Wodór w zbiorniku

Wodór w zbiorniku

motoryzacja.at:Panie Geringer, jest Pan prezesem Austriackiego Stowarzyszenia Technologii Pojazdów Silnikowych ÖVK i organizatorem międzynarodowego Sympozjum Motoryzacyjnego w Wiedniu, które odbywa się co roku w wiedeńskim Hofburgu. Jakie tematy znajdą się w programie na wiosnę?

Bernharda Geringera: W tym roku skupiamy się na napędach neutralnych dla klimatu, obejmujących ogniwa paliwowe i silniki wodorowe, a także, oczywiście, napędy wyłącznie elektryczne i różne rozwiązania hybrydowe. Nacisk położony jest także na źródła energii dla mobilności i drogę przemysłu motoryzacyjnego do pojazdów autonomicznych. Do tej ekscytującej dyskusji udało nam się pozyskać jako partnera wiedeńską firmę zajmującą się zaawansowanymi technologiami TTTech, która dzięki inicjatywie „The Autonomous” przoduje w rozwoju funkcji jazdy autonomicznej.

Austriacki rząd federalny chce w ramach swojej strategii wodorowej promować produkcję neutralnego dla klimatu wodoru. Czy zatem wkrótce zamiast benzyny czy oleju napędowego będziemy tankować wodór?

Niektóre wykłady na sympozjum silnikowym dotyczą silnika wodorowego, w którym wodór spalany jest w podobny sposób jak w silniku na gaz ziemny lub na gaz płynny. To rzeczywiście ciekawa alternatywa dla paliw kopalnych, szczególnie jeśli wodór produkowany jest przy wykorzystaniu energii elektrycznej pochodzącej ze źródeł odnawialnych. Konstruktorom silników udało się teraz doprowadzić silnik wodorowy do tego samego poziomu osiągów, co silnik benzynowy, dzięki mocnemu ładowaniu. Wielką zaletą ekonomiczną tego rozwiązania napędowego jest to, że istniejące silniki spalinowe wymagają jedynie umiarkowanego dostosowania. Skrzynia biegów również pozostaje ta sama, jedynie zbiornik należy wymienić na zbiornik ciśnieniowy gazu.

BMW wprowadziło silnik spalinowy wodorowy w 2005 roku w modelu Hydrogen 7. Dlaczego wtedy to nie dominowało?

BMW Hydrogen 7 wytwarzało jedynie 260 KM i moment obrotowy 390 Nm. Dla porównania 760i z silnikiem benzynowym dysponowało imponującą mocą 445 KM i momentem obrotowym 600 Nm. Jednak rozwój nie zatrzymał się i dzisiejsze silniki spalinowe wodorowe są jeszcze bardziej wydajne niż silniki benzynowe, osiągając sprawność sięgającą 43 procent. Ponadto gaz jest obecnie długo i bez strat przechowywany w zbiornikach ciśnieniowych, podczas gdy 18 lat temu był schładzany do minus 253 stopni Celsjusza i skroplony. Chociaż zbiorniki były wówczas dobrze izolowane, wodór wyparował z nich w ciągu kilku dni.

Czy zatem technologia jest już dziś gotowa do produkcji seryjnej?

Silnik spalinowy wodorowy trafi do produkcji seryjnej w 2024 roku i z pewnością stanowi ciekawą alternatywę napędu dla dalekobieżnych samochodów ciężarowych i pojazdów specjalnych. Jednakże brak infrastruktury uniemożliwia dalsze rozprzestrzenianie się wirusa w sektorze samochodów osobowych. Obecnie w Austrii jest tylko pięć stacji napełniania wodorem, które muszą być zaopatrywane w gaz ciężarówkami – to nie jest idealne rozwiązanie. W całym kraju powinny istnieć stacje benzynowe zasilane rurociągami.

Czy wykorzystanie wodoru w ogniwie paliwowym nie jest znacznie wydajniejsze niż w silniku spalinowym?

Ogniwo paliwowe w połączeniu z silnikiem elektrycznym faktycznie ma wyższą wydajność w zakresie częściowego obciążenia, w którym samochód jest głównie eksploatowany. Przy pełnym obciążeniu, podczas którego pracuje głównie samochód ciężarowy, prym wiedzie silnik spalinowy wodorowy. Kolejnym wyzwaniem w działaniu ogniw paliwowych jest wysoki stopień czystości wynoszący co najmniej 99,97 procent, jaki musi posiadać wodór, aby ogniwo paliwowe nie starzeje się przedwcześnie. Technologia ta wymaga również złożonego zarządzania ciepłem, ponieważ podczas pracy rozprasza jedynie ciepło odpadowe poprzez wodę chłodzącą, a zatem wymaga dwukrotnie większej powierzchni chłodnicy niż dzisiejsze silniki.

Czy silniki wodorowe rzeczywiście są całkowicie neutralne dla klimatu?

Jedynie tak zwany „zielony” wodór, wytwarzany przy użyciu energii elektrycznej z fotowoltaiki, energii wiatrowej lub wodnej, jest neutralny dla klimatu w użytkowaniu. Jeśli do produkcji wykorzystuje się energię elektryczną z elektrowni węglowych, ten „brązowy” lub „czarny” wodór jest szkodliwy dla klimatu i nie zrównoważony. Szkodliwy dla klimatu CO2 powstaje również podczas produkcji wodoru z gazu ziemnego w drodze reformingu parowego lub rozkładu metanu, a odpady radioaktywne powstają w przypadku produkcji przy użyciu energii jądrowej. Jak w przypadku każdego procesu spalania, podczas spalania wodoru w silniku powstają również tlenki azotu, które można w dużym stopniu zneutralizować za pomocą konwencjonalnego katalizatora SCR, podobnie jak w silniku wysokoprężnym, poprzez dodanie AdBlue. Podsumowując, można stwierdzić, że silnik wodorowy zdecydowanie ma swoje zalety jako technologia pomostowa – pod warunkiem, że zasilany jest ekologicznym wodorem.

Wielu austriackich dostawców dla przemysłu motoryzacyjnego wyspecjalizowało się w komponentach do silników spalinowych. Czy silnik spalinowy wodorowy może stanowić dla nich przyszłość?

Tak naprawdę kilka austriackich firm pracuje już nad technologią wodorową. W AVL List w Grazu opracowywane są nie tylko ciężarówki na wodór, ale także wodorowy silnik wyścigowy. Bosch intensywnie pracuje również nad rozwiązaniami wodorowymi, od elektrolizy po zastosowania w motoryzacji. Istnieją również możliwości ekonomiczne dla mniejszych dostawców, ponieważ do napędu wodorowego potrzebnych jest wiele komponentów, w tym systemy zbiorników, uszczelnienia, czujniki, urządzenia wyłączające, układy chłodzenia, pompy, zawory przełączające itp.