Mașinile pe hidrogen, o alternativă interesantă: cât de util este ”carburantul viitorului”

Cu vânzările de vehicule electrice în creștere rapidă, mașinile cu celule de combustibil cu hidrogen au viitor pe drumurile noastre?

În timp ce vânzările de mașini electrice cu baterii cresc rapid, tehnologia fiind adoptată pe scară largă ca viitorul automobilelor fără emisii, mașinile cu hidrogen sunt încă oarecum trecute cu vederea.

Producătorii de mașini au experimentat cu pile de combustie cu hidrogen și tehnologia de ardere a hidrogenului de câțiva ani, încercând să descopere formula pentru utilizarea celei mai abundente resurse din univers pentru a alimenta mașinile. Deși s-au făcut progrese, acestea au fost foarte lente în comparație cu tehnologia vehiculelor electrice cu baterii.

În acest moment, există doar două mașini principale alimentate cu hidrogen la vânzare: Toyota Mirai și Hyundai Nexo. Totuși, există mai multe mașini și camionete care funcționează pe hidrogen, care au confirmat că vor fi lansate pentru publicul larg, cu mărci precum BMW sau Land Rover, toate plănuind noi modele în următorii cinci ani.

Deoarece umplerea unei mașini cu hidrogen este foarte asemănătoare cu umplerea cu benzină sau motorină, este, de asemenea, aproape la fel de rapidă – durează aproximativ 5 minute pentru a umple un rezervor. Acesta este, fără îndoială, un avantaj față de timpii lungi de așteptare asociați cu încărcarea unei mașini electrice cu baterie.

Cu toate acestea, unul dintre cele mai mari motive pentru absorbția lentă a vehiculelor cu hidrogen este infrastructura existentă.

Există și preocupări cu privire la impactul hidrogenului asupra mediului, care necesită multă energie electrică pentru a se produce în cantități mari, chiar și atunci când este produs din surse regenerabile. Acest lucru, împreună cu alte câteva obstacole în producție, aparent este depășit, totuși și, pe măsură ce tehnologia se dezvoltă, există încă șansele reale ca hidrogenul să fie o parte mult mai proeminentă a mixului nostru de combustibil pentru transport în viitorul apropiat.

Cum funcționează mașinile cu hidrogen?

Unul dintre argumentele care se invocă uneori împotriva vehiculelor cu hidrogen este că acestea sunt mai puțin eficiente decât vehiculele electrice. Deoarece hidrogenul nu apare în mod natural, acesta trebuie extras, apoi comprimat în rezervoarele de combustibil. Apoi trebuie să se amestece cu oxigenul într-o stivă de celule de combustibil pentru a crea electricitate care să alimenteze motoarele mașinii. Cinicii indică pierderea de eficiență în acest proces în comparație cu o mașină electrică în care electricitatea provine direct de la un acumulator încărcat de la rețea.

Acest lucru este adevărat într-o măsură, dar nu se așteaptă ca mașinile alimentate cu hidrogen să înlocuiască vehiculele electrice. În schimb, hidrogenul este destinat să completeze energia electrică pură și există un motiv întemeiat pentru aceasta: este cel mai curat combustibil posibil.

Producția de baterii cu litiu-ion pentru mașinile electrice este foarte consumatoare de energie, numai mineritul cu litiu emițând tone de CO2. Dacă luați în considerare acest lucru împreună cu încărcarea bateriei de la orice altceva decât o sursă cu emisii zero pe toată durata de viață, o mașină electrică contribuie în continuare la o anumită cantitate de emisii de CO2 – chiar dacă aceasta nu provine de la o eșapament.

Desigur, dacă o baterie EV este produsă folosind materiale din surse responsabile și energie regenerabilă, acest lucru ajută la reducerea în continuare a acestor emisii generale.

În comparație, mașinile cu hidrogen de astăzi au emisii pe durata ciclului de viață care sunt cel puțin la fel de scăzute ca cele ale vehiculelor electrice. Nu au nevoie de baterii mari, deoarece pila de combustibil funcționează pentru a transforma hidrogenul în electricitate pentru a conduce motoarele. Un studiu recent a constatat că o mașină cu hidrogen emite aproximativ 120 g/km de CO2 pe durata sa de viață, dar acest lucru poate fi redus semnificativ la aproximativ 60 g/km atunci când hidrogenul este produs folosind energie regenerabilă.

Este combustibilul cu hidrogen ineficient sau „murdar”?

O mare parte din hidrogenul de astăzi este reformat din gaze naturale, dar viitorul se concentrează în întregime pe sursele regenerabile – deși, va dura câțiva ani pentru a ajunge acolo. În ceea ce privește eficiența, este întotdeauna mai bine, teoretic, să folosiți energia eoliană sau solară în rețea, decât să o convertiți în hidrogen, dar este practic imposibil să stocați suficientă energie în baterii pentru nevoi grele de transport – sau așa cum este adesea cazul. pentru șoferii de mașini, pentru a obține suficientă energie electrică acolo unde este nevoie. Hidrogenul poate fi transportat cu ușurință în întreaga lume în vrac sub formă de amoniac, stocat în rezervoare sub presiune și, dacă este produs din surse regenerabile, se argumentează că pierderile de energie în conversie nu dăunează planetei.

În plus, hidrogenul este o modalitate excelentă de a stoca excesul de energie electrică pe care nimeni nu dorește să o cumpere atunci când (de exemplu) turbinele eoliene produc mai multă energie decât necesită rețeaua din cauza vremii. Momentan in acele conditii generatoarele sunt pur și simplu oprite, dar calculele din Germania sugerează că în 2022 ar fi putut fi generată suficientă energie „gratuită” pentru a electroliza 100.000 de tone de H2.

Mașinile cu hidrogen necesită o infrastructură nouă prea scumpă?

Industria explorează modalități de a utiliza rețelele de distribuție a gazelor naturale existente pentru transportul ușor al hidrogenului regenerabil între țări și sub fundul oceanului. Cercetările de la Universitatea din Birmingham din Marea Britanie, și din alte părți, anunță o rețea de distribuție în care hidrogenul poate fi amestecat în gazul natural care curge prin rețeaua de alimentare internă, apoi separat din nou acolo unde este nevoie de combustibil cu hidrogen – fie pentru industrie, fie pentru transport.

Sunt necesare multe investiții pentru producția de hidrogen din surse regenerabile, dar deja acumulează rapid abur. Între timp, analizele recente sugerează o abordare dublă a dezvoltării infrastructurii încărcătoarelor pentru vehicule electrice acolo unde este ușor, iar stațiile de alimentare cu hidrogen acolo unde nu este, ar putea economisi miliarde în costuri de investiții la nivel global și ar putea accelera călătoria către zero emisii nete.

Poate hidrogenul să salveze motorul „clasic”?

Pilele de combustie nu sunt singura opțiune pentru H2 și există mult interes în utilizarea gazului pentru a alimenta motoarele cu ardere internă. JCB este o companie lider din Marea Britanie, pionierat de H2 ICE în instalația sa de terasare și și-a instalat recent motorul alimentat cu hidrogen într-un camion. „Nu există niciun motiv pentru care să nu vedem motoare cu ardere cu hidrogen în vehiculele folosite pe drumuri în viitor, inclusiv în mașini.” a spus președintele Lord Bamford la lansarea vehiculului, dar majoritatea producătorilor de mașini sunt în prezent mai puțin optimiști.

Toyota crede că H2 ICE are un loc în sporturile cu motor, unde fanii vor să audă sunetul motoarelor tradiționale, dar, în ciuda dezvăluirii recente a lui Corolla Cross – un concept SUV bazat pe GR, cu un motor de 1,6 litri alimentat cu H2 și spațiu pentru cinci. pasageri – susține că tehnologia H2 ICE este de numai 40% pe drumul spre comercializare. „Nu este încă posibil să spunem dacă tehnologia va ajunge la maturitate pentru mașinile rutiere”, a declarat recent compania.

Ce se întâmplă cu piața globală a mașinilor cu hidrogen?

Mai puțin de 500 de mașini alimentate cu hidrogen au fost înmatriculate în Regatul Unit în ultimul deceniu, dar Consiliul pentru Hidrogen (un organism al industriei) a prezis că ar putea exista 13 milioane de vehicule cu celule de combustie în funcțiune la nivel global, de îndată ce 2030, inclusiv 1 milion de camionete, camioane. si autobuze. Pentru mulți, acest lucru va suna neplauzibil, având în vedere că doar aproximativ 26.000 de mașini cu celule de combustibil sunt înmatriculate la nivel global până în prezent, plus aproape 6.000 de autobuze. Cu toate acestea, numărul stațiilor de alimentare se extinde rapid.

Începând cu 2022, China conducea cu 161, urmată de Japonia și Coreea. Germania este singura țară europeană cu peste 100 de stații de alimentare și chiar și SUA au mai puțin de 100, dar, din nou, Consiliul pentru Hidrogen prevede că vor exista 10.0000 de stații de alimentare cu H2 la nivel global până în 2030, pe baza planurilor de investiții actuale. Un raport recent de cercetare de piață a viitorului prezice că valoarea globală a pieței vehiculelor cu celule de combustibil va crește de la 1,2 miliarde de dolari acum la 46 de miliarde de dolari până în 2030.

Care este viitorul mașinilor cu hidrogen?

Pentru o mobilitate cu adevărat durabilă, hidrogenul este un combustibil care nu poate fi ignorat. Este, de asemenea, considerată o alternativă potențială pentru alimentarea mașinilor de transport maritime, unde camioanele electrice sunt împiedicate de capacitatea bateriei și trebuie să se reîncarce folosind rețeaua electrică. Cel mai mare dezavantaj, însă, este că dezvoltarea unei infrastructuri complete de realimentare cu hidrogen, în care gazul este produs și apoi transportat la stații, va dura miliarde de lire sterline și un număr de ani pentru a se dezvolta.

Cheia pentru încurajarea vehiculelor cu hidrogen este acela de a le face parte dintr-o „economie a hidrogenului” mai largă – construirea de stații de alimentare numai pentru mașinile cu hidrogen ar fi ineficientă. În schimb, în mod ideal, întregul sector energetic ar încorpora hidrogenul în amestec, de la realimentarea mașinilor până la stocarea energiei pentru case. Un alt avantaj al hidrogenului este că poate fi produs la fața locului, mai degrabă decât transportat ca combustibil sau furnizat prin rețea ca electricitate.

Dar chiar și cu infrastructura pe bază de hidrogen, fie ea locală sau la nivel național, vehiculele cu hidrogen încă se confruntă cu problema costurilor. Toyota Mirai se vinde contra unei sume destul de ridicate.