespełniające tych wymogów musiałyby zniknąć z rynku europejskiego po 2035 roku.

Dodatkowo, wskazuje się potrzebę większej cyfryzacji polskiego rynku motoryzacyjnego. Dotychczas kanały kontaktu z klientem i sprzedaży opierały się na punktach stacjonarnych. Pandemia wymusiła zmianę tego modelu i pokazała potencjał wirtualnej sprzedaży samochodów, zarówno dystrybutorom, jak i klientom. Ci drudzy zachęceni są do zakupu pojazdu online między innymi dzięki gwarancji satysfakcji, konkurencyjnym cenom, zaufaniu do marki oraz możliwości ulepszeń po zakupie.

Pomimo stabilnej pozycji i dobrych perspektyw, w najbliższych latach polską branżę motoryzacyjną czekają liczne wyzwania. Główne z nich wiążą się z programem UE dotyczącym przejścia z pojazdów napędzanych silnikami spalinowymi na zeroemisyjne do 2035 roku. Planowana transformacja będzie wymagała ogromnych inwestycji w infrastrukturę, rozwój technologii i szkolenia pracowników. Aby sprostać tym oczekiwaniom niezbędna będzie restrukturyzacja linii produkcyjnych w polskich zakładach wytwórczych, które koncentrują się obecnie głównie na małych samochodach osobowych z tradycyjnymi silnikami. 

Tylko w pierwszych dziewięciu miesiącach 2020 r. produkcja pojazdów silnikowych na europejskich rynkach wschodzących spadła o 23 proc. W 2021 r. Europa była najsłabszym rynkiem świata w sektorze automotive. W drugim półroczu ubiegłego roku spadła ilość rejestracji nowych pojazdów. Początek roku 2022 pokazał, że liczba ta była niższa niż w analogicznych miesiącach w trzech ostatnich latach. Ma to związek m.in. z zakłóceniami łańcuchów dostaw i problemami z dostępnością materiałów potrzebnych do produkcji aut.

Polska będzie musiała zmierzyć się z perspektywą utraty przewagi konkurencyjnej w kilku segmentach branży motoryzacyjnej, co ma związek z rosnącymi kosztami pracy w kraju.

Technologia w motoryzacji

Technologia w motoryzacji odgrywa kluczową rolę w rozwoju nowoczesnych pojazdów, poprawie bezpieczeństwa, efektywności paliwowej i komfortu podróży. Oto kilka kluczowych obszarów, w których technologia ma istotny wpływ na branżę motoryzacyjną:

  1. Elektryfikacja: Rozwój pojazdów elektrycznych jest jednym z najważniejszych trendów w motoryzacji. Elektryczne samochody są bardziej ekologiczne, ponieważ nie emitują gazów cieplarnianych ani innych zanieczyszczeń. Postęp w technologii baterii, takich jak baterie litowo-jonowe, umożliwia zwiększenie zasięgu pojazdów elektrycznych.
  2. Autonomiczne pojazdy: Technologie autonomiczne umożliwiają samodzielne poruszanie się pojazdów bez udziału kierowcy. Systemy te wykorzystują zaawansowane czujniki, kamery, radar i sztuczną inteligencję do analizy otoczenia i podejmowania decyzji podczas jazdy.
  3. Connectivity (łączność): Samochody stały się coraz bardziej połączone z internetem, co umożliwia dostęp do różnych usług online, nawigacji w czasie rzeczywistym, integracji z smartfonami oraz zdalnego monitorowania i zarządzania pojazdem.
  4. Technologie bezpieczeństwa: W motoryzacji rozwijane są zaawansowane systemy bezpieczeństwa, takie jak systemy antykolizyjne, ostrzeżenia o martwym polu, asystenty parkowania, systemy monitorowania zmęczenia kierowcy i wiele innych, mających na celu zminimalizowanie ryzyka wypadków drogowych.
  5. Efektywność paliwowa: Badania nad nowymi technologiami silników i alternatywnymi źródłami napędu mają na celu zwiększenie efektywności paliwowej pojazdów. Do tego celu wykorzystuje się hybrydowe rozwiązania, paliwa alternatywne (np. wodór), a także rozwija się coraz bardziej zaawansowane silniki spalinowe.
  6. Design i materiały: Technologia wpływa także na projektowanie pojazdów i używane materiały. Wykorzystanie lekkich materiałów, takich jak włókna węglowe czy aluminium, pomaga w zwiększeniu efektywności paliwowej i osiągach pojazdu.
  7. E-mobilność i ładowanie: Rozwój infrastruktury ładowania dla pojazdów elektrycznych staje się coraz ważniejszy, aby umożliwić szybkie i wygodne ładowanie baterii. Technologie ładowania, zarówno w domu, jak i na stacjach publicznych, są obszarem intensywnego rozwoju.
  8. Sztuczna inteligencja (AI): AI znajduje zastosowanie w różnych obszarach motoryzacji, w tym w systemach autonomicznych, systemach bezpieczeństwa, analizie danych diagnostycznych i prognozowaniu konserwacji pojazdów.

W miarę postępu technologicznego można spodziewać się dalszych innowacji, które będą kształtować przyszłość branży motoryzacyjnej.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *