Mașinile pe hidrogen: de ce sunt o alternativă viabilă

Mașinile pe hidrogen: de ce sunt o alternativă viabilă

În anii 2000, sub presiunea de a construi mașini mai ecologice, câțiva producători de automobile au urmărit tehnologia celulelor de combustie pe bază de hidrogen ca o soluție eficientă din punct de vedere energetic și prietenoasă cu mediul pentru alimentarea vehiculelor a căror singură emisie de evacuare ar fi vaporii de apă.

Investitorii au turnat cantități masive de resurse în dezvoltarea celulelor de combustibil cu hidrogen, iar o mână de vehicule cu celule de combustibil cu hidrogen (FCV) au ajuns pe piață în ultimul deceniu.

Cu toate acestea, hype-ul în jurul pilelor de combustibil cu hidrogen a dispărut treptat, pe măsură ce vehiculele electrice cu baterii (BEV) au început să se impună pe piața în evoluție a transporturilor ecologice.

Lansarea de către Tesla în 2008 a primei sale mașini electrice de lux, Roadster, a deschis ușa dezvoltării și adoptării BEV de către consumatori. A devenit rapid evident că, în viitorul apropiat, energia bateriei va oferi soluții mai eficiente decât celulele de combustie pentru a satisface cererea de mașini ecologice.

Privind în oglinda retrovizoare, ce s-a întâmplat cu toate programele de dezvoltare a FCV-urilor cu hidrogen? Și în viitor, îmbunătățirile tehnologice ar putea să-i aducă înapoi în competiție cu BEV-urile?

Care este diferența dintre o mașină electrică și o mașină cu hidrogen?

Pentru a spune simplu, un vehicul electric cu baterie este alimentat de electricitatea stocată într-o baterie și este reîncărcat prin conectarea la rețeaua electrică.

Un vehicul electric cu pile de combustibil cu hidrogen își produce propria energie electrică printr-o reacție chimică în stiva sa de celule de combustibil. Această energie electrică alimentează apoi motoarele pentru roți și singura emisie sunt vaporii de apă. Mașinile cu pile de combustie cu hidrogen sunt alimentate în stații de benzină specifice.

Frumusețea unei mașini cu hidrogen este că poți reumple în timpul necesar pentru a umple o mașină pe benzină sau diesel, să atingi o autonomie similară și toate acestea producând în același timp zero emisii.

Deci, de ce hidrogenul se luptă să prindă? Hidrogenul vine cu o serie de provocări; de la eficiență scăzută la costuri ridicate.

Început greu pentru hidrogen

La sfârșitul anilor 1990, când tehnologia bateriilor cu litiu-ion nu era încă suficient de dezvoltată pentru a fi utilizată în vehiculele comerciale, mulți oameni mizau pe tehnologia hidrogenului, care părea mai fezabilă și mai avansată.

Toyota a fost printre primii care s-au interesat de tehnologia celulelor de combustibil cu hidrogen, iar în 2014, producătorul auto a lansat Mirai, un sedan cu celule de combustibil. Până la sfârșitul anului 2021, totuși, în Europa fuseseră vândute doar aproximativ 800 de unități. Nexo de la Hyundai, un SUV cu celule de combustibil care a debutat cam în aceeași perioadă, nu a reușit să găsească destui curioși.

Dar acele dezamăgiri comerciale timpurii nu au împiedicat alte companii, printre care BMW și Audi, să urmărească tehnologia și să parieze pe vehicule cu celule de combustibil. BMW credea că mașinile cu hidrogen vor câștiga mai mult interes prin dezvoltarea infrastructurii necesare pentru hidrogen în viitor.

Producătorul german de automobile a citat numeroasele beneficii ale mașinilor cu hidrogen, inclusiv timpul de încărcare rapidă, autonomie mai lungă, capacitatea de a oferi performanțe maxime chiar și sub –20˚C și practic niciun zgomot motor. BMW și-a reafirmat recent angajamentul față de FCV-urile cu hidrogen și a spus că volume mici de BMW iX5 Hydrogen vor fi produse înainte de sfârșitul anului 2022.

Pe de altă parte, unii producători auto europeni, inclusiv Volkswagen și Mercedes, împărtășesc convingerea lui Tesla că mașinile cu hidrogen nu au viitor. Pentru început, mașinile alimentate cu hidrogen sunt mult mai scumpe de cumpărat decât BEV-urile.

Și companiile observă că procesul de rulare a unei mașini cu celule de combustie – de la generarea de hidrogen pur până la alimentarea motorului electric pentru a conduce vehiculul – nu contribuie la protecția climei, deoarece cea mai mare parte a hidrogenului este încă generată folosind combustibili fosili.

Sunt bateriile cea mai bună alegere?

BEV-urile de astăzi sunt substanțial mai eficiente din punct de vedere energetic decât FCV, pe baza unor factori cum ar fi modul în care este produs combustibilul și modul în care este generată electricitatea în mașină.

Analiza, care este o modalitate de a măsura eficiența globală a unui vehicul, arată că există mai mulți pași implicați în funcționarea unei mașini cu hidrogen decât în ​​operarea unui BEV. Pentru hidrogen, trebuie să efectuezi electroliza, să comprimai gazul și să-l transporți, apoi convertit hidrogenul înapoi în electricitate. O cantitate considerabilă de pierderi de energie are loc la fiecare pas, rezultând o eficiență totală de aproximativ 40%. În plus, așa cum se menționează pe site-ul web de energie al Comisiei Europene, 96% din hidrogenul din Europa este încă produs folosind combustibili fosili.

BEV-urile, pe de altă parte, au o eficiență de aproximativ 76%, iar stațiile de încărcare pentru EV adoptă acum surse regenerabile, făcând BEV-urile mai ecologice.

Toți acești factori au dus la un boom pe piața de vehicule electrice din Europa, iar majoritatea producătorilor auto schimbă producția de vehicule alimentate cu baterii. Guvernele europene își propun să conducă lumea în ceea ce privește adoptarea de vehicule electrice de către consumatori prin subvenții masive, reduceri fiscale și opțiuni de încărcare gratuită pentru consumatori.

Ca urmare a acestor stimulente, vânzările de vehicule electrice au depășit vânzările de mașini diesel în decembrie 2021, conform Programului Național pentru Mediu (UNEP), iar Asociația Producătorilor de Automobile Europeni (ACEA) a raportat în iulie că, în perioada 2021-2022, una din cinci mașini noi vândute avea priză.

Sisteme de hidrogen de generație următoare

Lăsând deoparte dezavantajele hidrogenului, faptul că este o alegere durabilă a combustibilului nu poate fi ignorat. Prin adoptarea mai multor surse regenerabile în lanțul de aprovizionare cu pile de combustibil cu hidrogen, FCV-urile pot concura cu BEV, deoarece pilele de combustibil cu hidrogen au două avantaje principale față de baterii: greutatea și timpul de încărcare. Hidrogenul este stocat sub formă gazoasă, ceea ce face pilele de combustie ușoare, iar un rezervor gol poate fi umplut în doar cinci minute, în timp ce încărcătoarele actuale EV alimentează bateria de la 0% la 80% în 10 până la 30 de minute, în funcție de tipul de încărcător.

Cu toate acestea, cu tehnologia actuală, sistemele de combustibil cu hidrogen pentru vehicule sunt încă foarte ineficiente.

Mai multe startup-uri europene lucrează în prezent la îmbunătățirea tehnologiei celulelor de combustibil pentru a face producția de hidrogen pentru FCV-uri mult mai ecologică. AFC Energy (cu sediul în Regatul Unit), Topsoe (Danemarca), Hopium (Franța) și SFC Energy (Germania) sunt principalii jucători pe piața europeană a tehnologiei pilelor de combustie.

În următorul deceniu, urmăriți inovațiile de la aceste și alte companii care lucrează la alternative la baterii pentru a alimenta următoarea generație de vehicule cu motor electric.