VOLVO TRUCKS

HRVATSKA

×

Vodikove gorive ćelije: odgovori na sva vaša pitanja

| 12 min
Puno se govori o vodiku i tome hoće li on u budućnosti zamijeniti dizel. No kako ova tehnologija funkcionira? Koje su prednosti i mane vodika? Kakav je u usporedbi s električnim kamionima? U nastavku su odgovori na neka od najčešćih pitanja o vodikovim gorivim ćelijama.

Što je vodik i zašto su svi toliko uzbuđeni oko njega?

Vodik je kemijski element koji je dio mnogih prirodnih spojeva, uključujući vode. Vodik (H2) koji se koristi u vozilima je plin bez mirisa i obično se proizvodi vađenjem vodika iz vode ili prirodnog plina.

Iako se danas mnogo govori o njoj, tehnologija vodika nije ništa novo. Zapravo, vodik se već dugo koristi za pogon svemirskih letjelica. No vidimo obnovljeno zanimanje zahvaljujući nastojanju da se dekarbonizira prijevozništvo, padu cijene obnovljivih izvora energije i detaljnijim strategijama vlada diljem svijeta za daljnji razvoj tehnologije.
 

Kako se proizvodi vodikovo gorivo?

Parno reformiranje metana ili SMR najčešća je metoda za masovnu proizvodnju vodika. U ovom postupku metan u prirodnom plinu reagira s parom, stvarajući vodik i ugljični monoksid. Ugljični monoksid prolazi dalje reakcije, stvarajući više vodika. Vodik također može doći iz vode kroz postupak tzv. elektrolize gdje se strujom voda dijeli na vodik i kisik.

Postoje i drugi izvori vodika kao što je pliniziranje biomase, gdje se biljna tvar zagrijava i reagira kako bi se proizveo vodik i ugljični dioksid te fermentacija, gdje određene vrste bakterija stvaraju vodik kao dio svog metabolizma. Vodik se također može proizvesti cijepanjem vode u solarnim ćelijama potopljenim u vodu.  
 

Kako se distribuira vodikovo gorivo?

Iako je moguće distribuirati vodik cjevovodima koji se koriste za prirodni plin, većina vodika koji se danas koristi za gorivo proizvodi se u velikim postrojenjima, a zatim se prevozi posebnim prikolicama za tekući vodik. Vodik se također može generirati na stanicama za punjenje gorivom putem parnog reformiranja (SMR) ili elektrolize. No ovaj pristup je općenito manje učinkovit i skup.
 

Kako radi vodikova goriva ćelija?

Vozilo na gorive ćelije funkcionira poput motora s unutarnjim izgaranjem, osim što sustav ne sagorijeva vodik koji crpi iz spremnika pod tlakom, već ga spaja s kisikom kako bi proizveo električnu energiju za pogon električnog motora. Postupak se odvija u PEM gorivoj ćeliji (Polimerna elektrolitna membrana) koja se sastoji od skupova tankih ploča odvojenih membranama.

Kako se vodik koristi u kamionima?

Vodik se može koristiti za pogon motora s unutarnjim izgaranjem, a takav motor sličan je motoru na stlačeni prirodni plin (CNG). Drugo rješenje je korištenje vodika u gorivoj ćeliji gdje se koristi za proizvodnju električne energije za pogon vozila. Vodik se također može koristiti kao pomoćna goriva ćelija za povećanje dosega električnog vozila na baterije.
 

Koje su neke od prednosti vodikovog goriva?

Kada se vodik koristi za napajanje gorive ćelije, jedini nusproizvodi su voda i toplina, bez zagađivača ili stakleničkih plinova. Ovisno o tome kako se proizvodi, vodik može biti iznimno čista alternativa dizelu. Vodik također sadrži mnogo energije: 80 kg vodika može isporučiti dovoljno energije kako bi kamion prešao 800 km! Postupak punjenja gorivom kod vozila na vodik također je brz i jednostavan.

Pogon u vozilima s vodikovim gorivim ćelijama je električan. To znači da je iskustvo vožnje slično vožnji električnog kamiona; bez buke motora, uz brzo pokretanje i mogućnost oporavka energije kočenja.
 

Koje su neke od negativnih strana vodikovog goriva?

Vodik je vrlo reaktivan i ima tendenciju erodiranja drugih materijala, a ujedno je vrlo zapaljiv. To su čimbenici koji otežavaju prijevoz i čine ga skupim. Drugi veliki problem je nedostatak i visoka cijena izgradnje infrastrukture za vodik. Danas ima samo 337 postaja za punjenje vodikom diljem svijeta, najviše u Njemačkoj i Japanu. Iako se pokazalo da se postojeća CNG infrastruktura može koristiti za prijevoz i skladištenje vodika, to nije dobro rješenje za gorive ćelije koje moraju koristiti vrlo čisti vodik.

Vodikove gorive ćelije također su skupe za proizvodnju jer je proizvodnja još uvijek mala i uključuje ručnu obradu. Druga ključna komponenta troškova je spremnik vodika koji je velik i zauzima puno prostora. Konačno, tu je i cijena vodikovog goriva koja je znatno veća od cijene dizela.
 

Koliko je ekološki prihvatljiv vodik?

Kada vodik reagira s kisikom u gorivoj ćeliji, jedino što izlazi je voda. Dakle, kada kamion pokreće goriva ćelija, nema štetnih emisija iz ispušne cijevi. No svako mjerenje klimatskog utjecaja također mora uzeti u obzir proces proizvodnje vodika koji je energetski izuzetno intenzivan. Većina vodika danas se proizvodi iz ugljena ili prirodnog plina. Ali ako električna energija koja se koristi za proizvodnju dolazi iz obnovljivih izvora energije, vodikovo gorivo može imati gotovo neutralan ugljični otisak (ovo je poznato kao „zeleni vodik”). Drugi način za smanjenje vodikovog otiska je Hvatanje i skladištenje ugljika (CCS), postupak kojim se emisije CO2 iz parnog reformiranja (SMR) hvataju, prevoze i trajno izoliraju duboko pod zemljom.
 

Kamioni na vodik u odnosu na električne kamione, što pokazuje usporedba?

Da bi bilo koja alternativa dizelu uspjela, ona mora ponuditi jasnu prednost na području troškova, dosega i dostupnosti infrastrukture.  U nastavku je usporedba vozila na vodikove gorive ćelije s električnim vozilima:

Cijena: I vodikove gorive ćelije i litij-ionske baterije skuplje su od dizela. No, cijena litij-ionskih baterija brzo pada. Bloomberg predviđa da bi prijelazna točka – kada električna vozila postanu jeftinija od njihovih ekvivalenata s motorima s unutarnjim izgaranjem – mogla biti već 2022. Budući da je razvoj i uvođenje vozila na vodik ograničen, teško je izmjeriti sličan napredak.

Domet: Vodikove gorive ćelije imaju veću gustoću energije od baterija i stoga vozilu pružaju veći doseg. Zapravo je omjer energije i težine spremnika vodika s tlakom od 700 bara deset puta veći od baterije. Vodikove gorive ćelije također su lakše od baterija, što znači da vozila na vodik mogu imati veću korisnu nosivost.

Infrastruktura: razvoj i proizvodnja litij-ionskih baterija napredovala je mnogo dalje od vodikovih gorivih ćelija. Električni kamioni pokazali su se komercijalno isplativima, osobito u gradskom prijevozu. Infrastruktura za punjenje električnih vozila također je napredovala. U Sjedinjenim Američkim Državama, na primjer, 2018. bilo je 20 000 električnih stanica za punjenje i manje od 45 stanica za punjenje vodikom.
 

Hoće li vodik zamijeniti dizelske ili električne kamione?

Vodik dobiva veliki zamah. Većina velikih proizvođača automobila i kamiona, uključujući Volvo Trucks, istražuje i radi na rješenjima te formira partnerstava za razvoj tehnologije. Ali nije samo automobilska industrija ta koja se budi pred potencijalom vodika.

Uz rastuću zabrinutost zbog klimatskih promjena i zahtjeva za „zelenim oporavkom” od pandemije COVID-19, vlade pokazuju veći interes (i ulaganja!) u vodik. Baš prošlog svibnja EU je otkrila plan za oporavak u vrijednosti od 750 milijardi eura za financiranje zelenog prijevoza i industrija. Plan koji se temelji na Europskom zelenom planu ističe vodik kao prioritet s planovima za razvoj tehnologije kroz plan ulaganja i slobodnu prekograničnu trgovinu vodikom. Ranije ove godine najavljen je i Europski savez za čisti vodik okuplja ulagače te vladine, institucionalne i industrijske partnere.

Premda se čini da će svi ovi događaji pozitivno utjecati na budućnost vodika u kamionskom prijevozu, još uvijek postoje mnoge prepreke tome da on značajno doprinese klimi ili gospodarstvu. Jedno područje na kojem vodik obećava ipak je u teškom i zahtjevnom prijevozu na velike udaljenosti gdje se može koristiti kao gorivo za električni pogonski sklop. To znači da umjesto zamjene električnih kamiona koji su prikladniji za distribuciju i regionalni prijevoz, obje tehnologije mogu zajedno raditi na izgradnji održivijeg sustava prijevoza.

Što se tiče pitanja bi li vodik mogao zamijeniti dizelski motor, poriv za održivijim prijevozom znači da će vodik vjerojatno zamijeniti neka dizelska vozila. Pogotovo ako postoji jasno poslovno opravdanje i konkurentska prednost kod korištenja vodika.
 

Alternativna goriva: Procjena prednosti i nedostataka

Vodikove gorive ćelije, električni kamioni, biogoriva, bio-LNG… čini se da se popis različitih alternativa dizelu povećava. Prijevozniku može biti teško razumjeti i snaći se među raznim alternativnim gorivima. Kako bih vam pomogao, pripremio sam vodič koji daje pregled načina na koji svaka tehnologija funkcionira te njihovih prednosti i nedostataka. 

Lars Mårtensson

Lars Mårtensson works as Environment and Innovation Director at Volvo Trucks.

Vezani članci