Najpierw usuńmy z drogi główne pytanie. Co to jest pojazd napędzany wodorowymi ogniwami paliwowymi? I czym różni się on od wielu pojazdów elektrycznych zasilanych z akumulatorów, które są wprowadzane na rynek przez producentów takich jak BMW, Jaguar i Audi, Nissan i Renault?

Samochody z wodorowymi ogniwami paliwowymi mają na pokładzie akumulatory, które przechowują wodór i tlen oraz zasilają pojazd dzięki reakcjom chemicznym zachodzącym między tymi dwoma elementami, w wyniku których powstaje woda i energia. Czasami znane jako pojazdy elektryczne z ogniwami paliwowymi (FCEV), mają rury wydechowe, ale jedyną rzeczą, która jest z nich emitowana, jest para wodna. Samochody te wymagają tankowania, ale wodorem, a nie benzyną czy olejem napędowym. Każde tankowanie wodorem pozwala na pokonanie około 320-405 km, niestety nadal istnieje duża zależność od warunków meteorologicznych.

Tymczasem konwencjonalne pojazdy elektryczne, często nazywane pojazdami elektrycznymi zasilanymi z akumulatorów (BEV), są tym, co zwykle kojarzy się z najbardziej powszechnymi samochodami w pełni elektrycznymi. Jak Nissan Leaf, BMW i3 i Tesla. Samochody te są zasilane przez baterie, które przechowują ładunek w sposób podobny do telefonów, choć wiele samochodów elektrycznych może zapewnić sobie niewielkie doładowanie podczas hamowania, poprzez konwersję wytworzonego ciepła na energię elektryczną.

Jednak nadal będą one wymagały doładowania w sieci elektrycznej po przejechaniu każdych 160-500 km. I to jest główny problem dla wielu osób rozważających zakup BEV. W przypadku standardowego pojazdu elektrycznego i punktu ładowania pełne naładowanie baterii może trwać do 12 godzin. Mimo że istnieją punkty szybkiego ładowania, dodanie 160 km zasięgu nadal zajmuje do pół godziny.

Skupiona uwaga na wadach i zaletach samochodów z ogniwami paliwowymi w porównaniu z samochodami elektrycznymi, hybrydowymi lub standardowymi?

Decyzja o zakupie samochodu elektrycznego lub bez silnika spalinowego sprowadza się do czterech kluczowych kryteriów:
* zasięg
* osiągi
* dostęp do ładowania/uzupełniania paliwa
* cena

– Jeśli chodzi o zasięg, obecne modele pojazdów elektrycznych napędzanych wodorowymi ogniwami paliwowymi mają nieco lepszą wydajność od pojazdów elektrycznych na baterie – tak twierdzi Jeremy Parkes, globalny lider biznesowy ds. pojazdów elektrycznych w norweskiej firmie DNV GL, zajmującej się doradztwem w zakresie technologii energii odnawialnej.

– Jednak patrząc na osiągi, punkt cenowy i dostępność ładowania/uzupełniania paliwa, EV wygrywają – dodaje ekspert.

Co stoi na drodze do popularyzacji samochodów?

Pomimo zbliżonego czasu tankowania pojazdów FCEV do tankowania pojazdu z silnikiem spalinowym, opcje tankowania są bardzo ograniczone. Problemem jest również, niewystarczająca infrastruktura ładowania wodoru, która jest na etapie rozbudowy – jest procesem czasochłonnym i kosztownym, w porównaniu z rozbudową infrastruktury ładowania EV.

– To właśnie BEV można już wygodnie ładować w domu, co nie jest możliwe w przypadku FCEV. Należy również zauważyć, że emisja CO2 z BEV w całym okresie eksploatacji jest nie tylko znacznie niższa niż w przypadku pojazdu ICE, ale również niższa niż w przypadku FCEV, w którym większość wodoru jest wytwarzana z paliw kopalnych, poprzez reforming parowy metanu – komentuje Parkes.

Dla porównania tankowanie samochodu z silnikiem benzynowym lub wysokoprężnym na trwa zaledwie kilka sekund. To właśnie tutaj samochody napędzane ogniwami paliwowymi stają się alternatywą dla pojazdów o zerowej emisji spalin, które można szybko zatankować. Tankowanie wodoru będzie trwało kilka minut, podobnie jak obecnie w przypadku tradycyjnych aut.

Czemu pomimo swoich zalet pojazdy napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi nie są tak popularne?

Rozwój zielonej motoryzacji – o napędzie wodorowym został odsunięty na dalszy plan ze względu na fakt, że pojazdy elektryczne są bardziej popularne wśród społeczeństwa. Również nie należy pomijać, popularności, jaką zyskały EV dzięki Tesli.

Jednak zalety wodoru przewyższają zalety pojazdów elektrycznych, i to pod wieloma względami. Po pierwsze wodorowe ogniwa paliwowe są znacznie lżejsze od potężnych akumulatorów. Drugim aspektem jest krótki czas ładowania, można uzupełnić paliwo w samochodzie wodorowym znacznie szybciej niż ładować model elektryczny. Kolejnym istotnym punktem jest ich możliwość zastosowania w gałęzi transportu publicznego, ale również i dla sektora logistyki – gdzie to właśnie przestoje związane z ładowaniem mogą generować duże straty.   

Eksperci są zgodni co do tego, że głównym czynnikiem, który obecnie hamuje upowszechnianie się tego typu rozwiązań, są zaporowe koszty.

Wodorowe ogniwa paliwowe są aktualnie bardzo drogie, ale również jest bardzo mało miejsc, w których można uzupełniać paliwo. Raczkująca infrastruktura tankowani na obecnym etapie rozwoju, nie wspiera aktualnie tej technologii.

Kluczową kwestią są również obawy dotyczące bezpieczeństwa wśród społeczeństwa – ponieważ wodór jest niezwykle łatwopalny, i są one związane z zarówno z produkcją wodoru jak i urządzeniami do jego magazynowania.

Jak ceny będą się porównywać w dłuższej perspektywie?

Ze względu na rosnącą świadomość konsumentów, ale także wraz z pojawiającymi się regulacjami prawnymi dotyczącymi wykorzystania paliw kopalnych, głowni producenci inwestują w prace na bezemisyjnymi technologiami.

W związku z dynamicznym postępem technologicznym, z każdym miesiącem ceny BEV spadają. Jednakowo koszty początkowe ulegają obniżeniu, ale koszty eksploatacji FCEV są nadal wyższe niż w przypadku BEV.

Problem nowych technologii dotyczy nie tylko skalowania, co jest kluczowym punktem dla obniżenia kosztów, ponieważ za każdym razem, gdy poziom produkcji nowej technologii wzrasta, koszty spadają.

W przypadku technologii akumulatorowej na rynku obecna jest tendencja redukcji kosztów i ceny. Już teraz można zaobserwować całkowitą liczbę BEV produkowanych i sprzedawanych na całym świecie w milionach, w porównaniu do wodoru.

Kto i kiedy skomercjalizuje tę technologię?

Giganci motoryzacyjni prześcigają się w badaniach i wdrożeniu na masową skalę technologii wodorowej. Toyota, Honda i Hyundai mają już na rynku samochody wodorowe.

Ale eksperci twierdzą, że samochody wodorowe "mają przed sobą pewną drogę, zanim opanują drogi" w takim stopniu, jak popularne samochody o napędzie elektrycznym czy hybrydowym.

Po pierwsze przemysł musi się dostosować i przestawić do tej przyszłościowej technologii. Nadal inwestuje się w koncepcje i badania nad rozwojem tej gałęzi motoryzacji. Przemysł musi się jeszcze dostosować do tych nowych technologii, głównie w celu obniżenia kosztów.

Ostatecznie problem z napędem wodorowym sprowadza się to do dwóch czynników. Skalowalności, co w konsekwencji daje obniżenie kosztów produkcji, ale też i staje się przystępne dla konsumentów. Obniżka kosztów technologii akumulatorowej, a także słabo rozwinięta infrastruktura ładowania samochodów na ogniwa paliwowe oznacza, że w konsekwencji w najbliższych dekadach na rynku pojazdów osobowych nadal będą dominować BEV.

Ale to nie koniec. Rynki pokładają wielkie nadzieje i oczekiwania co do skalowania ogniw paliwowych. Przykładowo dzięki dynamicznemu wzrostowi produkcji wodoru poprzez elektrolizę, przejście na napęd wodorowy, może stanowić uzasadnienie biznesowe dla tego rozwiązania.

Baterie EV – nieetycznie pozyskiwane surowce

Wiele organizacji pożytku publicznego oraz non-profit donosi o niezrównoważonym pozyskiwaniu surowców do produkcji akumulatorów litowo-jonowych, które są stosowane w konwencjonalnych pojazdach elektrycznych.

BEV są nie tylko bardziej ekologiczne w perspektywie krótkoterminowej, ale również bardziej zrównoważone i odpowiedzialne w perspektywie długoterminowej. Branża dokonuje szybkich postępów w miarę zwiększania skali, opracowując nowe typy akumulatorów dla pojazdów EV, takie jak zastosowanie akumulatorów półprzewodnikowych, które mogą ładować i rozładowywać się szybciej i mają większą gęstość energii niż akumulatory litowo-jonowe, a także wykorzystują mniej metali rzadkich w procesie produkcji.