7 razloga zašto su gorivne ćelije pogon budućnosti

Elektromobilnost sve više uzima maha i zahuktava se. Naravno, reč je o važnom elementu u redukovanju emisije ugljen-dioksida.

Međutim, koliko je ekonomski validno koristiti kamione nosivosti 40 tona za prevaljivanje velikih distanci, koristeći baterije? S obzirom na težinu samih baterija, dugačko vreme punjenja i ograničenu autonomiju koju pruža današnja tehnologija, električni pogonski sistemi nisu prvi izbor za velike teretnjake. Ipak, čak i 40-tonski kamioni će moći da prevale preko 1.000 kilometara u čisto električnom režimu u bliskoj budućnosti. Ključ bi mogao da bude Boschov sistem gorivnih ćelija. Kada se napaja vodonikom proizvedenim kroz korišćenje obnovljive energije, ovaj pogonski sklop obezbeđuje transport robe i dobara bez ikakvog štetnog uticaja na životnu sredinu. Bosch je napravio prvi korak u ovom pravcu razvivši pogonski sistem na gorivne ćelije primarno se fokusirajući na kamione, a kompanija planira da započne proizvodnju 2022-2023. Jednom kada bude uspostavljen u kamionskom segmentu, Boschov sistem će ubrzano pronalaziti mesto i u putničkim automobilima, čineći ih integralnim delom flote budućnosti.

Sedam je razloga zašto su gorivne ćelije i vodonik od ključnog značaja za mobilnost sutrašnjice:

1. Klimatska neutralnost

U gorivnoj ćeliji, vodonik (H₂) reaguje s kiseonikom (O₂) iz okolnog vazduha. Energiju koja ova reakcija oslobađa se zatim konvertuje u elektricitet, koji se koristi za vožnju. Toplota i čista voda (H₂O) su jedini nusproizvodi ove reakcije. H₂ se dobija iz elektrolize, u okviru koje se voda razdvaja na vodonik i kiseonik, uz pomoć električne energije. Generisanje te energije iz obnovljivih izvora čini pogonski sistem na gorivne ćelije u potpunosti neutralnim po životnu okolinu. Posebno u slučaju velikih, teških vozila, gorivne ćelije imaju mnogo bolji „karbonski otisak“ od baterijski pogonjenih pandana, kada u računicu ubacimo emisiju iz proizvodnje, samog rada i kasnijeg odlaganja. Svim vozilima na gorivne ćelije je pored rezervoara za vodonik potrebna mnogo manja baterija za skladišćenje energije u slučaju premošćivanja. Ovo u velikoj meri redukuje „karbonski otisak“ tokom proizvodnje. „Prednosti gorivih ćelija zaista mogu da uđu u igru u oblastima gde se baterijsko-električni pogoni ne pokazuju idealnim“, objašnjava dr Uve Gakšteter, predsednik Boschove divizije Powertrain Solutions. „To znači da nema takmičenja između gorivnih ćelija i baterija, već se umesto toga ona perfektno nadopunjuju.“

2. Potencijalna primena

Vodonik ima visoku energetsku gustinu. Jedan kilogram vodonika sadrži energije koliko 3,3 litra dizela. Da bi prevalio 100 kilometara, putničkom automobilu je potrebno oko kilogram a 40-tonskom kamionu dobrih sedam kilograma. Kao i u slučaju dizela i benzina, potrebno je samo nekoliko minuta da se napuni prazan rezervoar za vodonik, te da se putovanje nastavi. „Gorivne ćelije su prvi izbor kada je reč o svakodnevnom transportu većeg tereta na duge distance“, kaže Gakšteter, sumirajući prednosti najlakšeg hemijskog elementa u univerzumu. U H2Haul projektu koji finansira EU, Bosch trenutno radi s drugim kompanijama u cilju kreiranja male flote kamiona na gorivne ćelije i stavljanja istih u pogon. Pored mobilnih aplikacija, Bosch razvija garniture gorivnih ćelija za stacionarnu upotrebu, koristeći SOFC tehnologiju (gorivne ćelije s čvrstim oksidima). Jedna od namera je da se one upotrebe kao male distributivne stanice u gradovima, bankama podataka i stanicama za punjenje električnih vozila. Ukoliko ciljevi Pariskog sporazuma budu ostvareni, u budućnosti će vodonik biti u upotrebi ne samo kod komercijalnih vozila, već i vozova, aviona i brodova. Metalurška i energetska industrija takođe planiraju da koriste vodonik.

3. Efikasnost

Jedan od odlučujući faktora za ekološku podobnost i profitabilnost je efikasnost. Ona je za oko četvrtinu viša kod vozila s gorivnim ćelijama u poređenju s tradicionalnim automobilima. Korišćenje sistema rekuperacije energije iz kočenja dodatno doprinosi efikasnosti. Baterijski pogonjena vozila, koja mogu da skladište električnu energiju direktno u vozilu i koriste je za pogon, još su efikasnija. Međutim, s obzirom na to da se proizvodnja energije i potražnja za njom često ne poklapaju po pitanju vremena i mesta, elektricitet iz solarnih i vetroparkova često ostaje neiskorišćen jer nema korisnika a ne može ni da se uskladišti. Ovde vodonik stupa na scenu. Višak elektriciteta može da se iskoristi za proizvodnju vodonika na decentralizovan način, koji je spreman za fleksibilno skladištenje i prevoz.

4. Troškovi

Troškovi „zelenog“ vodonika će se značajno smanjiti kada proizvodni kapaciteti budu prošireni a cena električne energije generisane iz obnovljivih izvora padne. „Vodonični savet“, asocijacija koju čini preko 90 međunarodnih kompanija, očekuje da troškovi za brojne primene vodonika padnu u narednih 10 godina, čineći ih konkurentnijim s drugim tehnologijama. Bosch trenutno radi sa „startap“ firmom Powercell, u cilju razvijanja garniture, jezgra gorivne ćelije, i učini je spremnom za tržište, s tim što bi proizvodnja neposredno usledila. Cilj je visokoperformantna solucija koja može biti proizvedena po niskim troškovima. „U srednjoročnom smislu, korišćenje vozila s gorivnim ćelijama neće biti skuplje od eksploatacije onog s konvencionalnim pogonom“, kaže Gakštater.

5. Infrastruktura

Današnja mreža stanica za punjenje vodonikom ne nudi kompletnu pokrivenost, ali oko 180 stanica u Evropi je trenutno dovoljno za neke važne transportne rute. Kompanije u mnogim zemljama sarađuju da bi ubrzale ekspanziju, često podržanu u smislu subvencija i povlastica. U Nemačkoj, političari su prepoznali važnu ulogu vodonika u dekarbonizaciji ekonomije i uključili su ga u „Nacionalnu vodoničnu strategiju“. Na primer, u okviru H₂Mobility zajeničkog poduhvata će biti izgrađeno oko 100 javno dostupnih stanica za punjenje u Nemačkoj do kraja 2020., dok H2Haul projekat (finansiran od strane EU) ne uključuje samo kamione, već i stanice za punjenje neophodne na planiranim rutama. Japan, Kina i Južna Koreja takođe imaju sveobuhvatne programe podrške.

6. Bezbednost

Upotreba vodonika u gasovitom stanju u vozilima je bezbedna i nije rizična u većoj meri nego što je to slučaj s automobilima sa SUS motorima ili onim baterijski pogonjenim. Rezervoari vodonika ne predstavljaju povećani rizik od eksplozije. Doduše, tačno je da H₂ sagoreva u kombinaciji s kiseonikom, kao i da je mešavina ova dva gasa van izvesnog odnosa eksplozivna. Međutim, vodonik je oko 14 puta lakši od vazduha i samim tim ekstremno isparljiv. Primera radi, bilo koja količina H₂ koja „pobegne“ iz rezervoara vozila, ispariće brže nego što može reagovati s atmosferskim kiseonikom. Prilikom testiranja zapaljivosti, sprovedenom na automobilu s gorivnim ćelijama u SAD, istraživači su 2003. ustanovili da je došlo do bljeska, ali je on istovremeno odmah nestao. Vozilo je u velikoj meri ostalo neoštećeno.

7. Tajming

Proizvodnja vodonika je dokazan, tehnološki jasan proces. To znači da brzo može da se poveća da bi se zadovoljila veća potražnja. Pored toga, gorivne ćelije sada dostigle neophodnu tehnološku zrelost za komercijalizaciju i široku upotrebu. Po „Vodoničnom savetu“, ekonomija vodonika može postati konkurentna u narednih 10 godina, pod uslovom da bude dovoljno investicija i političke volje. „Vreme za ulazak u ekonomiju vodonika je sada“, kaže Gakštater.