Samochody napędzane wodorem razem z elektrykami są nadzieją nowoczesnej i ekologicznej motoryzacji. Podczas spalania do atmosfery emitują wyłącznie wodę, w której nie ma dwutlenku węgla. Obecnie ich produkcja jest bardzo ograniczona, gdyż koncerny pracują na ich udoskonaleniem. Samochód wodorowy ma być bowiem połączeniem najważniejszych zalet auta elektrycznego oraz pojazdu spalinowego. Warto jednak już teraz dowiedzieć się nieco więcej na jego temat.
Auto na wodór i jego napęd – jak działa taki samochód?
Samochód wodorowy może być używany na dwa różne sposoby. Pierwszy z nich przewiduje używanie wodoru jako paliwa do silnika spalinowego. Jednostka napędowa działa w taki sam sposób, jak model napędzany olejem napędowym, benzyną czy gazem. Do zapłonu niezbędna jest iskra, która rozpoczyna proces spalania paliwa. Firmy takie jak Toyota, Deutz oraz Aquarius Engines opracowały kilka prototypów, które aktualnie są w fazie testów.
Pierwsze obserwacje pracy takiego silnika pozwalają stwierdzić, że jednostki napędowe działające na wodór pracują zdecydowanie ciszej, a kultura ich pracy jest znacząco zwiększona w porównaniu z tradycyjnymi modelami. Takie rozwiązanie jest w pełni ekologiczne, gdyż podczas procesu spalania jedynym efektem ubocznym jest woda. Na razie jednak silniki spalinowe wodorowe nie pracują jeszcze tak, jak oczekują tego inżynierowie, dlatego są nieustannie badane w celu dopracowania wszystkich ich parametrów.
Elektryczny samochód wodorowy – co trzeba o nim wiedzieć?
Drugim sposobem, w jaki można wykorzystać auto na wodór, jest zamontowanie w nim silnika elektrycznego. W takich samochodach nie trzeba montować baterii, gdyż nie ma konieczności magazynowania w nich energii. Jest ona bowiem wytwarzana na bieżąco z paliwa zgromadzonego w baku za pomocą ogniw paliwowych.
Po raz pierwszy zostały one przedstawione światu już w 1838 roku, gdy chemik Christian Friedrich Schönbein przygotował ich projekt. Takie ogniwa składają się z katody oraz anody, które są oddzielone membraną elektrolityczną. Elektrody są pokryte platyną pełniącą rolę katalizatora.
W chwili, gdy wodór dostaje się do ogniwa, następuje proces jego utlenienia. W efekcie oddaje on elektrony, a skutkiem tej reakcji jest powstanie kationów wodorowych. Na katodzie dochodzi do spotkania tlenu z elektronami, a w efekcie tego jest on redukowany do anionów tlenowych. Przez membranę mogą przedostać się wyłącznie protony. W momencie, gdy kationy wodorowe docierają do katody, dochodzi do reakcji z anionami tlenowymi oraz powstania wody. Przez obwód elektryczny elektrony z anody trafiają do katody, a skutkiem tego jest powstanie energii niezbędnej do napędzenia silnika.
Samochody napędzane wodorem mają takie same zalety, jak modele elektryczne, z tą różnicą, że nie ma w nich dużych i ciężkich baterii. Są one zastąpione zbiornikiem na wodór, który jest bardzo lekki. Największym problemem takich pojazdów jest jednak to, że do odpalenia silnika niezbędne jest uzyskanie odpowiedniej temperatury. Oznacza to, że kierowca musi odczekać pewien czas zanim ruszy w drogę. Jednak dzięki nieustannym ulepszeniom kolejne modele aut wodorowych są coraz bardziej dopracowane, a problem ten jest minimalizowany.
Jak zbudowane jest elektryczne auto na wodór?
Napęd auta na wodór składa się z następujących elementów:
- akumulatora – jest przeznaczony do gromadzenia energii wytworzonej podczas hamowania pojazdu, ma ona wspomagać pracę silnika,
- dodatkowego akumulatora – dostarcza on niskiego napięcia niezbędnego do uruchomienia pojazdu, a także zasilania różnego rodzaju systemów w aucie,
- elektrycznego silnika – służy do napędzania auta wodorowego, wykorzystuje energię elektryczną wytworzoną przez ogniwa paliwowe,
- konwertera – ten element odpowiada za przekształcenie prądu stałego o wysokim napięciu na przemienny o niskim napięciu, służy również do ładowania dodatkowego akumulatora,
- zbiornika wodoru – przeznaczony do przechowywania tego alternatywnego paliwa w formie gazowej pod dużym ciśnieniem 700 barów,
- stosu ogniw paliwowych – ich ilość może być różna, przekształcają one wodór oraz tlen w energię elektryczną,
- układu chłodzenia – zapewnia utrzymanie odpowiedniej temperatury ogniw paliwowych, silnika oraz pozostałych elementów układu.
Niezbędnym elementem jest także wlew paliwa, który wygląda nieco inaczej niż w tradycyjnych samochodach spalinowych. Dyszę dystrybutora mocuje się do specjalnego króćca, a pistolet, którym jest zakończona, wygląda jak ten służący do tankowania LPG.
Samochód na wodór – cena takiego pojazdu
Polscy kierowcy mogą zdecydować się na zakup auta wodorowego, jakim jest Toyota Mirai. Jej cena zaczyna się od 314 900 zł. Jest dostępna w dwóch wersjach wyposażenia: Prestige oraz Executive. Zgodnie z opisem producenta auto to może przejechać do 650 km na jednym tankowaniu, a proces ten zajmuje zaledwie 5 minut. Na uwagę zasługuje także smukła oraz dynamiczna sylwetka, która przyciąga uwagę. Model ten otrzymał także 5 gwiazdek w teście zderzeniowym EURO NCAP.
Innym autem wodorowym jest Hyundai Nexo. Nie jest znana cena dla polskich kierowców, ale w Niemczech model ten kosztuje od 79 000 euro, czyli w przeliczeniu na złotówki ponad 350 000. Samochód ten zachwyca swoim eleganckim i dopracowanym wyglądem. Zaawansowane systemy łączności oraz zaawansowane funkcje, które zostały w nim zastosowane, korzystnie wpływają na komfort jazdy.
Zalety korzystania z aut napędzanych wodorem
Główną zaletą jazdy samochodami wodorowymi jest przede wszystkim brak emisji szkodliwych substancji, które są niebezpieczne zarówno dla środowiska naturalnego, jak i dla ludzi. Takie auta są więc ekologiczne. Tankowanie samochodu wodorowego przebiega bardzo szybko, dlatego może być on dużą konkurencją dla aut elektrycznych. Inżynierowie nieustannie pracują nad tym, aby zasięgi takich pojazdów były jak największe.
Obecnie największy problem jest związany z transportem oraz przechowywaniem wodoru. Bez względu na to, czy ma on postać ciekłą czy gazową, zawsze pojawiają się pewne straty przy jego przewozie oraz magazynowaniu. Można jednak spodziewać się, że nieustanny rozwój ekologicznej motoryzacji sprawi, że ten problem zostanie skutecznie wyeliminowany, a auta wodorowe staną się zdecydowanie łatwiej dostępne dla każdego. Korzystanie z pojazdów napędzanych alternatywnymi paliwami pozwala zatroszczyć się o środowisko oraz zmniejszyć efekt cieplarniany.