Wodorowa przyszłość

Samochód wodorowy to… samochód elektryczny. Różnica polega na tym, że prąd jest w nim wytwarzany w wyniku reakcji chemicznej wodoru z tlenem podczas jazdy. Zamiast akumulatorów w samochodzie montowane są zbiornik na wodór oraz ogniwo paliwowe. Prąd powstaje podczas jazdy, a efektem ubocznym jest woda. Powstała w ten sposób energia elektryczna jest kierowana do silnika. Konstrukcja samochodów napędzanych wodorem tak bardzo różni się jednak od tych napędzanych prądem pobieranym z akumulatora, że nie da się obu technologii zamontować w jednym aucie, by stosować je zamiennie, przełączając jednym guzikiem.

Samochodów elektrycznych spotykamy na naszych drogach coraz więcej, wodorowych praktycznie nie ma – może poza kilkoma sztukami wybudowanymi w celu zaprezentowania technologii. Może się jednak okazać, że transport wodorowy rozwinie się szybko dzięki autobusom. Niedawno w Gdańsku zakończyły się trwające tydzień testy miejskich autobusów zasilanych wodorem. Pojazdy mają już odpowiednie certyfikaty, a teraz były sprawdzane w normalnym ruchu ulicznym. Tankowanie autobusu zasilanego wodorem trwa 15 minut, a zasięg na pełnym baku wynosi 450 kilometrów. W praktyce oznacza to, że na testowanych liniach bez ponownego tankowania mógł jeździć dwa dni. Pojazd został wyprodukowany w Świdniku. Jego konstrukcja jest polska, ale zamontowane w nim podzespoły pochodzą z różnych stron świata. W Świdniku powstaje linia produkcyjna, która docelowo będzie mogła produkować około 100 autobusów rocznie. Autobus – jak każdy pojazd wodorowy – nie emituje spalin. Odpadem po reakcji zachodzącej w ogniwie paliwowym jest woda. Z kolei tlen jest pobierany z powietrza, które autobus zasysa podczas jazdy.

Jedno i drugie?

Czy motoryzacja wodorowa to przyszłość? Dzisiaj trudno odpowiedzieć na to pytanie. Wodór jako paliwo ma pewne zalety, ale jego ogromną wadą jest ograniczona sieć dystrybucji. Prąd jest doprowadzony w zasadzie wszędzie, wodór nigdzie. Ale zajezdnia miejskich autobusów to doskonałe miejsce na umieszczenie odpowiedniego zbiornika. Nie trzeba tutaj budować stacji wodorowych (podobnych do benzynowych), bo wszystkie autobusy zjeżdżają w jedno miejsce. Jeżeli więc wodór miałby być paliwem przyszłości, to najpierw będzie on zasilał transport publiczny. Może się więc okazać, że dyskusja o tym, czy przyszłością są akumulatory, czy wodór, jest pozbawiona sensu. Być może przyszłość będzie należała do obu paliw. Wodór będzie zasilał duże pojazdy, zwłaszcza te, które nie będą wymagały rozbudowanej sieci tankowania, a akumulatory będą montowane w samochodach osobowych, których ładowanie będzie mogło się odbywać w niemal dowolnym miejscu.

Dyskusje o zastosowaniu wodoru w motoryzacji trzeba prowadzić z wielu powodów. Pierwszy to taki, że Polska jest krajem opartym w dużej mierze na paliwach kopalnych. Każda technologia, która może nas od nich uniezależnić, jest warta rozważenia. Po drugie, nasz kraj jest dużym producentem wodoru w Europie. U nas najszybciej rośnie też liczba nowych paneli fotowoltaicznych, a energia w nich produkowana może zostać zmagazynowana także w wodorze. Oczywiście przyszłość jest nieznana, ale czekanie na nią z założonymi rękami byłoby niemądre.

Wady i zalety

Plusem wodoru jest to, że jest on najbardziej powszechnym gazem występującym w naszym otoczeniu. Na skalę przemysłową możemy pozyskiwać go w wyniku elektrolizy wody, która polega – w największym skrócie – na rozbiciu cząsteczki wody na wodór i tlen. Ale do tego potrzeba dużo energii. Dużo częściej i łatwiej wodór pozyskiwać w wyniku przerabiania ropy naftowej i gazu. Jest w tym pewien paradoks. Wodór jest najczystszym znanym paliwem, ale jego produkcja w ilościach przemysłowych wymaga paliw kopalnych. Jeżeli jednak produkcję wodoru połączymy z systemem farm fotowoltaicznych, będziemy mogli pozyskiwać wodór z wody. A wówczas wodór może stać się paliwem bardzo bezpiecznym politycznie. Wodę i światło ma przecież niemal każdy. Wodór byłby wtedy nośnikiem energii słonecznej. Pojawiają się też inne pomysły. Na przykład taki: mając do dyspozycji katalizator i energię słoneczną, możemy wyprodukować wodór z celulozy. A celuloza powszechnie występuje w wielu roślinach, m.in. w trawie.

Największą zaletą wodoru jest to, że nie pozostawia po sobie śladu, który w jakikolwiek sposób szkodziłby środowisku. Z silnika wodorowego jako „spaliny” wydostaje się para wodna.

Ale wodór ma też wady. Atom wodoru jest najmniejszym atomem występującym w przyrodzie. Przez wiele lat ogromnym wyzwaniem było skonstruowanie zbiornika tak szczelnego, aby wodór z niego nie uciekał. Gaz ten zajmuje dużo miejsca, a jego skompresowanie wymaga sporo energii. Ponadto sieć stacji wodorowych należałoby dopiero wybudować, a to wymaga sporych pieniędzy. Skąd je wziąć? Kto byłby skłonny taką inwestycję sfinansować? To pytanie wydaje się kluczowe, ponieważ technologia, która ma stać się powszechna albo przynajmniej mieć znaczny udział w rynku, wymaga także powszechnego dostępu do paliwa (w tym wypadku wodoru). Nikt nie wybuduje sieci stacji wodorowych, kiedy po drogach nie jeżdżą wodorowe samochody. Ale też nikt nie będzie produkował wodorowych pojazdów, jeżeli nie będzie można ich zatankować równie łatwo jak benzynowych albo zasilanych olejem napędowym. Być może dobrym rozwiązaniem byłoby skonstruowanie niewielkich stacji domowych, które podłączone do paneli fotowoltaicznych produkowałyby wodór z wody i mogły być zainstalowane np. w garażu albo na podziemnym parkingu.

Atuty

Gdy spojrzymy na statystyki naszego regionu, możemy się dowiedzieć, iż nie tylko jesteśmy największym producentem wodoru, ale także najwięcej wydajemy na badania nad możliwością wykorzystania go jako nośnika energii. Te badania koncentrują się na różnych wątkach, m.in. na tym, jak przesyłać wodór na duże odległości. Wożenie go cysternami jest niewykonalne. Jednym z pomysłów jest mieszanie wodoru z metanem i przesyłanie go istniejącymi gazociągami. Idea jest prosta. Na początku przewodu miesza się wodór z metanem, a na końcu buduje się separator, który te dwa gazy rozdziela. Wodór i metan mają bardzo różne temperatury skraplania, wystarczy więc mieszaninę gazów odpowiednio ochłodzić. Metan się skropli, a wodór nie. To, co brzmi prosto, wymaga wielu badań, prób i inwestycji. W niektórych krajach Europy buduje się rurociągi wyłącznie z myślą o przesyłaniu wodoru. Belgia ma ich najwięcej, liczą łącznie kilkaset kilometrów. Trochę mniej mają Niemcy, a na trzecim miejscu są Francja i Holandia. Jednak wykorzystanie już istniejących połączeń gazowych jest dużo korzystniejsze niż budowanie nowej sieci przeznaczonej tylko do przesyłania wodoru.

Mamy wodór, mamy pomysły i chęci. Ale to za mało. Jesteśmy w tyle za innymi krajami, jeżeli chodzi o budowę stacji wodorowych. Wzrost zainteresowania wodorem w kontekście transportu i magazynowania energii jest ogromny. Takie kraje jak Stany Zjednoczone, Kanada, ale także Francja czy Niemcy inwestują ogromne kwoty w badanie tej technologii i jej udoskonalenie. Każdy zainwestowany miliard to obniżenie kosztu tej technologii, a więc i obniżenie kosztu transportu. To z kolei ma ogromne przełożenie na konkurencyjność gospodarki i ceny towarów. Przejechanie 100 km samochodem wodorowym już kilka lat temu było tańsze niż samochodem spalinowym. Oczywiście cena samochodu wodorowego jest wielokrotnie wyższa. Tylko że z czasem będzie spadała, podczas gdy cena benzyny będzie rosła.

Na opłacalność zastosowania technologii wodorowej w motoryzacji wpływają nie tylko technologia budowy samochodów wodorowych oraz sposób produkowania, magazynowania i transportowania wodoru, ale także polityka, czyli strategie i plany rozwoju opracowywane przez rząd. O wodorze warto rozmawiać, bo jego zalet nie da się zignorować. Ale też nie warto popadać w hurraoptymizm i egzaltację. Ta technologia wymaga jeszcze wielu badań i analiz, zanim zostanie spopularyzowana.•