Kliknąłeś w wilka brawo !

Samochody wykorzystujące wodór jako paliwo mogą się wydawać pomysłem na odległą przyszłość, ale modele takie są już dostępne na rynku, a za parę lat zaczną zdobywać coraz szerszą popularność i nie jest to wcale science fiction.

Panuje opinia, że samochody napędzane wodorem są wyjątkowo niebezpieczne, ale na rynku zaczyna się pojawiać coraz więcej takich modeli. Eksperci zapewniają, że wcale nie są one bardziej niebezpieczne od samochodów z tradycyjnymi silnikami benzynowymi.

Na ostatnich targach samochodowych w Los Angeles, w połowie listopada br., wielu wiodących producentów samochodów jak Audi, Honda, Hyundai i Toyota zapowiedziało, że w najbliższym czasie wprowadzą do oferty pojazdy wyposażone w silnik elektryczny wykorzystujący wodór jako paliwo. Niektóre firmy zrobią to jeszcze w tym roku, a inne w 2015. Dla niektórych będzie to pierwszy tego rodzaju pojazd, jaki wprowadzają na rynek, a w przypadku innych będzie ulepszona wersja produkowanego do tej pory samochodu napędzanego wodorem.

Toyota zapowiedziała np. czteroosobowy samochód typu FCV (Fuel Cell Vehicle), który nosi nazwę Mirai. Firma informuje, że trafi on do salonów samochodowych jeszcze przed tegorocznymi świętami Bożego Narodzenia. Z kolei koncern Audi zaprezentował na targach model noszący nazwę A7 Sportback H-Tron Quattro. To zmodyfikowana wersja czterodrzwiowego samochodu Quattro (z nadwoziem coupe), w którym Audi w miejsce silnika benzynowego wstawił silnik elektryczny zasilany przez wodorowe ogniwo paliwowe.

Honda, która produkuje już samochód napędzany wodorem - model Clarity, zapowiada, że kolejny samochód tego typu trafi na rynek na początku 2016 r. Od kilku miesięcy samochód wyposażony w silnik elektryczny oraz ogniwa paliwowe (wodorowe) produkuje też Hyundai. To pojazd noszący nazwę Tucson Fuel Cell. Firma zamierza go zmodyfikować i zapowiada, że do końca tego roku wyprodukuje ok. 1000 takich pojazdów.

Tankowanie takich samochodów (czyli napełnianie specjalnych pojemników wodorem) trwa od trzech do pięciu minut. To niewątpliwa zaleta takich samochodów biorąc pod uwagę fakt, że w przypadku wykorzystującego najnowsze technologie samochodu firmy Tesla typu EV (Electric Vehicle) wyposażonego w silnik elektryczny i standardowe baterie, operacja ich doładowania (i to tylko do połowy) trwa co najmniej 20 minut.

Samochodem Tesla można przejechać, bez doładowywania baterii, ok. 426 kilometrów. Natomiast Toyota RAV4 EV ma zasięg tylko 201 kilometrów. W przypadku samochodów FCV można przejechać na jednym zatankowanym zbiorniku zawierającym wodór blisko 500 kilometrów.

Pomimo tego, że samochody FCV mogą się pochwalić takimi dobrymi osiągami, niektórzy nie uważają je za bezpieczne, przywołując np. tragiczny wypadek, co prawda nie samochodu, ale statku powietrznego, który miał miejsce w 1937 roku. Chodzi o niemiecki, wypełniony wodorem sterowiec Hindenburg, który po przybyciu z Europy do Ameryki eksplodował tuż przed lądowaniem. Było to co prawda dawno, ale wypadek ten spowodował, że niektórzy do dzisiaj traktują wodór jako wyjątkowo niebezpieczne paliwo, do którego nie można mieć zaufania.

Trzeba przyznać, że wodór w połączeniu z tlenem zawartym w powietrzu tworzy łatwopalną i bardzo wybuchową mieszankę do zapłonu której wystarczy jedna dziesiąta energii potrzebnej do zapalenia oparów benzyny.

Ale obecnie obawy przed wykorzystaniem wodoru jako paliwa nie mają uzasadnienia od strony technicznej i są zupełnie nieracjonalnym uprzedzeniem.

Na przykład wodór zasilający ogniwa paliwowe instalowane w samochodzie Toyota Mirai, jest przechowywany w specjalnym zbiorniku pod ciśnieniem 10 tys. PSI (prawie 700 barów). A trzeba pamiętać, że wodór jest 16 razy lżejszy od powietrza. Dlatego jeśli zbiornik z jakiegoś powodu rozszczelni się, wodór błyskawicznie ulatnia się na zewnątrz i rozprosza w atmosferze. Dlatego naukowcy są zdania, że wodór w stanie gazowym jest bezpieczniejszy od płynnej benzyny. Potwierdziły to badania analizujące katastrofę sterowca Hindenburg, które udowodniły, że pożar był tak gwałtowny głównie dlatego, że paliło się standardowe paliwo, którym zasilane były silniki diesla zainstalowane w sterowcu oraz łatwopalny lakier pokrywający statek powietrzny, a nie wodór.

Zbiorniki, w których przechowywany jest wodór zasilający samochody FCV, wykonane są ze specjalnego materiału (trzy warstwy wykonane z włókna węglowego). Jest on tak wytrzymały, że zbiornika nie jest w stanie uszkodzić nawet kula dużego kalibru wystrzelona z karabinu. Testy wykazały, że zbiornik taki pozostaje nieuszkodzony nawet w przypadku najpoważniejszych wypadków drogowych.

Do tego dochodzą różnego rodzaju elektroniczne systemy bezpieczeństwa, które w przypadku wykrycia jakiejkolwiek nieszczelności czy awarii natychmiast zamykają zawory, odcinając zbiornik z wodorem od reszty samochodu. Producenci takich samochodów stosują przy tym systemy podwójnej czy nawet potrójnej redundancji. Oznacza to, że w przypadku awarii do akcji wkracza system zapasowy, a jeśli i ten odmówi posłuszeństwa, pozostaje jeszcze w rezerwie drugi system zapasowy.

Wodór występuje w przyrodzie właściwie wszędzie. Jest np. w wodzie, w węglowodorach, czy w biomasie wchodzącej w skład roślin. Istnieje kilka metod produkcji paliwa wodorowego, ale najczęściej stosowaną metodą jest reforming metanu przy użyciu pary wodnej. Polega to na tym, że para wodna o bardzo wysokiej temperaturze (ok. 1000 stopni Celsjusza) wchodzi w reakcję z metanem, w wyniku czego powstaje wodór oraz różnego rodzaju związki węgla. Te ostatnie są następnie usuwane i w ten sposób otrzymujemy czysty wodór. Metan można tu zastąpić również takimi substancjami, jak etanol, propan czy nawet benzyna.

Wodór można też produkować wykorzystując zjawisko elektrolizy. Polega to na użyciu elektryczności, która w obecności katalizatora (zbudowanego z drogich metali, takich jak platyna czy iryd) wytrąca molekuły wodoru z tlenu.

Podstawowym problemem jest więc obecnie nie bezpieczeństwo, ale koszt pozyskiwania wodoru. Chociaż wodór obecny jest w bardzo wielu substancjach, to wytrącenie go z nich jest jednak nadal bardzo kosztowną operacją. Na tyle kosztowną, że wodór przegrywa na razie z benzyną. I tak kilogram wodoru w postaci gazu ma taką samą wartość energetyczną co 3,75 litra benzyny, ale trzeba za niego zapłacić tyle co za 7,5 litra benzyny. Ale w USA uruchomione zostały już rządowe programy wsparcia dla rozwoju i popularyzacji tego typu technologii (np. program H2USA), a amerykańska instytucja U.S. Department of Energy przewiduje, że do 2020 roku koszt użytkowania pojazdów zasilanych wodorem i hybrydowych będzie taki sam.

Niektórzy sceptycy zauważą zapewne, że niezbędna jest też budowa infrastruktury stacji zasilania umożliwiających tankowanie pojazdów zasilanych wodorem. To słuszna uwaga. Ale zapewne niewiele osób wie, że w Kaliforni działa już 20 takich stacji, a do końca 2016 roku planowane jest uruchomienie kolejnych 28. W przyszłym roku mają się one pojawić również w innych stanach (Connecticut, Massachusetts, New Jersey, New York oraz Rhode Island).

A jeśli produkcja samochodów zasilanych wodorem zacznie się rozwijać na masową skalę to w Europie budowa takiej infrastruktury uzyska zapewne poważne wsparcie. Bo dodatkowo warto zwrócić uwagę, że wodór jest paliwem ekologicznym. W wyniku jego spalania (połączenia z tlenem) powstaje po prostu para wodna.

Nie ma też problemów z techniczną zgodnością systemów - rozwiązania do tankowania wodorem (ciśnienie, dysze itp.) będą takie same w skali globalnej.