Wodór – jego zainteresowanie do napędu pojazdów pomału rośnie. Czy oznacza to, że pomysły na nowe baterie się wyczerpały?
Baterie są systematycznie, acz powoli ulepszane. Jednak wodór ma ważne zalety, a w codziennej praktyce przypomina „oswojony” już gaz ziemny. To ośmiela do jego stosowania tym bardziej, że napęd bateryjny nie spełnił pokładanych w nim nadziei tak szybko, jak to zapowiadano kilka lat temu.
Strategia większości europejskich producentów pojazdów użytkowych przewiduje równoległy rozwój pojazdów bateryjnych i wodorowych. Od razu zastrzegę, że o wodorze myśli się najczęściej jako o paliwie do ogniwa produkującego energię elektryczną. Ostatnio jednak z nową siłą wrócił wątek zasilania wodorem silnika spalinowego. Uważa się, że w ten sposób można obniżyć emisję pojazdów specjalnych i specjalizowanych, w których jest za mało miejsca na komponenty elektrycznego układu napędowego wykorzystującego baterie lub ogniwa paliwowe.
Elektryczny lub spalinowy
Wodorowe ogniwo paliwowe jest „pokładową elektrownią” zasilającą silnik elektryczny pojazdu. Pojazdy z wodorowym ogniwem (FCEV) mają niższą masę własną i większy zasięg niż samochody na baterie (BEV). Zalety te uwypukla fakt, że komponenty odpowiedzialne za dostarczanie energii silnikowi zajmują mniej miejsca niż pakiety baterii. Tankowanie wodoru zajmuje kilka, najwyżej kilkanaście minut i trwa wielokrotnie krócej niż ładowanie baterii.
Wodór
Pojazd spalinowy na wodór działa analogicznie jak zasilany metanem. Silnik najczęściej ma zapłon iskrowy, a w cylindrach spalana jest mieszanka wodoru z powietrzem. Możliwe jest także zbudowanie wodorowego silnika wysokoprężnego z porcją oleju napędowego w roli „płynnej świecy zapłonowej”.
Podobnie jak metan, wodór może być przechowywany w postaci sprężonej lub skroplonej. Zbiorniki do obu tych gazów mają zbliżoną konstrukcję. Ponieważ jednak cząsteczka wodoru jest bardzo mała, gaz ten z łatwością przenika przez ścianki. Sposobem na to jest intensywna eksploatacja pojazdów wodorowych, na zasadzie „co zatankowane to zużyte”, a także pojawiające się nowe rodzaje powłok uszczelniających zbiornik.
Sprawność?
Wskutek spalania wodoru w ogniwie powstaje jedynie para wodna. Jest to więc rozwiązanie uznawane przez konstruktorów i polityków optujących za „dekarbonizacją” za „zeroemisyjne”.
Inaczej rzecz się ma z silnikiem tłokowym, gdzie wodór spala się w towarzystwie powietrza, a zatem głównie azotu i tlenu. Ze spalania mieszanki stechiometrycznej, powstaje m.in. duża ilość tlenków azotu (NOx). Aby ją zmniejszyć stosuje się mieszankę z dużą przewagą powietrza. Ponadto w układzie wydechowym można zainstalować katalizator SCR. Mimo to wodorowy silnik spalinowy trudno bezdyskusyjnie uznać za „zeroemisyjny”. Zwłaszcza, że podobnie jak w tłokowych silnikach na inne paliwa wśród produktów spalania
są m.in. resztkowe ilości oleju smarowego.
Głównym zarzutem wobec napędu wodorowego dowolnego rodzaju, jest fakt, że ma niższą sprawność niż bateryjny napęd elektryczny. I to niezależnie od tego, jak tę sprawność próbować wyliczyć… Całość czytaj w magazynie fleetLOG 3/2023.
