To auto zpívá, aspoň když jede malou rychlostí. Je to bezpečnostní prvek. Hyundai Nexo je auto s elektrárnou na palubě, jezdí docela tiše, ten lehce pisklavý zvuk, podobný tomu, který vydávají vesmírné lodě ve sci-fi filmech, vydává proto, aby mu chodci neskákali pod kola, protože ho neslyší. Při překročení třicetikilometrové rychlosti umělý hlas utichne.
Nexo je elektromobil, ale nevozí s sebou velké, těžké a neefektivní akumulátory, elektřinusi vyrábí přímo na palubě v palivových článcích chemickou reakcí z vodíku.
Vodík je jednou z alternativ ke klasickým pohonům. Vozidlo, které si z něj samo vyrábí elektřinu, je mnohem praktičtější než klasické auto na baterky. Proč? Natankuje za pět minut plnou nádrž a ujede na ni třeba šest set kilometrů. Na ujetí stejné štreky s elektromobilem budete muset třikrát nabíjet a strávíte tím třikrát několik hodin. Pro ilustraci: plné nabití elektromobilu Chevrolet Bolt trvá při použití domácí nabíječky na 240 voltů devět hodin.
Technika je vlastně jednodušší, než by si jeden pomyslel. Je to vlastně elektromobil, který si vozí vlastní elektrárnu a jediným odpadem je voda. Proto například v Londýně, Miláně, Hamburku nebo Oslu už dnes nalezneme v městské hromadné dopravě autobusy, ze kterých jen odkapává zkondenzovaná vodní pára.
A teď ty špatné zprávy: vodík není kde tankovat a aut, která na něj jezdí, je jen pár. Je to jako s tou slepicí a vejcem - dokud nebude kde natankovat, nebudou ani jezdit auta na vodík. Jenže postavit plničku na palivo, které tankuje jen pár aut, se nevyplatí. Za pár let to má být ale úplně jinak.
Do budování infrastruktury nabíječek elektromobilů pumpují obrovské peníze automobilky, vlády, energetické společnosti. Elektromobilita je teď v kurzu. Propagátoři vodíku něco takového teprve vyhlížejí.
Loňský průzkum KPMG, kterého se zúčastnilo bezmála tisíc výkonných manažerů automobilového průmyslu ze 42 zemí včetně České republiky, naznačil, že dnešní elektromobilní šílenství má být jen přechodnou fází. Polovina manažerů považuje elektromobily na baterie za hlavní trend, zároveň 62 procent však zároveň očekává, že baterie jako pohon budoucnosti selžou kvůli nedostatečné infrastruktuře. O pohonu budoucnosti mají jasno: 78 procent předpovídá, že se nejvíce uchytí palivové články. Podle manažerů je totiž právě vodíkový pohon mnohem životaschopnější s ohledem na stávající infrastrukturu a čas „dotankování“.
Vodík je velké téma také pro petrolejáře. „Vodík je vlastně stejný nosič energie jako baterie,“ vysvětlil Wolfgang Warnecke, šéf pro oblast inovací Shellu v loňském rozhovoru pro iDNES.cz. Podle něj jsou elektrickáauta jen velký humbuk: „Elektromobily jsou nadále velmi drahé. Potíž u elektromobilů je nejen cena, ale i to, že toto drahé řešení zatím neprokázalo svou odolnost a životnost, hlavně co se baterií týče. Ukládání energie v bateriích je stále velmi diskutabilní z hlediska hustoty uložené energie. Když porovnáte hustotu energie uloženou v bateriích oproti nějaké kapalině, je to poměr tak jedna ku stu.“
„Vodík má potenciál sehrát v budoucnu klíčovou roli, neboť může pohodlně sloužit jako nosič k ukládání a přepravě větrné či sluneční energie i energie pocházející z dalších obnovitelných zdrojů, může také sloužit jako pohonná hmota v řadě různých hospodářských odvětví, včetně automobilového průmyslu,“ vysvětluje Mike Rausa, viceprezident Toyota Australia. Vodík se dá zkapalnit a dá se pak jednodušeji přepravovat (je při tom zchlazený na -253 ºC), takto třeba zásobuje Japonsko vodíkem Austrálie.
Auta s vodíkovými palivovými články by tedy mohla v dohledné době svést boj o ovládnutí silnic bez znečišťujících zplodin s elektrickými vozy. Avšak pouze v případě, že pro ně bude postaveno více čerpacích stanic. Postavení plničky dnes podle Sae-Hoon Kima, šéfa vývoje vodíkových technologií u automobilky Hyundai stojí milion dolarů, a cena stále klesá. Plnička na vodík vypadá a funguje vlastně stejně jako benzinka na propan-butan nebo zemní plyn, na který dnes jezdí ten, kdo chce jezdit autem se zážehovým motorem za levno.
Vodík se dostává do povědomí veřejnosti a úřadů zatím pomalu. Jedním z lídrů jsou Spojené státy, díky takzvané H2 Highway lze projet celými USAnapříč. V rámci zapojení vodíku do dopravy se však počítá také s loděmi, vlaky, trajekty či letištní obsluhou. V Evropěje s padesáti plničkami na prvním místě Německo (do roku 2023 jich chtějí mít celkem čtyři sta, největší nabíječka je teď v Hamburku) pak Anglie, Benelux, Skandinávie.
Česko má vodíkový plán
V Česku nyní funguje jediná plnička, stojí v Neratovicích a tankuje u ní autobus, který tam od roku 2009 ve zkušebním provozu jezdí.
Když české zastoupení Toyoty přivezlo loni v červenci při příležitosti velké konference o vodíku konané v pražském Kongresovém centru do Česka svůj vodíkový automobil jménem Mirai, neměli ho kde pořádně natankovat. Ta neratovická plnička je to tiž nízkotlaká (maximální tlak 350 barů) a mirai ovšem potřebuje 700barovou, takže naplní jen půlku. Naplnění Mirai stojí teď v Německu 50 eur, časem se ovšem cena má dostat na 5 až 6 eur za kilogram vodíku.
Situace v Česku se má změnit: Unipetrol připravuje výstavbu dvou vodíkových plnicích stanic, které by měly být v provozu do konce letoška. V rámci národního plánu Čistá mobilita, který garantuje ministerstvo průmyslu a obchodu navíc nedávno vznikla pracovní skupina pro využití vodíku v dopravě.
Hyundai, výrobce toho „zpívajícího“ Nexa v ní má svého zástupce: „Jde zatím o konzultace mezi technology, dodavateli infrastruktury a aut se zástupci státní správy a samosprávy – bavíme se o výstavbě plnicích stanic a na to navazujících pilotních projektech s vodíkovými auty a autobusy,“ říká Petr Vaněk, mluvčí automobilky Hyundai v Nošovicích. „Jako značka, která spustí výrobu vodíkového auta, máme zájem o každý zajímavý projekt, který v České republice využití vodíku jako paliva umožní,“ dodává.
Kromě zástupců ministerstev a krajů jsou v této skupině mimo jiné petrolejáři (Unipetrol, Shell), výrobci autodílů, ale také třeba zástupce Ostravy, která je ve vyhlížení vodíkové budoucnosti velmi aktivní. „Věřím, že technologie a dopravní prostředky v blízké budoucnosti budou testovány v Ostravě a podaří se zajistit jejich financovaní. Nyní je nutné soustředit se na samotný rozvoj plnicí infrastruktury v souladu s rozvojovou vizi ministerstva dopravy formulovanou ve zpracované studiirozvoje vodíkové dopravy z roku 2017,“ uvádí pro iDNES.cz Daniel Minařík, energetický manažer města Ostravy a také jeden ze zakladatelů Laboratoře vodíkových technologií výzkumného centra ENET na VŠB-TU Ostrava.
„Jednaní i úvahy o konkrétních realizacích jsou nyní v počátcích a jejich dimenze souvisí především s možnostmi a tržní silou našich technologických partnerů než na samotné potřebě nebo vůli města,“ vysvětluje Minařík s tím, že nejdříve bude vodíkový dopravní prostředek - ať auto nebo autobus - v ulicích Ostravy k vidění v roce 2020.
Vodíkovou budoucností dopravy se zabývá studie společnosti Grant Thornton vytvořená v loňském roce pro ministerstvo dopravy. Studie má posloužit jako podklad pro aktualizaci Národního akčního plánu čisté mobility. V něm je uvedený cíl vybudovat do roku 2025 tři až pět vodíkových stanic kvůli naplnění požadavků směrnice o zavádění infrastruktury pro alternativní paliva. Ministerská studie ovšem požaduje alespoň 12 plniček a doporučuje je budovat u již existujících čerpacích stanic, ideálně u hlavních tahů.
Studie prosazuje zavádění vodíkových autobusů ve veřejnéhromadné dopravě ve vybraných aglomeracích a regionech. „Jde o variantu s nejvyšší přidanou hodnotou z pohledupoměru nákladů na technologii, využitelnosti a dopadů na životní prostředí,“ uvádí. Studie rozpracovává několik scénářů.
Ten, který označuje za „základní“, počítá s výstavbou 117 plnicích stanic při provozu 115 tisíc vodíkových aut (z celkového počtu asi 5,1 mil. aut) a tisícovkou vodíkových autobusů (z celkového počtu asi 20 tisíc autobusů). To vše při kumulativních nákladech 42,3 mld. Kč v následujících 13 letech.
Česká vodíková technologická platforma Hytep doporučuje využít možnosti vodíkových technologií také v železniční dopravě. Jako jeden z pilotních projektů pak zmiňuje přeshraniční spolupráci ČR a Německa v oblasti vodíkových autobusů. „Základní ideou je propojení Prahy a Drážďan. O tento projekt je ze strany Německa velký zájem. V současné době se řeší parametry, tedy velikost autobusu, jeho dojezd, obsazení, varianty linky, přičemž výhledově lze plánovat dojezdy až do Berlína,“ uvádí Hytep.
Drtivá většina (96 %) vodíku je vyráběna z fosilních paliv, a to především parním reformingem zemního plynu. Tento proces je jednoduchý, dobře zvládnutý a laciný. Zbylá 4 % výroby vodíku jsou získávána alkalickou elektrolýzou vody. Výhodou jsou nulové emise CO2při samotném procesu výroby.
„Celková produkce CO2pak závisí na způsobu získání využité elektřiny, a za ‚bezemisní‘ tak lze považovat vodík vyrobený pomocí elektřiny z jaderné energie či energie z obnovitelných zdrojů,“ uvádí ministerská studie. V ČR je asi desítka průmyslových podniků, které vodík vyrábějí jako hlavní či vedlejší produkt. Například Spolchemie v Ústí nad Labem disponuje podle studie volným vodíkem, který by vystačil na najetí 400 tisíc kilometrů za den.
Malá nabídka
Auta na vodíkový pohon nabízí aktuálně hlavně asijské značky, kromě Hyundaie ještě Toyota (Mirai) s Hondou (Clarity). Vodíkový model chystá do prodeje i Mercedes.
Podle Thomase A. Schmida, provozního ředitele Hyundai Motor Europe, více než sedmdesát procent všech vozů s palivovými články, provozovaných v Evropě, vyrobil Hyundai. Ten teď uvádí na světové trhysvůj nejnovější model Nexo, který navazuje na předchozí ix35/Tucson FCEV. Auto stojí na zbrusu nové platformě určené pro vodíkové modely, tu by mohla v dohledné době využít i sesterská automobilka Kia.
Na první pohled vypadá Nexo jako běžné SUV. Tři vodíkové nádrže o celkovém objemu 156,6 litrů uchovávající vodík pod tlakem 700 barů. Dvě nádrže jsou umístěny před zadní nápravou, jedna za ní. Baterie, které jsou nutné pro vyrovnávání výkonu vodíkových palivových článků, jsou nad nádržemi pod podlahou zavazadlového prostoru, jejich výkon je 40 kW. Palivové články jsou v bloku s elektromotorem vpředu, výkon článků je maximálně 95 kW.
Elektromotor pak dává výkon 120 kW a maximální točivý moment 395 Nm, což mu propůjčuje solidní dynamiku: na 100 kilometrů v hodině zrychlí za devět sekund.
Hyundai udává nejvyšší účinnost celého systému na světě ve výši 60 procent a spotřebu 3,9 litru vodíku na 100 km. Dojezd má být až 800 kilometrů. Hyundai slibuje životnost minimálně 10 let a 160 tisíc kilometrů, limitem je chemická degradace palivového článku.
Palivový článek má v sobě platinu, dříve to bylo skoro tři sta gramů, dnes 30 až 60 gramů, a použité množství stále klesá. Pro srovnání: ve výfukovém systému dieselového auta je 10 g platiny. Sae-Hoon Kim z Hyundaie dodává, že platiny je dost, ale je drahá.
Korejská automobilka má s Nexem velké plány, na veletrhu spotřební elektroniky CES v Las Vegas letos v lednu předváděla, jak se může vůz zapojit do energetického fungování domácnosti. Palivové články ve voze by mohly sloužit například k vykrývání výkonových špiček spotřeby elektrické energie v domácnostech, případně mohou domácnost pohánět v případě výpadku vnějšího napájení, protože může sloužit i jako její nouzový zdroj.
Hyundai se také chlubí tím, že Nexo funguje jako čistička vzduchu. Palivové články totiž vyžadují extrémně čistý vzduch, proto filtrační systém vozu zachytí až 99,9 % prachu z ovzduší.
Na silnicích v Evropě můžete narazit na velmi nekonvenčně tvarovaný zmíněný mirai. V loňském roce jich firma vyrobila 3 tisíce (limitem je v podstatě ruční výroba) a do roku 2020 má v plánu zvýšit produkci modelu až na 30 tisíc kusů ročně. Celkem Toyota prodala už téměř 5 tisíc vodíkových aut. Drtivou většinu v Japonsku a USA.
Japonská automobilka Toyota má od loňska v nabídce městské autobusy na palivové články, které postupně zařazují do systémů hromadné dopravy v japonských městech. Mnoho průmyslových závodů a skladů obsluhují vodíkové vysokozdvižné vozíkyToyoty, v kalifornském námořním přístavu Long Beach běží pilotní program nákladní Toyota na vodíkový pohon.
Většinu vodíkových aut, která dnes jezdí, si zákazníci pronajímají na operativní leasing. Prodejní ceny se pohybují kolem 60 tisíc eur s tím, že většinou je možné dostat na nákup dotaci (v USA skoro třetinu ceny). Sae-Hoon Kim z Hyundaie předpovídá, že cena vodíkových aut klesne v dohledné době na úroveň hybridních vozů. V Evropě se podle něj dá očekávat hlavně poptávka po vodíkových autobusech a kamionech.
Spalování vodíku
První vodíkové auto je podstatně starší než všechna, co jezdí na benzin. První vozidlo poháněné vodíkem vzniklo V roce 1807, zkonstruoval jej švýcarský inženýr Francois Isaac de Rivaz. Jeho auto je tak zároveň jedním z nejstarších automobilů vůbec a šlo o úplně první vůz se spalovacím motorem, v něm právě spaloval vodík.
Za druhé světové války v Rusku během obléhání Leningradu Němci přestavěl Boris Schelishch 200 nákladních vozů GAZ AA pro pohon na vodík. Důvod byl jednoduchý, v obléhaném městě rychle docházel benzin.
První vozidlo poháněné palivovými články, tedy způsobem, kdy není vodík spalován v motoru, ale v palivových článcích slouží k výrobě elektřiny, vzniklo v roce 1959. Šlo o traktor Allis-Chalmers, jehož palivové články dodávaly výkon 15 kW. Prvním automobilem s vodíkovými články je pak GM Electrovan z roku 1966. Byl jen pro dvě osoby a v zadní části dodávky byly velké ocelové nádrže s vodíkem a kyslíkem. Na jedno natankování ujel vůz zhruba 150 mil (241 km) a nejméně při jedné příležitosti jeho nádrž s vodíkem explodovala. Pak už se především v USA rozběhly experimenty s vodíkem ve větším množství.
Prvním autem, které bylo schopné jezdit jak na vodík, tak benzin byl podle všeho experimentální Cadillac Seville z roku 1977. Šlo o auto, které vezlo Jimmyho Cartera k jeho nástupu do úřadu. S variantou vodíkového pohonu, kdy se tento plyn spaluje, se pokoušelo pracovat naposledy v minulém desetiletí například BMW, projekt však už ukončilo.
Zdroj:
