Jak se svět usilovně snaží eliminovat fosilní paliva z našeho energetického jídelníčku, ekologičtější vozidla se posledních pár let těší obrovskému rozmachu. Jen minulý rok se prodalo více než tři miliony kusů elektromobilů.
Existuje už velké množství automobilů s elektromotory, ale stále není úplně jasno v tom, jak nejlépe schraňovat potřebnou energii. Ačkoli převažují automobily s lithium-iontovými akumulátory, ve hře zůstávají i vodíkové palivové články.
Auta na vodík – speciál VTM.cz
Baterie vs. vodík
Oba způsoby pohonu se jeví jako ekologické, protože vozidlo rozpohybuje elektromotor bez lokálních emisí. Pokud je pohon bateriový, může mít v ideálním případě i energie uchovaná v baterii velmi nízkou uhlíkovou stopu, když se vyrobí z obnovitelných zdrojů, ať za pomocí solárních či větrných elektráren. A také vodík pro druhý způsob se dá vyrábět šetrně.
Ekologický ideál zajištění energie pro automobily sice ještě ani v jednom případě zdaleka není naplněný, do budoucna se mu ale může více a více přibližovat. Už je téměř jisté, že postupně vytlačí ze hry spalování benzínu či nafty.
Kolem obou technologií stále probíhá velká debata zahrnující podporovatele na obou stranách. Elon Musk prohlásil technologií vodíkových palivových článků za „neuvěřitelně hloupou“. Obvinil výrobce, že se z jejich strany jedná spíše o marketingový trik než o dlouhodobé řešení.
Oproti tomu Japonsko oznámilo svůj záměr stát se světově první vodíkovou společností. Vláda se spolu s aliancí jedenácti japonských firem, zahrnujících jak výrobce automobilů, tak výrobců energie, zavázala, že do března 2021 postaví 160 vodíkových čerpacích stanic a 40 tisíc vodíkových automobilů.
První vodíkové auto je starší než benzínové
Vodíkový automobil je takový automobil, který pro svůj pohon využívá vodík, respektive převádí chemickou energii vodíku na mechanickou. Tento pohon se považuje za jedno z možných moderních řešení pro budoucí automobilizmus. Zatím se s ním ale stále spíše jen experimentuje. Je to docela paradox, protože vodíkové auto existovalo dříve než benzínové.
Dva typy vodíkových automobilů
První typ používá přímé spalování vodíku v pístovém či rotačním spalovacím motoru.
Druhý typ vozidel na vodík využívá reakce vodíku s kyslíkem v palivovém článku, ze kterého se vyrábí elektřina pro elektromotor.
První typ vodíkových automobilů používá motory podobné těm, které známe z běžného života. Vodíkový spalovací motor pracuje stejně jako benzínový nebo naftový motor. Může se jednat o zážehový typ motoru, kdy se vodíkové palivo vstřikuje do sání nebo do spalovacího prostoru a zažehne se zapalovací svíčkou. Anebo jde o vznětový motor, kdy se vodíkové palivo vstřikuje do spalovacího prostoru pod vysokým tlakem.
První prototyp zkonstruoval švýcarský inženýr Francois Isaac de Rivaz v roce 1807 a jedná se o jeden z nejstarších automobilů vůbec. Zároveň šlo o první spalovací motor jako takový.
V současnosti se využívají upravené konvenční čtyřtaktní zážehové nebo vznětové pístové motory. Automobilka BMW v roce 2009 vyvinula motor spalující vodík s účinností 42 % a jedná se principiálně o vznětový motor, do kterého vstřikovače dodávají vodík pod tlakem 300 barů. O spalovací vodíkové motory se zajímá i Mazda (například u modelu RX-8 využívá upraveného Wankelova motoru, čímž dosahuje delšího dojezdu), nebo Ford, který jej využívá pro nákladní vozidla.
Spalování vodíku má ale svá úskalí. Vodík v porovnání s ostatními palivy použitelnými ve spalovacích motorech nemá tak vysokou účinnost a je přitom v porovnání výrazně dražší než například zemní plyn. Druhý problém souvisí se spalováním. Při spalování vodíku nevzniká pouze k přírodě šetrná vodní pára, ale také toxické emise oxidu dusíku označované jako NOx.
Auta s vodíkovými palivovými články
Druhý typ vodíkových automobilů používá k získávání energie trochu jiný trik. Palivový článek je elektrochemické zařízení přeměňující chemickou energii paliva a okysličovadla přímo na energii elektrickou.
V podstatě jde o galvanický článek, skládající se ze dvou elektrod oddělených membránou nebo elektrolytem. Elektrickou energii získanou z vodíku následně uchovává v akumulátoru, který ale nemusí být zdaleka tak velký jako bateriových elektromobilů. Slouží zde v podstatě jen k vyrovnání aktuální spotřeby motoru a během jízdy je průběžně dobíjen.
U palivových článků se stále zdůrazňuje, že se jedná o technologii vysoce šetrnou k životnímu prostředí. Ekologové volají po jejich uplatnění a výrobci na to odpovídají prezentací aut jezdících na sluncem generovaný vodík s nulovými emisemi. Zvláště zajímavá je tato technologie, pokud bude docházet ke vzniku domácích „kogeneračních jednotek“, které mají převádět bioplyn nebo zemní plyn na elektřinu, a ještě k tomu jako vedlejší produkt vytápět byt.
Jenže i tato technologie má svá úskalí. Dominic Notter, vedoucí mezinárodního výzkumného týmu EMPA, Swiss Federal Laboratories for Materials Science, šokoval svým výrokem podpořeným studií, když prohlásil: „Vozy poháněné palivovými články mají šanci stát se šetrnějšími až někdy v budoucnu. Zatím škodí více než benzínová klasika.“
Problém spočívá hlavně v tom, že výroba vodíku není čistá. Využívá se buď fosilních paliv, nebo elektřiny, kterou by v případě nulové ekologické zátěže bylo potřeba vyrobit také zcela bezemisně. Vodík se následně musí převážet do čerpacích stanic (nákladními cisternami s naftovými motory...) a do hry vstupuje i fakt, že dvojitá konverze energie na vodík a zpět není v součtu příliš efektivní.
Podle studie bude mít smysl použití takovéto technologie smysl, když budou výrobci elektřiny ze solárních a větrných elektráren vyrábět energii ve velkém a nebude ji kde uchovat. Vodík je totiž v porovnání s baterií mnohem lepší médium na dlouhodobé uchování elektřiny. Zároveň ji dokáže překonat v rychlosti tankování a o něco delším teoretickým dojezdem.
Další díl tématu o automobilech na vodíkový pohon najdete v úterý ve 20.00 na VTM.