Automobilový průmysl se pozvolna připravuje na to, že éra spalovacích motorů postupně skončí a nastoupí něco jiného. Bude to trvat ještě mnoho let, ale změna už přichází. Stěžejním tahounem je snížení ekologické zátěže, ale nejde jen o to, změna pohonu může mít výrazný vliv například i na dynamiku vozu či servisní náklady. Aktuálně se otevírají tři základní směry vývoje - hybridy, elektromobily s akumulátorem a elektromobily s vodíkovými palivovými články.
Auta na vodík – speciál VTM.cz
O výhodách jednotlivých řešení už jste určitě slyšeli. My se teď ale zaměříme na nevýhody jednotlivých konceptů, abychom si ukázali, že budoucnost zdaleka není tak růžová, jak by se mohlo zdát.
Nevýhody hybridních automobilů
Řada lidí tvrdí, že budoucnost automobilů v příštích pár letech je v hybridech. Svým způsobem to dává smysl, protože hybridní technologie nám dávají možnost použít to nejlepší z obou světů, tedy ze spalovacích motorů i ryzích elektromobilů. Dynamika takového auta odpovídá elektromobilu a spotřeba paliva je přitom výrazně snížena. Dá se využívat topení spalovacího motoru, můžete rychle natankovat...
Plné výhody hybridů však platí jenom po určitou dobu, a sice když máte baterku nabitou. Většina hybridních automobilů s větším akumulátorem (typ plug-in) není dostatečně výkonných, aby dokázala elektrické články dobíjet během jízdy a tudíž je nutné externí dobíjení stejně jako u klasického elektromobilu. Navíc jsou hybridy pro přítomnost dvou pohonných jednotek složitější a těžší.
Výrobci automobilů proto hybridy chápou jen jako dočasné řešení a někteří už je dokonce opouštějí. General Motors ke konci roku 2018 propustil 14 tisíc zaměstnanců, kteří pracovali na hybridních pohonech a k 1. březnu 2019 ukončil produkci svého Chevy Volt. Volvo udělalo to samé, v květnu 2018 prohlásilo, že nevydá svou verzi dieselových hybridních vozů a bude se nadále naplno soustředit na vývoj ryzích elektromobilů. A Německo v září tohoto roku představilo svou dohodu, ve které prohlásilo, že do roku 2030 ukončí na svém území prodej spalovacích motorů.
Koupit si dnes hybridní automobil není špatný nápad. Výhody jsou zřejmé. Ale při pohledu dále do budoucnosti je zjevné, že je to jen „přestupní stanice“.
Elektromobil s baterií také není ideální
I elektro-automobily s bateriemi mají své trable. Například tvrdit, že jsou 100% ekologické je jen pouhá fantazie. Neprodukují lokální emise, ale uhlíkovou stopu jejich pohonu ovlivňuje to, jak čistě pro ně byla elektrická energie vyrobena. Elektromobilový průmysl stojí také před výzvou, jak zvládat bateriový odpad, a opomenout nesmíme ani fakt, že ačkoli se třeba o něco zmenší spotřeba ropy, o to víc se těží lithium, byť je to tedy množství násobně menší.
Z ekologického hlediska je důležité rozběhnout recyklaci baterií. Současné baterie tomu příliš nenahrávají, nejsou ani příliš uzpůsobené na snadnou demontáž. Tuhle dřinu možná v budoucnu zastanou robotičtí dělníci, ale i těm by spíše vyhovovaly standardizované baterie uzpůsobené snadné recyklaci. Rovněž je možné, že se v budoucnu podaří snižovat množství lithia v bateriích, což zároveň s menší ekologickou zátěží sníží i náklady na výrobu.
Další problém, kterému elektromobily s bateriemi čelí, je zima. Klasickým spalovacím motorům zima nedělá takové potíže, a nám rovněž, protože si můžeme odpadním teplem z motoru v zimě zatopit. U elektromobilů je to problém, energii na vše máme pouze v bateriích. A ty jsou při nízkých teplotách daleko méně efektivní. Energií z nich navíc nepoháníme jen motor, ale elektricky ohříváme interiér a dohřívat se vyplatí i samotné baterie, aby pracovaly efektivněji. Dojezd v zimě je u elektrických vozů proto rapidně nižší než v létě.
I jedna z výhod elektrických vozů, a sice rekuperace, má své stinné stránky. Rekuperace je velmi závislá na výkonu generátoru a velikosti baterie, optimálního poměru přitom vozy nedosahují. Navíc je dobíjení jen krátkodobé a slabé (dobržďování), takže efekt rekuperace ve finále není tak silný, jak byste mohli očekávat.
Problém je samozřejmě také dobíjení, které je oproti tankování benzinu zdlouhavé a víceméně vyžaduje změnu zvyklostí při užívání automobilu. S tím souvisí i slabý dojezd, který zpravidla nedosahuje hodnot udávaných výrobcem. Reálná spotřeba závisí na stylu ježdění, kopcovitosti terénu, vytíženosti auta, teplotě okolí a dalších faktorech. S tím je pak potřeba počítat při plánování dobíjení.
Úskalí vodíkových automobilů
Jak jsou na tom elektromobily s vodíkovými články? Specifická energie vodíku je 40 tisíc Wh/kg, přitom u současných lithium-iontových baterií je to jen 278 Wh/kg. Vodík má tedy schopnost nést 236× více energie na kilogram. Na jedno natankování tedy hypoteticky dojedete s vodíkem dále.
Jenže z vodíku se v palivovém článku vyrábí elektřina a tím efektivita klesne. Navíc je nakonec stejně potřeba i baterie (byť podstatně menší), do které se bude energie uschovávat, a z této elektrické energie teprve pojede motor. Baterie se používá hlavně proto, že zrychlení spotřebuje mnohem více energie než běžná jízda a rychlost chemické reakce, která je nutná pro získání energie z vodíku, je nedostatečná. Baterie tedy vykrývá výkonové špičky a systém je v tomto směru podobný hybridům.
Dalším problémem je, že potřebujete celosvětovou síť vodíkových čerpacích stanic. Obtížný je přitom transport vodíku do čerpací stanice, protože se jedná o velmi lehký plyn a aby jeho převoz byl efektivní, musí být buď extrémně natlakován, nebo chlazen pro transport v tekutém stavu. Oba typy přepravy jsou energeticky náročné a na cestě může docházet k únikům. Vyhráno ale není ani při plnění a úschově vodíkového paliva, a to kvůli nutnosti udržení zmíněného tlaku anebo teploty. I na to je třeba energie.
Výhodou vodíkových automobilů je teoreticky delší dojezd a kratší čas potřebný k tankování. Ten bude podobný jako dnes při tankování klasických paliv, půjde tedy nikoliv o hodiny, ale o minuty. Existuje také například realizovatelná technologie systému ukládání přebytků energie do vodíku, která může vyřešit problém s uchováváním elektrické energie například z fotovoltaických panelů rovnou do automobilů s palivovými články. Jenže to je zatím jen teoretizování.
Spalovací motory jen tak nezmizí
Z výše uvedeného je vidět, že přechod na nové formy pohonu automobilů nebude bezbolestný. Stávající spalovací motory stále vycházejí jako nejpraktičtější a ekonomicky nejvýhodnější. Ale pokud se elektromobilů bude vyrábět stále více a benzínových (naftových) bude naopak postupně ubývat, ekonomické hledisko dříve nebo později padne. Do té doby už budou vývojem oslabeny i další zmiňované nevýhody aut s elektromotory, což následně změnu ještě akceleruje.
Změna to každopádně nebude nijak skoková, protože spalovací motory mají své nesporné výhody a také u nich stále probíhá vývoj. Ačkoli je u nich prostor k dalšímu zvětšování efektivity a snižování ekologické zátěže poměrně malý, daří se stále hledat nové cesty, jak snižovat spotřebu a emise. Příkladem budiž například chytrá turbodmychadla nebo mikrovlnný zážeh.
