Zamislite električni automobil koji ima domet od 600-700 kilometara i koji se može se napuniti skoro jednako brzo kao automobil na benzin ili dizel, ali za razliku od njih emituje samo vodu. To su prednosti automobila s vodoničnim gorivnim ćelijama poznatih kao FCEV. Pa zašto ih onda nema na putevima?
Postoji posvećena baza pristalica FCEV-a, koji insistiraju da su električni automobili na vodonik bolji od EV na baterije i da je svet lud što ih ignoriše. Nažalost, vodonična gorivna ćelija, pored toga što nudi nekoliko prednosti u odnosu na bateriju, ima i nekoliko mana.
Problemi koji ne šalju signale da su prevaziđeni uključuju troškove, nedostatak infrastrukture i relativnu neefikasnost u isporuci vodonika kupcima.
Ali započnimo priču od nekih osnovnih stvari.
Šta je automobil na vodonik?
Automobil na vodonične gorivne ćelije je vrsta električnog vozila, koje koristi sličan sistem elektromotora za pogon automobila, kao što ga koriste baterijska električna vozila. Ključna razlika je u tome kako se električna energija proizvodi i skladišti.
U baterijskom električnom vozilu, što je bilo koji EV koji trenutno možete kupiti na tržištu, električna energija za napajanje pogonskog sklopa automobila dolazi iz spoljašnjeg izvora (obično iz električne mreže) i čuva se u velikoj bateriji, najčešće postavljenoj duž poda automobila, ispod nogu putnika.
Poređenja radi, automobil s vodoničnim gorivnim ćelijama se puni vodonikom iz pumpne stanice, na sličan način kao što se puni benzinski automobil. Vodonik se zatim koristi za stvaranje električne energije u pokretu za potrebe napajanja električnog motora.
Kako funkcioniše automobil na vodonične gorivne ćelije?
Jednostavno rečeno, vozilo s gorivnim ćelijama poseduje nekoliko rezervoara za gorivo pod pritiskom, koji snabdevaju vodonikom ono što je poznato kao snop gorivnih ćelija. Ovaj svežanj se sastoji od pojedinačnih ćelija, od kojih svaka proizvodi manje od jednog volta električne energije, tako da su stotine njih povezane zajedno, kako bi proizvele neophodan napon za napajanje elektromotora.
Gorivna ćelija proizvodi električnu energiju prisiljavajući vodonik da reaguje s kiseonikom. Jedini nusproizvod tog procesa je voda.
Vodonik se koristi jer je odličan nosilac energije, što znači da mala količina može osloboditi veliku količinu energije neophodnu za vožnju. To takođe znači da je vodonik veoma eksplozivan ako procuri, zbog čega se poslovično spominje eksplozija cepelina Hindenberg iz 1937. kada god neko pomene automobile na vodonik.
Međutim, to je bilo pre 86 godina i mnogo toga se promenilo u međuvremenu na planu korišćenja i skladištenja vodonika. Moderni rezervoari za vodonik su jednako bezbedni, ako ne i bezbedniji od rezervoara za benzin (benzin je još jedan veoma eksplozivan proizvod s kojim smo prilično zadovoljni na svakodnevnom planu). Obično imaju omotač od ugljeničnih vlakana okružen slojem staklenih vlakana. Oni mogu da izdrže dvostruko veći pritisak u odnosu na onaj radni i prepuni su senzora.
Mali izbor, visoka cena
Proizvođači automobila koji su već uspostavili proizvodnju vozila na vodonične gorivne ćelije uglavnom su oni koji žele da demonstriraju svoju tehničku stručnost, a ne da ostvare profit od njih.
U 2008. godini, Honda FCX Clarity je bila prvi serijski automobil s pogonom na gorivne ćelije na svetu. Međutim, bio je proizveden u malom broju primeraka, dostupan samo za iznajmljivanje u Japanu i Kaliforniji. Druga generacija se pojavila 2016. godine, ali ona takođe nikada nije bila globalno dostupna, a proizvodnja je prekinuta 2021. godine.
Britanska vlada tvrdi da se na putevima u ovoj zemlji nalazi preko 300 vozila na vodonik, uglavnom putničkih automobila i autobusa, s tim što je autobusa mnogo više od automobila. Trenutno postoje samo dva putnička modela sa vodoničnim gorivnim ćelijama u Velikoj Britaniji: Toyota Mirai limuzina i Hyundai Nexo SUV.
Toyota je predstavila prvu generaciju Miraija (na japanskom „budućnost“) 2015. godine, koji je zamenjen drugom 2020. Aktuelni Mirai ima tri rezervoara i realan domet od 650 kilometara.
Od 2020. godine, Toyota je prodala 60 primeraka u Velikoj Britaniji, a globalna kumulativna prodaja od lansiranja iznosi oko 20.000 jedinica (do kraja oktobra 2022.). Ukupno je registrovano oko 160 Miraija u Ujedinjenom Kraljevstvu u obe generacije, iako je 45 od njih već proglašeno neregistrovanim, što znači da se ne mogu koristiti na javnim putevima.
Toyota takođe predvodi konzorcijum za razvoj prototipa verzije kamioneta Hilux sa pogonom na vodonične gorivne ćelije u fabrici u Velikoj Britaniji u Bernastonu (Derbišir).
Hyundai je lansirao drugu generaciju modela Nexo na gorivne ćelije 2019. Korejski proizvođač je tvrdio da će nakon instalacije mlaznice vodonika od 700 bara, kompletno punjenje goriva biti završeno za otprilike pet minuta, za domet od 665 kilometara.
Drugi proizvođači automobila se takođe bave gorivnim ćelijama, dok su neki odustali u međuvremenu. BMW je upravo započeo proizvodnju malog obima iX5 Hydrogen SUV-a u Nemačkoj, ali samo za testnu flotu, bez planova vezanih za prodaju. Mercedes je 2020. odustao od celog programa za automobile na vodonik, ali je ušao u partnerstvo sa Volvoom, kako bi razvio teška teretna vozila na gorivne ćelije.
U globalu, automobili na vodonik se zapravo ne ostvaruju. Podaci koje je prikupio JATO Dynamics 2021. navode da je globalna prodaja automobila sa vodoničnim gorivnim ćelijama iznosila ukupno 15.500 jedinica širom sveta.
Problem dolivanja goriva
Najveća prednost baterijskog električnog automobila je što može da se puni na svakom mestu gde postoji mogućnost napajanja, čak i ako se punjenje kod kuće i dalje meri u satima. Što se tiče javnih punjača, prema Zap Mapu, krajem decembra 2022. godine bilo je više od 37.000 punjača za električna vozila širom Ujedinjenog Kraljevstva, na 22.000 lokacija.
Svaki dan se dodaje sve više punionica (iako mnogi kažu da to nije dovoljno za rok do 2030.), ali ako imate automobil pogonjen gorivnim ćelijama, vaši problemi vezani za punjenje rezervoara su mnogo veći.
Skladištenje vodonika zahteva namenski izgrađene objekte, koji se ne mogu jednostavno priključiti električnu mrežu, kao što je to slučaj s punionicama baterija, a trenutni trošak izgradnje jedne vodonične stanice procenjuje se na 2 miliona funti.
Da bi postojala održiva nacionalna vodonična mreža u jednoj zemlji kao što je Velika Britanija, koja bi pokrivala sve glavne puteve, vlada smatra da bi bilo potrebno najmanje 1.000 stanica za punjenje (po ceni od oko 2 milijarde funti). Nameće se pitanje koliko su Britanci blizu ovome? Pa, nimalo.
Od januara 2023. u ovoj zemlji postoji samo 11 mesta za punjenje automobila na gorivne ćelije. Da stvar bude gora, broj ide u negativnom smeru, jer je u poslednjih 12 meseci smanjen za tri, budući da je Shell zatvorio svoje tri lokacije prošle godine.
Od preostalih, većina se nalazi na industrijskim posedima ili pored istraživačkih instituta, što nije posebno pogodno za opštu javnu upotrebu. I čini se da trenutno nema novih lokacija u pripremi. Čak i ako bi sutra bila objavljena velika nova investicija, bilo bi potrebno mnogo godina da se izgradi dovoljan broj lokacija da bi energija vodonika postala održiva.
Iako se mnogi ljudi žale zbog nedostatka električnih punjača koji su trenutno dostupni za baterijske električne automobile, realnost je da je mnogo lakše povećati ih u kratkom vremenskom roku, nego uvesti više od hiljadu namenskih stanica za punjenje vodonikom širom zemlje.
Slična je situacija je i u ostalim evropskim zemljama, što praktično isključuje vodonik kao održivu opciju za potrošače u bilo kom trenutku u bliskoj budućnosti.
Nije sve baš tako “zeleno”
Trenutna proizvodnja i upotreba vodonika u Velikoj Britaniji je u velikoj meri koncentrisana na hemijsku i naftnu industriju. Ovaj vodonik, koji se uglavnom proizvodi iz prirodnog gasa, koristi se za proizvodnju drugih hemikalija i igra različite uloge u rafinerijama za pretvaranje sirove nafte u različite krajnje proizvode. U ova dva sektora, proizvodnja i upotreba vodonika se obično odvijaju na istoj lokaciji, često integrisanoj u jedno industrijsko postrojenje.
U avgustu 2021. godine, vlada Ujedinjenog Kraljevstva pokrenula je svoj plan za „vodeću svetsku ekonomiju vodonika“. Njena sopstvena analiza sugeriše da bi 20-35% potrošnje energije u Velikoj Britaniji do 2050. godine moglo biti zasnovano na vodoniku. Jedan od ciljeva je da se prirodni gas zameni za napajanje oko tri miliona domaćinstava do 2030. godine.
Cilj je da se do jedne petine prirodnog gasa zameni „zelenim” vodonikom, koji se dobija iz obnovljive energije za potrebe elektrolize. Strategija takođe zavisi od „plavog” vodonika, proizvedenog iz prirodnog gasa i pare. Plavi vodonik nije bez posledične emisije, ali emisije ugljenika koja se može izolovati, uskladištiti i koristiti u druge svrhe.
Veliki broj namenskih cisterni
Pored generisanja vodonika, postoji i pitanje isporuke benzinskim stanicama širom zemlje, osim ako ne možete proizvesti vodonik na licu mesta. Za to je potrebno mnoštvo kamiona cisterni koji se kreću auto-putevima svaki dan po ceo dan, što znači da koristite mnogo goriva samo za isporuku.
Možda je to poznat način isporuke, jer isto to radimo s benzinom i dizelom u poslednjih sto godina, ali ako ćete početi od nule s novim izvorom energije, to nije baš najbolji način da to uradite. Poređenja radi, isporuka električne energije putem javne mreže je daleko efikasnija i ekološki prihvatljivija.
Električni automobili na baterije se već u velikoj meri napajaju „zelenom“ strujom. Obnovljivi izvori energije činili su 43% ukupne proizvodnje električne energije u Velikoj Britaniji između oktobra i decembra 2021. i taj procenat raste.
Izvodljivija opcija za teška vozila
Velika komercijalna vozila su, međutim, druga priča. Vodonik već pokreće autobuse u mnogim zemljama. Ovo se smatra održivijom budućom solucijom, jer je jednačina punjenja goriva daleko povoljnija za ovu vrstu vozila.
U budućnosti, to bi moglo uključivati kamione, vozove i druga vozila koja troše energiju (čak i avione), koja moraju da pređu velike udaljenosti bez zaustavljanja i mogu se puniti gorivom na licu mesta. To podrazumeva relativno mali broj privatnih stanica za punjenje bez previše oslanjanja na javnu infrastrukturu za dopunu goriva, što je daleko ostvarivije.
Tim smerom zapravo idu svi istraživački napori. Transportni deo strategije vodonika vlade Velike Britanije je usmeren na vozove, komercijalna vozila i avione, a ne na automobile. Strategija ima za cilj 4.000 novih autobusa s nultom emisijom, bilo na vodonik ili na baterije, i infrastrukturu potrebnu za njihovu podršku.
Vodonik se smatra održivom alternativom električnim kamionima na baterije, međutim mesta za punjenje teretnih vozila i stanice za dopunu vodonikom su još uvek veoma retki. Očekuje se da će vodonik biti potpuno operativan do 2025. godine, a čvorište za transport vodonika u Tiz Veliju će biti veliko postrojenje za proizvodnju, skladištenje i distribuciju zelenog vodonika i smatraće se ispitnim poligonom.
Baterija je pobedila kod putničkih automobila
Dok je nastojanje da se poveća upotreba vodonika u domaćinstvima i teškom transportu dobrodošlo, izgledi da putevi budu prepuni automobila na vodonik i dalje izgledaju kao bajka, gotovo isto kao i poslednjih 50 godina.
Čak i ako se pomirimo s veoma visokom cenom i trenutnom dostupnošću malog broja modela, nedostatak stanica za dopunu goriva čini ih neprihvatljivim za privatne korisnike.
Doduše, još treba da prođe izvesno vreme pre nego što baterijski električni automobili konačno postanu održivi za sve, ali, s obzirom na tempo razvoja koji je ubrzan najavama o stopiranju prodaje motora sa unutrašnjim sagorevanjem, baterije će pružati sve veći domet, dok će vreme punjenja nastaviti da se ubrzava. Napredak koji je postignut tokom poslednje decenije je značajan i nastaviće tim tempom u godinama koje dolaze.
To ne znači da u budućnosti neće biti dostupna vozila pogonjena vodoničnim gorivnim ćelijama; za neke kupce bi EV sa gorivnim ćelijama bio bolji izbor od EV na baterije u slučaju da je infrastruktura dostupna. Međutim, čak i ako postane validna alternativa, to će uvek biti samo izbor određene niše. Za sve ostale, električna vozila na baterije su očigledan odgovor.
Priredio: Pavle Barta
