Automobili pogonjeni vodoničnim gorivnim ćelijama vs baterijski – šta je potrebno znati?

Da odmah na početku odgovorimo na ključno pitanje „šta je vozilo pogonjeno vodoničnim gorivnim ćelijama? Kako se ono razlikuje od baterijski pogonjenih elektromobila koji vrše najezdu na tržište?“

Gorivne ćelije zapravo predstavljaju neku vrstu baterija, koje mogu spolja da se dopunjuju gorivom (otuda naziv „gorivne“ ćelije), za razliku od litijum-jonskih jedinica. Uskladišteni vodonik i kiseonik kroz proces elektrolize kreriraju električnu energiju i vodu. Često poznata pod skraćenicom „FCEV“, ova vozila imaju „izduv“, ali kroz te cevi izlazi vodena para. S vremena na vreme rezervoari moraju da se dopune, ali ne benzinom ili dizelom, već vodonikom. U zavisnosti od veličine rezervoara varira i domet, što je prednost u odnosu na baterijske modele.

U međuvremenu, konvencionalni elektromobili, često poznati kao „BEV“, predstavljaju ono što mahom podrazumevamo kao vozila na čisto električni pogon, kao što su Nissan Leaf, BMW i3, Teslini modeli… Ovi automobili su pogonjeni energijom iz baterija, koja se skladišti na sličan način kao i u mobilnim telefonima, mada mnogi električni automobili poseduju sisteme rekuperacije energije, koji mogu donekle da dopune baterije tokom kočenja, konvertujući toplotnu energiju u električnu.

Međutim, i njima je potrebno punjenje nakon izvesnog broja pređenih kilometara, što u principu varira od nekih 150 pa do 500. Što veća baterija, to više pređenih kilometara „iz cuga“, ali i veća ukupna masa vozila. Ovo je jedna od najvećih mana baterijskih modela, jer njihovo punjenje traje do 12 časova. Ukoliko su dostupne stanice za brzo punjenje, za nekih pola sata u proseku, moći će da se napuni baterija za prelazak oko 150 kilometara.

To je značajan nedostatak u odnosu na konvencionalna dizel ili benzinska vozila, čiji rezervoari mogu da se napune za minut-dva. Ovde na scenu stupaju automobili na gorivne ćelije kao alternativa s nultom emisijom, koji takođe mogu da se dopune veoma brzo, slično aktuelnoj praksi.

Šta kažu stručnjaci na ovu temu?

Zašto većina ljudi nije upoznata s vozilima na vodonične gorivne ćelije?

„Razvoj automobila na vodonik je u zapećku iz razloga što su baterijska vozila popularnija među kupcima“, kaže Mark Barkli, komercijalni menadžer u GSF Car Parts. „Međutim, postoje prednosti vodonika u odnosu na baterije, kao što je mnogo manja masa. Vodonične ćelije su mnogo lakše od moćnih baterija. Budući da možete da napunite vodonični automobil mnogo brže nego što možete da napunite bateriju vašeg električnog vozila, on je savršen za potrebe javnog transporta i poslovanje koje ne trpi gubljenje vremena.“

Koji su to „za“ i „protiv“ gorivnih ćelija u odnosu na električne, hibridne ili standardne automobile?

Odluka da se priušti električni automobil mora da se donese uz prethodno razmatranje četiri ključna kriterijuma:

• Domet
• Performanse
• Pogodnost punjenja
• Cena

Ovo kaže Džeremi Parks, stručnjak za električna vozila u Norveškom savetu i klasifikacionom društvu za tehnologiju obnovljivih izvora DNV GL, koji istražuje kupovne navike i kakvu ćemo budućnost imati na putevima.

„U smislu autonomije, aktuelna vozila na gorivne ćelije su nešto bolja u odnosu na baterijska“, kaže on. „Međutim, kada pogledamo performanse, cene i dostupnost stanica za punjenje, BEV pobeđuju.“

Koji su faktori koji stoje na putu masovnog usvajanja ove tehnologije?

„Mada je dopunjavanje gorivom kod FCEV veoma slično po neophodnom vremenu tradicionalnim vozilima, opcije su ograničene, a širenje infrastrukture je veoma skupo u odnosu na ekspanziju stanica za punjenje baterijski pogonjenih automobila, uglavnom zbog toga što već postoji prisutna električna mreža u većini oblasti gde je automobilima neophodno punjenje“, kaže Parks. „BEV modeli mogu da se pune kod kuće, što je nešto što nije moguće s FCEV. Takođe treba istaći da je emisija ugljen-dioksida baterijski pogonjenih vozila tokom njihovog životnog ciklusa značajno niža ne samo u odnosu na vozila sa SUS motorima, već i vozila na gorivne ćelije, jer se veći deo vodonika generiše iz fosilnih goriva, kroz reformiranje metanske pare.“

S ovim bismo se složili samo delimično, jer je dugoročni plan je da se sav vodonik za gorivne ćelije dobija iz obnovljivih izvora, iz viška energije iz vetroparkova, koja ne može biti uskladištena, tako da ne samo što će biti ostvarena maksimalna ekološka podobnost, već će biti zadovoljen i ekonomski momenat.

Stručnjaci se slažu da glavnu prepreku trenutno predstavljaju visoki troškovi. Barkli dodaje: „Vodonične gorivne ćelije su veoma skupe, a malo je mesta gde možete dopuniti rezervoar svog automobila. Dakle, infrastruktura nije dovoljno razvijena trenutno, a postoji i zabrinutost javnosti oko bezbednosti kada je reč o proizvodnji i skladištenju vodonika, jer se radi o ekstremno zapaljivom gasu.“

I ovde se ne bismo u potpunosti složili s iznesenim. Već sada postoje brojna rešenja koja isključuju upotrebu platine i skupih materijala u gorivnim ćelijama, i samo je pitanje vremena koje od njih će se nametnuti kao ekonomski najvalidnije. Pored toga, tehnologija proizvodnje i skladištenja je veoma uznapredovala, dok postojeća mreža benzinskih stanica može biti adaptirana za potrebe punjenja vodonikom. Na kraju krajeva, kada ste čuli da je neko postrojenje otišlo u vazduh?

Kakav će biti odnos cena na dugoročnom planu?

„BEV modeli su već sada mnogo jeftiniji, bilo da se radi o startnim ili tekućim troškovima“, kaže Parks. „Mnoge nove tehnologije imaju teškoća da dođu do obima koji je ključan za smanjenje troškova, jer svaki put kada se nivo proizvodnje nove tehnologije poveća, troškovi padaju. Što se baterijske tehnologije tiče, vidimo redukovanje troškova od 19 odsto za svako dupliranje obima proizvodnje. Već sada vidimo da se ukupna brojka proizvedenih i prodatih električnih automobila ogleda u milionima, u poređenju s vodoničnim modelima, kojih je prodato nekoliko desetina hiljada do sada.“

Parks je praktično ovim rekao nešto što se odnosi i na vozila s gorivnim ćelijama, s tim što je njihov potencijal kada je reč o padu troškova još veći nego što je to slučaj s baterijski pogonjenim vozilima, koja neminovno koriste retke metale.

Ko radi na ovoj tehnologiji i kada ćemo je videti?

„Toyota, Honda i Hyundai već sada imaju automobile pogonjene vodonikom na tržištu, a Evropa hvata priključak“, kaže Barkli. Međutim, on i dalje smatra da vodonični automobili „i dalje imaju da pređu izvestan put pre nego što se nađu na putevima“ u obimu u kojem se to odnosi na električne i hibridne automobile. „Industrija i dalje mora da se prilagođava ovim novim tehnologijama kako investicije nastavljaju da pristižu, da bi se unapredio koncept vodonično pogonjenih automobila, u najvećoj meri da bi se redukovali troškovi“, kaže on. „To znači da automobili na vodonik treba da počnu da prete baterijskim ili ih čak preteknu u okviru ove dekade, a poslovanje treba da bude pripremljeno za to.“

Parks se ne slaže s ovim: „Na kraju se sve svodi na dva faktora; dokazanu skalabilnost i samim tim smanjenje troškova tehnologije baterija i nerazvijenu infrastrukturu za automobile s gorivnim ćelijama. To znači da se očekuje da baterijski pogonjena vozila dominiraju tržištem u dekadama pred nama.

I dalje postoje neka očekivanja na tržištu da bi tehnologija gorivnih ćelija mogla da poveća obim. Primera radi, povećanjem proizvodnje vodonika putem elektrolize, vođenom veoma niskim cenama električne energije usled viška iz obnovljivih izvora, što bi moglo predstavljati validan poslovni slučaj za proizvodnju vodonika. Međutim, treba naglasiti da je s trenutnom tehnologijom ovo vrlo neefikasno, potrebno je približno tri puta više energije za proces u poređenju s energijom dostupnom u okviru proizvedenog vodonika.“

Iz iznesenog se jasno da zaključiti da je Parks lobista industrije baterija. Zašto? Prvenstveno iz razloga što zaobilazi sve manjkavosti i probleme vezane za tehnologiju baterija, posebno one ekološke i etičke, svesno previđajući činjenicu da tehnologija napreduje eksponencijalno. Na koncu, kakve veze ima što je tri puta više energije potrebno za proizvodnju jedinice energije u vodoniku kada bi ta energija u suprotnom bila protraćena i neiskorišćena?

Bilo je navoda o neetičkom i neodrživom izvoru sirovina za baterije koje se koriste u elektromobilima. Da li su istinite i da li ljudi treba da budu zabrinuti?

Kritičari su „na nišanu“ imali izveštaje o neodrživoj eksploataciji litijum-jonskih baterija, koje se koriste za potrebe konvencionalnih električnih vozila. Međutim, „oni zanemaruju inovativnu inicijativu u industriji, koja će dovesti do velikog smanjenja troškova, kao i alternativna ekološka rešenja za baterije“, kaže Parks. „Ne samo što su baterijski pogonjeni automobili ekološki podobniji u kratkoročnom smislu, već su održiviji i odgovorniji u dugoročnom. Industrija ubrzano napreduje kako širimo obim, razvijajući nove tipove baterija za električne automobile, kao što su one u čvrstom stanju, koje mogu da se pune i prazne brže i imaju veću energetsku gustinu od litijum-jonskih baterija, a koriste manje retkih metala u proizvodnom procesu.“

Interesantno, Parks govori o potencijalima baterija ali zato najnovija otkrića u oblasti gorivnih ćelija ignoriše (ili ne zna). Ono što je takođe indikativno je da ne spominje 40.000 mališana koji rade u rudnicima kobalta u Demokratskoj Republici Kongo, gde masovno oboljevaju i umiru… Isto se odnosi i na „vizionara“, Ilona Maska, budući da se 60 odsto svetskog kobalta, neophodnog za proizvodnju litijum-jonskih baterija, vadi u ovoj afričkoj zemlji.

Kakav je zaključak na kraju? Budućnost definitivno pripada vodoniku. Zašto? Svi problemi vezani za vodonik su rešivi, dok oni vezani za baterije nisu i nikada neće biti. Baterije ne predstavljaju ultimativno ekološki podobno rešenje, a na tu temu ćemo pisati u nekom budućem članku.

Vrele Gume

Izvor: Decarbonization Center

Pavle Barta