Przyszłością motoryzacji są samochody z napędem elektrycznym - to już powszechnie znany fakt. Pytaniem bez jednoznacznej odpowiedzi był do tej pory sposób zasilania siników elektrycznych. Co prawda powstają coraz doskonalsze akumulatory trakcyjne, jednakże oferowany przez nie zasięg jest nadal mniejszy niż aut spalinowych. Genialnym w swojej prostocie rozwiązaniem okazały się - wytwarzające prąd – wodorowe ogniwa paliwowe. Pozwoliły zrezygnować z ciężkich akumulatorów, zwiększyć ładowność, zasięg i skrócić do kilku minut czas „tankowania” aut elektrycznych. Teraz udało się rozwiązać największy problem, przed którym stanął rodzący się przemysł paliw wodorowych. Wszystko dzięki pracy australijskich naukowców.

Chodziło o transport i magazynowanie wodoru. Naukowcy z australijskiej organizacji badawczej CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation), znaleźli rozwiązanie problemu, z którym musiały się zmierzyć największe na świecie motoryzacyjne potęgi stawiające na wodór - koncerny Toyota, Hyundai i BMW. W sukurs przybyła im, opracowana przez Australijczyków, tzw. membranowa technologia tankowania samochodów z wykorzystaniem amoniaku. Zakończonym sukcesem testom tankowania poddano seryjnie produkowane modele samochodów z napędem wodorowym: Toyotę Mirai i Hyundaia Nexo.

W przeciwieństwie do samochodów elektrycznych, korzystających z energii zmagazynowanej w akumulatorach, pojazdy z ogniwami wodorowymi mogą być tankowane w ciągu zaledwie kilku minut, tak samo, jak te z silnikami spalinowymi. Dysponują przy tym nawet dwukrotnie większym zasięgiem niż elektryki i oczywiście nie emitują żadnych spalin. Jedynym odpadem generowanym przez ich napęd jest… czysta woda.

Nadchodzi era wodoru

To nowe rozwiązanie obniża koszt produkcji wodoru ze źródeł odnawialnych, który cenowo będzie teraz konkurencyjny w stosunku do paliw produkowanych na bazie ropy naftowej. Opracowane w Australii urządzenie otwiera drogę dla masowego transportu wodoru w postaci amoniaku. Pozwala więc na korzystanie z istniejącej już na całym świecie infrastruktury. W miejscu docelowym substancja jest ponownie przekształcana w wodór.

Zdaniem naukowców to przełomowe odkrycie dla energetyki wodorowej. Pozwoliło uzupełnić brakujące ogniwo w globalnym łańcuchu technologii energetycznych. Zakończony właśnie sukcesem, dwuletni projekt badawczy opierał się na doświadczeniu CSIRO w zakresie oddzielania czystego wodoru od strumieni gazów mieszanych. W tym przypadku chodziło o konwersję amoniaku na wodór o wysokiej czystości, przeznaczony do stosowania w pojazdach, zasilanych ogniwami paliwowymi (FCV).

Technologia reaktora membranowego wypełniła lukę między wytwarzaniem, dystrybucją i dostarczaniem wodoru. Wystarczy zamontować na stacji paliw odpowiednie, modułowe urządzenie.

Do tej pory transport i magazynowanie wodoru były skomplikowane i bardzo drogie. Teraz produkowane w Australii paliwo będzie eksportowane na rynki Japonii, Korei Południowej i całej Europy - z wykorzystaniem już istniejącej infrastruktury. Dopiero na miejscu zostanie przekształcone w czysty wodór do samochodów i autobusów, a także wytwarzania energii i zasilania procesów przemysłowych.

Jak to działa?

Zaprojektowana w australijskim CSIRO, cienka metalowa membrana, oddziela czysty wodór od amoniaku, blokując jednocześnie wszystkie inne gazy. Rozwiązano w ten sposób problem złożonego i kosztownego transportu. Australijska agencja pracuje również nad innymi elementami technologicznego łańcucha produkcji wodoru, w tym nad zarządzaniem siecią, elektrolizą wody, syntezą amoniaku oraz bezpośrednim wykorzystaniem amoniaku poprzez spalanie, a także pośrednim, w ogniwach paliwowych.

Prace australijskich naukowców pozwoliły rozwiązać największy problem, który blokował dynamiczny rozwój technologii wodorowej w motoryzacji. Był nim bardzo wysoki koszt produkcji, magazynowania i transportu, a przez to brak odpowiedniej infrastruktury do tankowania samochodów z ogniwami wodorowymi. Teraz możemy spodziewać się dynamicznego rozwoju technologii wodorowej na całym świecie. Japoński koncern samochodowy Toyota już w przyszłym roku rozpocznie masowy import seryjnie produkowanych i zasilanych wodorem samochodów Mirai do Australii.

Dodajmy, że ostatnie postępy, jakie poczyniono w technologiach słonecznych i elektrochemicznych oznaczają, że produkcja wodoru z odnawialnych źródeł energii stała się dziś konkurencyjna dla paliw kopalnych - dając możliwość dekarbonizacji zarówno sektora energetycznego, jak i transportowego - i otwierając nowe możliwości eksportowe.

Australia? To nie przypadek

Na początku roku Toyota, razem z dziewięcioma innymi firmami, powołała w Australii organizację Hydrogen Mobility (HMA). Jej celem jest przyspieszenie procesu przejścia w motoryzacji z paliw kopalnych na technologie wodorowe, zakończenie w ten sposób emisji spalin i gazów cieplarnianych. Główne zadanie na dziś to rozwój szeroko rozumianej infrastruktury wodorowej.

W 2019 roku w australijskich salonach Toyoty pojawi się model Mirai, pierwszy na świecie samochód - zbudowany od podstaw, jako auto napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi. W ciągu najbliższych dwóch lat produkcja tych samochodów zostanie zwiększona do poziomu 30 000 aut rocznie. Japoński koncern zapowiedział też kolejne, elektryczne modele na ogniwa paliwowe w gamie Toyoty i Lexusa. Od roku w jego ofercie są napędzane wodorem autobusy i wózki widłowe. Trwają prace nad zasilaną wodorem ciężarówką.

Wodorowa i elektryczna rewolucja

Toyota zakłada, że do 2030 roku zelektryfikowane samochody będą stanowić 50% jej całkowitej sprzedaży, a do 2050 roku wszystkie modele będą dostępne ze zelektryfikowanym napędem - jak obecnie Prius czy Mirai. Działania koncernu są już widoczne, również w Europie. Po ulicach Paryża jeździ 100 zasilanych wodorem, elektrycznych taksówek Mirai, a do 2020 roku będzie ich 600. W stolicy Francji działa już 6 stacji tankowania wodoru. W Londynie ekologiczna wypożyczalnia samochodów Green Tomato Cars udostępnia klientom 52 Miraie, a we flocie serwisu ridesharingowego CleverShuttle w Hamburgu jeździ 35 wodorowych Toyot.

Toyota Mirai z elektrycznym silnikiem o mocy 154 KM zapewnia dynamiczną i praktycznie bezgłośną jazdę - w 9 s rozpędza się do 100 km/h, a zamiast spalin emituje czystą wodę. Technologia wodorowa łączy największe zalety samochodów elektrycznych i hybryd, na dodatek nie emitując dwutlenku węgla, ani żadnych innych szkodliwych substancji. Jedno tankowanie wodorowego auta zapewnia zasięg do 700 km. To najczystszy i najbardziej efektywny, znany nam dzisiaj sposób redukcji zanieczyszczeń w miastach. Ponadto, paliwo dla takich pojazdów można wytwarzać z wody lub odpadów.

Świat odwraca się od diesli

Według najnowszych badań KPMG, ponad połowa polskiej kadry zarządzającej flotami uważa, że takie pojazdy są najważniejszym trendem w motoryzacji. Rynek flotowy systematycznie odwraca się od aut z silnikami Diesla. Ponad 60 proc. dużych przedsiębiorstw planuje wycofać ze swojego parku modele samochodów zasilane olejem napędowym, zastępując je autami z alternatywnymi napędami.