fot. Toyota Owczy pęd jakiemu poddajemy się lub jesteśmy poddawani w kontekście zmian klimatu powoduje, że czasami, albo nawet często, rozsądek zostaje gdzieś z boku. Mamy jeździć samochodami napędzanymi energią elektryczną powstającą z "wiatru" i "słońca", podczas gdy Polska leży na węglu i większość energii elektrycznej jest z niego wytwarzana. Czy taki model transportu ma szansę być ekologiczny?
Dowodzą tego m.in. wyliczenia Jerzego Wiatra, prezesa MPK w Tarnowie, firmy, która eksploatuje autobusy zasilane CNG.
Szczegółowe wyliczenia emisji autobusów miejskich potwierdziły, że niestety w polskich realiach najgorzej wypada napęd elektryczny.
Nawet jeśli w szerszym zakresie uda się wprowadzić na rynek samochody zasilane energią elektryczną to i tak efekt ekologiczny, jak widać z powyższych wyliczeń, będzie bardzo wątpliwy. Jedyną zaletą będzie brak emisji w miejscu użytkowania samochodów, co będzie odczuwalne w centrach miast. Natomiast globalnie emisja będzie wyższa, tylko zamiast w rurach wydechowych samochodów pojawi się w kominie jednej z elektrowni. Czy to dobrze? W pewnym sensie tak ale będzie to znacznie większa emisja.
Nawet gdybyśmy zastąpili węgiel elektrowniami wiatrowymi i fotowoltaicznymi to wiatr nie wieje zawsze i słońce ma też ma pewne przestoje w emisji swojego promieniowania. Energii elektrycznej wytworzonej w dzień i w słoneczne dni niestety nie da się zmagazynować. Powiedział to już Einstein i jak na razie nic się w tej materii nie zmieniło. Każdy rodzaj akumulatora wykorzystuje jakąś przemianę energii i w związku z tym jest z założenia niedoskonały.
Trzeba stosować ogniwa elektrochemiczne z materiałów, które są w stanie zebrać elektrony na jednej elektrodzie w czasie ładowania, by oddać je na drugą podczas zasilania, powodując przepływ prądu. To była i wciąż jest przeszkoda trudna do pokonania, bo wielostopniowa. Nie mamy w przyrodzie materiałów o różnicy potencjałów większej niż kilka woltów. Bateria pojazdu musi być złożona z licznych ogniw, by uzyskać wymagane napięcie kilkuset woltów i tym samym staje się elementem skomplikowanym, wrażliwym, ciężkim i drogim. Proces ładowania wymaga przepływu elektronów przez elektrolit, co musi potrwać. Skracanie tego czasu przez zwiększanie mocy ładowarki grozi przegrzaniem i uszkodzeniem ogniwa, ma zresztą swoje granice fizyczne.
Wojciech Karwas, redaktor, Technika Komunalna
Baterie trakcyjne w postaci wieluset ogniw litowo-jonowych są bardzo ciężkie, wymagają szczególnego elektronicznego nadzoru (by uniknąć niebezpieczeństwa groźnego pożaru) i odpowiednich warunków – np. zapewnienia określonej temperatury pracy, co z kolei wymaga zużycia części energii przez nie wytwarzanej.
Nie jest problemem magazynowanie energii elektrycznej do zasilania telefonu czy innych tego typu urządzeń. Problematyczne staje się magazynowanie dużych ilości energii w systemach energetycznych ale także w samochodach elektrycznych. Jak zawsze pomocny może okazać się gaz, tym razem jednak wodór ale nie tylko.
Wielkoskalowe magazynowanie energii elektrycznej także wymaga jej przemiany na energię elektrochemiczną w ogniwach elektrycznych czy inny jej rodzaj np. energię potencjalną w elektrowniach szczytowo pompowych. Można ją także zamieniać na wodór wykorzystując energię elektryczną do elektrolizy wody. Powstający w jej wyniku wodór można magazynować bezpośrednio lub łączyć z wychwytywanym z powietrza dwutlenkiem węgla i magazynować powstający w ten sposób metan. W ten pośredni sposób można magazynować duże ilości energii powstające z odnawialnych źródeł czyli "wiatru" i "słońca". Czyli jednak gaz górą.
fot. ToyotaTankowanie wodoru Toyoty MiraiZmagazynowany metan czy wodór można wykorzystywać w różnych dziedzinach życia, w energetyce czy do napędu pojazdów. Oprócz spalania metanu czy wodoru bezpośrednio w silniku tłokowym sam wodór może być wykorzystywany do zasilania ogniw paliwowych, w których reaguje on z powietrzem, co powoduje powstanie różnicy potencjałów niezbędnej do zasilania elektrycznych silników trakcyjnych samochodu.
Jednak wymagania odnośnie czystości wodoru do zastosowania w ogniwach paliwowych, koszt tego paliwa oraz wymagania obsługowe samych ogniw powodują, że jest to rozwiązanie bardzo kosztowne.
Wodór pozostaje cały czas paliwem, które uważa się za przyszłość wielu gałęzi gospodarki (energetyki, transportu i wielu innych dziedzin naszego życia). Czy zasilanie wodorowe samochodów może być także przyszłością warsztatów montażu i obsługi samochodowych instalacji gazowych?
Brzmi to może dość niewiarygodnie, szczególnie dla specjalistów z zakresu techniki silnikowej ale nie można wykluczyć, że w przyszłości dostosowywanie samochodów do zasilania wodorowego może stać się zadaniem dla warsztatów, które teraz zajmują się montażem i obsługą samochodowych instalacji gazowych. Przecież wodorowy układ zasilania jest z pewnością bardzo podobny do obecnych systemów LPG, a samochody spalinowe nawet po 2035 r. kiedy to z taśm produkcyjnych mają zjechać ostatnie takie pojazdy (co nie jest do końca pewne), nie znikną z naszych dróg z dnia na dzień.
fot. ToyotaSilnik i układ paliwowy Toyoty GR YarisKto wie, może wtedy pojawi się zapotrzebowanie na konwersje na zasilanie wodorowe. Takie myślenie wydaje się dziś bardzo mocno abstrakcyjne, jednak jeśli postęp w gazowych układach zasilania pójdzie w odpowiednim czasie właśnie w kierunku systemów wodorowych perspektywa kilkunastu lat nie jest aż tak odległa. Czy to w ogóle możliwe? Zobaczymy, może do tego czasu instalacje wodorowe będą już dostępne na rynku wtórnym.
Z pewnością jest to paliwo o dużym potencjale, szczególnie w wymiarze ekologicznym, natomiast trzeba wiedzieć, że jest to ono bardzo trudne do zastosowania w silnikach spalinowych. Opanowanie procesu spalania wodoru w silniku sprawia wiele problemów z uwagi na wysoką prędkość spalania tego paliwa.
Jak jednak pokazują, może niezbyt liczne przykłady, choćby autobusów firmy MAN (z końca lat 90.), spalanie wodoru w silniku o zapłonie iskrowym jest możliwe, może być efektywne i korzystne dla środowiska naturalnego. Późniejsze doświadczenia MAN (od lat 2006-2007), kiedy 14 miejskich autobusów MAN napędzanych wodorem było eksploatowanych w komunikacji miejskiej w Berlinie (BVG) tylko to potwierdzają. Także firma BMW prowadziła prace rozwojowe związane z zasilaniem wodorowym silników tłokowych, które trwały od 1979 do 2009 r.
Widać zatem, że wodór może być pełnowartościowym paliwem silnikowym, co potwierdza jego sprawdzenie w warunkach wybitnie trudnej, miejskiej eksploatacji. Samochody zasilane wodorem (w których wodór jest spalany w silniku) stanowią rozwiązanie znacznie tańsze w stosunku do innych napędów wodorowych (np. wspomniane ogniwa paliwowe), choćby z uwagi na wymagania odnośnie czystości paliwa.
Zasilane wodorem silniki mogą z powodzeniem wykorzystywać wszystkie dodatkowe urządzenia podnoszące parametry i wydajność (także ekologiczną) spalinowych jednostek napędowych. Układ napędowy z silnikiem spalinowym zasilanym wodorem przy niewielkich nakładach można także zastosować w już eksploatowanych pojazdach użytkowych.
fot. ToyotaToyota GR Yaris z zasilanym wodorem silnikiem tłokowymOstatnio tłokowy silnik zasilany wodorem zaprezentowała Toyota, która ma w ofercie także model Mirai, w którym ogniwo paliwowe zasila elektryczny układ napędowy. Jak przyznają przedstawiciele firmy oba rozwiązania będą rozwijane, ponieważ aplikacja ogniwa paliwowego w tak małym samochodzie jak Yaris, w którym zaprezentowano silnik G16E-GTS zasilany wodorem jest po prostu niemożliwa (z uwagi na jego gabaryty).
Należy sądzić, że samochody elektryczne w najbliższych latach staną się bardziej przystępne cenowo ale czy możliwe jest opracowanie baterii trakcyjnych dających sensowne zasięgi przy normalnych prędkościach? Tego już z całą pewnością nie można stwierdzić. Obecnie użytkowane baterie trakcyjne są ciężkie i zabierają sporą objętość w samochodach elektrycznych. Pół biedy jeśli są to samochody osobowe, którymi większość z nas i tak porusza się praktycznie tylko po mieście ale jak zrealizować dalekodystansowy transport towarów napędzany bezemisyjnie (elektrycznie). Obecnie jest to problem, którego nie da się racjonalnie rozwiązać (zachowując ładowność i inne parametry przewozowe na ekonomicznie uzasadnionym poziomie). Wydaje się, zatem, że znów gaz może przyjść z pomocą. Czy będzie to wodór czy metan? A może jeden i drugi. W każdym razie można zaryzykować stwierdzenie, że branża autogazu, która już od jakiegoś czasu szuka alternatywy (układy zasilania do silników Diesla w samochodach użytkowych czy różnego rodzaju maszynach) w końcu może znaleźć pomysł na kolejne lata i to zarówno w sektorze aut osobowych jak i użytkowych. Co sądzicie? Mrzonka czy ewentualna alternatywa?
wczytywanie wyników...
gazeo.pl to portal o instalacjach LPG. Znajdziesz tutaj informacje o tym, jaka instalacja gazowa w samochodzie jest najlepsza oraz które instalacje LPG można zamontować do aut z silnikami Diesla. Zamieszczamy najnowsze informacje o tendencjach cen LPG na świecie i w Polsce. Publikujemy praktyczne i rzetelne informacje dla wszystkich, dla których instalacje gazowe są codziennością. Dla nas instalacje gazowe to nie tylko praca - autogaz to nasza pasja.
