Niemcy odwracają się od elektryków. Duży gracz inwestuje w nowe paliwo

Przyszłość to wcale nie auta elektryczne. Jasne, jako rozwiązanie tymczasowe mogą być one bardziej ekologiczne od samochodów spalinowych, ale problem wytwarzania, a następnie utylizacji i recyclingu baterii uderza w coraz większą liczbę producentów i — co może ważniejsze — także w planetę. Stąd coraz więcej ogólnoświatowych technologicznych gigantów przeprasza się z wodorem, nawet jeżeli — jak Bosch — jeszcze sześć lat temu nie planowali inwestycji w tym kierunku.

„Bosch ma być synonimem wodoru” — usłyszałem podczas konferencji Bosch Tech Day 2023 w Stuttgarcie. To zmiana podejścia do tego paliwa o 180 st. względem deklaracji sprzed zaledwie kilku lat. I nie są to tylko czcze słowa. Bosch już teraz wypuszcza pierwsze ogniwa paliwowe, które produkuje w swojej historycznie pierwszej fabryce, założonej w 1909 r. przez samego Roberta Boscha. Suma inwestycji niemieckiego giganta w rozwiązania wodorowe od 2021 do 2026 r. wyniesie 2,5 mld euro (ok. 11 mld zł), a do 2030 r. będzie to już dwa razy tyle.

Wodór to (obecnie) najlepsze paliwo przyszłości

O co w ogóle cała ta afera? Oczywiście o ekologię, pieniądze i zachowanie jak największej liczby możliwości, do których przyzwyczaiły nas paliwa kopalne i syntetyczne, bez jednoczesnego posuwania się do półśrodków, jakimi bez wątpienia są auta elektryczne wyładowane nieprzyjaznymi dla środowiska bateriami — nie tylko wykorzystującymi metale ziem rzadkich, ale i problematyczne w utylizacji.

Większość producentów aut elektrycznych lub samych baterii, pytana o ich żywotność, recycling i utylizacje w najlepszym wypadku odpowie wymijająco, skupiając się na tym ile procent surowców można z takiej baterii odzyskać, pomijając zupełnie co stanie się z całą resztą. W najgorszym wypadku nabiorą wody w usta…

Bosch Tech Day 2023

Wodór to rozwiązanie, które łączy w sobie zalety silników spalinowych i elektrycznych, jednocześnie eliminując większość ich wad. Pierwiastek ten w formie cząsteczki H2 może być spalany w komorze silnika tak samo, jak dzieje się to ze znanymi nam obecnie paliwami. Różnica jest taka, że zamiast spalin zawierających metale ciężkie i gazy cieplarniane, w wyniku spalania wodoru powstaje jedynie… woda.

Co więcej, wodór może być wykorzystywany także do zasilania wodorowych ogniw paliwowych, o zasadzie działania których przeczytacie więcej w dalszej części tekstu. Tu warto wiedzieć, że dostarczając do ogniwa paliwowego wodór, będziemy wytwarzać prąd elektryczny, którym zasilimy silniki elektryczne np. w aucie. Oznacza to, że nie musimy w samochodzie umieszczać ogromnych baterii, które przechowują wytworzoną energię, bo sami możemy ją wytwarzać na bieżąco w trakcie jazdy. Tak, dzięki wodorowi możemy stworzyć auta elektryczne (niemalże) bez baterii.

Bosch Tech Day 2023

Wodór w aucie, domu, fabryce

Na szczęście do pociągu z napisem „rewolucja wodorowa” wchodzi coraz więcej firm. Co ważne, są to marki globalne, znane i mające realny wpływ na to, jak wygląda świat wokół nas. Począwszy od Toyoty, przez Hyundai i Renault, aż po marki niezwiązane bezpośrednio z motoryzacją, jak właśnie Bosch.

Bosch Tech Day 2023

Marka ta nie chce ograniczać się w rozwiązaniach dla konkretnych gałęzi gospodarki, ale stworzyć, na bazie własnych doświadczeń i zmodyfikowanych taśm produkcyjnych, uniwersalne rozwiązania, które będą użyteczne na każdym etapie wykorzystania wodoru, a więc od momentu jego produkcji, przez transport, aż po wykorzystanie go do produkcji energii elektrycznej dla przemysłu, napędzania silników w pojazdach, a także do ogrzewania wody, jak i całych osiedli.

Bosch Tech Day 2023

Dr. Stefan Hartung, prezes zarządu spółki Robert Bosch GmbH, nie przebierał w słowach. Nie tylko wypowiedział on słowa o tym, że Bosch i wodór szybko mogą stać się synonimami, co przyznał także:

A także, w odniesieniu do uzależnienia tempa rozwoju niemieckiej gospodarki od tego gazu:

W murach kompleksu otaczającego najstarszą fabrykę Roberta Boscha podziwać mogliśmy więc nie tylko ogniwo paliwowe i zbiorniki na wodór, które znajdować się będą najpierw w samochodach dostawczych, a z czasem także i osobowych (co inne marki już realizują np. w postaci samochodu osobowego Toyota Mirai), ale także rozwiązania dla domu, jak wodorowy boiler podgrzewający wodę, a także dla przemysłu.

Bosch Tech Day 2023

Niemcy przeprowadzają prawdziwą „wodorową ofensywę” pod tym względem. Już dziś tworzone są prototypy urządzeń do elektrolizy wodoru, do jego transportu, zamiany w energię elektryczną lub ciepło, a także do przechowywania zarówno samego wodoru, jak i wytwarzanej z jego pomocą energii.

Elektroliza, czyli zacznijmy wytwarzać zielony wodór

Na początku 2023 r. Bosch rozpoczął budowę prototypów do elektrolizy z wykorzystaniem membran wymiany protonów, a więc odwróconej metody konwersji energii stosowanej w mobilnych ogniwach paliwowych. Począwszy od jesieni, firma zamierza udostępnić prototypy o mocy 1,25 MW do zastosowań pilotażowych i planuje produkcję seryjną w roku 2025.

Bosch Tech Day 2023

Tego typu elektrolizery mogą wytwarzać ok 23 kg wodoru na godz. Można to przeliczyć na liczbę zatankowanych gazem samochodów. W przypadku konstrukcji osobowych dziś mówi się o zbiornikach, które będą miały pojemność ok. 5 kg, co pozwoli na przejechanie 500 km. W przypadku tworzenia samowystarczalnych, umieszczonych w kompaktowych kontenerach zestawów do wytwarzania wodoru, planowane jest umieszczanie w nich po dwa elektrolizery tego typu, co pozwoli zatankować w godzinę dziewięć samochodów. Nie wydaje się to dużo, ale to dopiero początki prac nad tego typu rozwiązaniami.

Bosch Tech Day 2023

Jak to działa w moim aucie?

Przy okazji na Bosch Day 2023 miałem okazję, jako jeden z dwóch polskich dziennikarzy, przejechać się prototypowym pojazdem wodorowym, który w praktyce był przerobionym „dostawczakiem” Volkswagena. Bosch wypruł z niego część baterii, wstawiając w to miejsce ogniwo wodorowe i zbiorniki ze sprężonym wodorem. Dzięki temu powstało auto elektryczne, które napędzane było w dwojaki sposób — z niewielkiej baterii elektrycznej lub bezpośrednio z ogniwa wodorowego.

Bosch Tech Day 2023

Pojazd ten zawsze ruszał i do prędkości 20 km na godz. korzystał z baterii, jeżeli ta była dostatecznie naładowana. W innym przypadku uruchamiało się wodorowe ogniwo paliwowe, z którego prąd płynął bezpośrednio do elektrycznego silnika, wprawiającego koła w ruch i/lub do baterii, gdzie zawsze zmierzały nadwyżki mocy.

Ale jak to dokładnie działa? Schemat działania ogniw paliwowych został opracowany już w 1838 r. przez niemiecko-szwajcarskiego chemika Christiana Friedricha Schönbeina. Ogniwo zbudowane jest z dwóch elektrod — katody i anody — rozdzielonych elektrolitem lub membraną elektrolityczną. Zwykle elektrody mają postać nawęglonego papieru pokrytego platyną w charakterze katalizatora reakcji.

Bosch Tech Day 2023

Po doprowadzeniu wodoru do ogniwa, ulega on utlenieniu, a więc oddaje elektrony, co w efekcie wytwarza kationy wodorowe. Na katodzie tlen reaguje z elektronami, redukując się do anionów tlenowych. Znajdująca się wewnątrz membrana umożliwia przepływ protonów od anody do katody, natomiast blokuje inne jony, w tym powstałe aniony tlenowe. Kationy wodorowe po dotarciu do katody reagują z tymi anionami tlenkowymi, dając w rezultacie wodę, a elektrony z anody docierają do katody poprzez obwód elektryczny, wytwarzając energię.

Bosch Tech Day 2023

Mówiąc w skrócie — ogniwo rozbija wodór na kationy i aniony. Te pierwsze swobodnie przechodzą przez ogniwa, ale te drugie muszą szukać drogi na około. W tym wypadku biegnie ona przez obwód, w którym powstaje napięcie.

Wodór… spalinowy?

Istnieje też druga opcja, w której całkowicie eliminujemy baterie (poza akumulatorem, wciąż niezbędnym do uruchomienia silnika i całej elektroniki) i nie generujemy prądu, a spalamy wodór w komorze silnika.

Podobnie jak w przypadku innych silników na paliwa gazowe, czy to LPG, czy CNG, tak wodór również musi być przetrzymywany w zbiorniku pod wysokim ciśnieniem. Następnie jest on wstrzykiwany do komory silnika, gdzie następuje eksplozja, a w wyniku rozprężenia, tłok jest odpychany, kręci wałem korbowym i wytwarza się ruch obrotowy, który następnie — w dużym skrócie — jest przekazywany na koła.

Silnik spalinowy na wodór

Ale dlaczego mielibyśmy zastąpić benzynę wodorem w tym wypadku? Z perspektywy kierowcy ma to znaczenie ze względu na charakterystykę pracy silnika. Jak wskazywały już pierwsze testy Toyoty, silnik (w tym wypadku jednostka trzycylindrowa o pojemności 1,6 l) w wyniku spalania wodoru pracuje ciszej i mniejsze są jej drgania.

Poza tym ogromną zaletą, zwłaszcza wobec rosnących wymagań Unii Europejskiej jest także wpływ na środowisko. Podobnie, jak w przypadku gazu ziemnego (CNG), znanego m.in. z naszych domowych kuchenek, w wyniku spalania wodoru nie wydzielają się żadne trujące lub zanieczyszczające środowisko substancje, w tym dwutlenek węgla. W teorii, wynikiem spalania wodoru z tlenem jest wyłącznie… woda. To znacznie czystszy związek chemiczny, który za kilka lat może wylatywać z rur wydechowych wielu samochodów na świecie.

Najbliższe lata są kluczowe

Temat zakazu wjazdu aut spalinowych do miast mocno podgrzewa dyskurs publiczny w Polsce. Dzieje się tak pomimo tego, że o zakazach mówi się w perspektywie dłuższym niż dekada. Tymczasem przed sobą mamy rozwiązanie nie tylko tego problemu, ale i sporego bagażu ekologicznego.

Bosch przewiduje, że do 2030 r. 20 proc. ciężarówek będzie napędzanych wodorem. W tym samym czasie wartość rynku elektrolizy zielonego wodoru, która ma stawać się coraz ważniejszym sposobem pozyskiwania tego surowca, wynosić może nawet 26 mld euro, a więc ponad 115 mld zł. Już dziś pierwsze ciężarówki Iveco z silnikami produkowanymi przez Boscha w kooperacji z amerykańską firmą Nikola, wyjeżdżają na drogi.

Bosch Tech Day 2023

Wodór tankuje się tak szybko, jak chociażby LPG. Nie trzeba zostawiać auta na kilkadziesiąt minut lub kilka godzin. Wciąż problemem jest jednak cena. W Polsce „z ulicy” wodoru nie kupimy i nie zatankujemy. Poza kilkoma przedsiębiorstwami opcją jest jedynie szukanie go za granicą, co jest oczywiście nieopłacalne.

W zależności od kraju, za kilogram wodoru zapłacimy od ok. 10 do ponad 20 euro, a więc od 45 do nawet 90 zł. To jednocześnie koszt przejechania ok. 100 km. W tym momencie jest to więcej, niż w przypadku aut benzynowych i z silnikami Diesla, nie wspominając o LPG lub nawet autach elektrycznych, ładowanych z przydomowej fotowoltaiki.

Bosch Tech Day 2023

Zielony wodór daje nam jednak niepowtarzalną szansę „normalności”, a więc korzystania z samochodów tak, jak przyzwyczaiły nas do tego syntetyczne paliwa, bez martwienia się o dobro planety i „zapominanie”, że baterie w autach elektrycznych są elementem mocno dyskusyjnym pod względem ich ekologiczności.

Źródło: komputerswiat.pl

 

 


Warning: A non-numeric value encountered in /wp-content/themes/Newspaper/includes/wp_booster/td_block.php on line 997