Kamioni

BOSNA I HERCEGOVINA

×

Vodikove gorive ćelije: Odgovori na sva vaša pitanja

| 12 min
Puno je priče oko vodika i da li bi on mogao zamijeniti dizel u budućnosti. Ali kako tehnologija funkcionira? Koje su prednosti i nedostaci vodika? Kako se slaže s električnim kamionima? Evo odgovora na neka od najčešćih pitanja o vodikovim gorivim ćelijama.

Šta je vodik i zašto postoji toliko uzbuđenja oko njega?

Vodik je hemijski element koji je dio mnogih prirodnih spojeva, uključujući vodu. Vodik (H2) koji se koristi u vozilima je plin bez mirisa i obično se proizvodi ekstrakcijom vodika iz vode ili prirodnog plina.

Iako bi danas moglo biti mnogo publiciteta, tehnologija vodika nije ništa novo. U stvari, vodik se već dugo koristi za pogon svemirskih letjelica. Ali vidimo obnovljeno interesovanje zahvaljujući nastojanju da se dekarbonizira transportna industrija, padu cijena obnovljivih izvora energije i detaljnijim strategijama vlada širom svijeta za dalji razvoj tehnologije.
 

Kako se proizvodi vodikovo gorivo?

Parna reformacija metana, (eng. Steam Methane Reforming, SMR), je najčešća metoda za proizvodnju vodika u velikim industrijskim razmjerima. U ovom procesu metan u vidu prirodnog plina reagira s parom, proizvodeći vodik i ugljik monoksid. Ugljik monoksid prolazi dalje reakcije, stvarajući više vodika. Vodik se također može dobivati iz vode kroz proces tzv. elektrolize gdje se strujom voda dijeli na vodik i kisik.

Postoje i drugi izvori vodika, kao što je gasifikacija biomase – gdje se biljna materija zagrijava i reagira kako bi proizvela vodik i ugljik dioksid – i fermentacija, gdje određene vrste bakterija stvaraju vodik kao dio svog metabolizma. Vodik se također može proizvesti cijepanjem vode u solarnim ćelijama potopljenim u vodu.  
 

Kako se vodikovo gorivo distribuira?

Iako je moguće distribuirati vodik kroz cjevovode koji se koriste za prirodni plin, većina vodika koji se danas koristi za gorivo proizvodi se u velikim postrojenjima, a zatim se transportuje posebnim prikolicama s tečnim vodikom. Vodik se također može generirati na stanicama za punjenje gorivom putem SMR-a ili elektrolize. Ali ovaj pristup je generalno manje efikasan i skup.
 

Kako funkcionira vodikova goriva ćelija?

Vozilo s gorivim ćelijama radi pomalo kao motor s unutrašnjim sagorijevanjem, osim što sistem ne sagorijeva vodik koji crpi iz rezervoara pod pritiskom, već ga spaja s kisikom da bi proizveo električnu energiju za napajanje električnog motora. Proces se odvija u gorivoj ćeliji PEM (polimerna elektrolitska membrana) koja se sastoji od skupova tankih ploča, odvojenih membranama.

Kako se vodik koristi u kamionima?

Vodik se može koristiti za gorivo motora s unutrašnjim sagorijevanjem, koji je sličan motoru na komprimirani prirodni plin (CNG). Drugo rješenje je korištenje vodika u gorivoj ćeliji gdje proizvodi električnu energiju za pogon vozila. Vodik se također može koristiti kao pomoćna goriva ćelija za proširenje dometa električnog vozila na baterije.
 

Koje su neke od prednosti vodikovog goriva?

Kada se vodik koristi za napajanje gorive ćelije, jedini nusproizvodi su voda i toplota – bez zagađivača ili stakleničkih plinova. Ovisno o tome kako se vodik proizvodi, može biti izuzetno čista alternativa dizelu. Vodik je također veoma snažan: 80 kg vodika može isporučiti dovoljno energije da kamion pređe 800 km! Proces punjenja goriva za vozila na vodik je također brz i lak.

Pogon u vozilima s vodikovim gorivim ćelijama je električni. To znači da je iskustvo vožnje slično vožnji u električnom kamionu; bez buke motora, brz start i mogućnost povrata energije kočenja.
 

Koje su neke od mana vodikovog goriva?

Vodik je veoma reaktivan, tako da ima tendenciju da erodira druge materijale, a također je i veoma zapaljiv – faktori koji otežavaju i poskupljuju transport. Drugi veliki problem je nedostatak i visoka cijena izgradnje vodoničke infrastrukture. Danas ima samo 337 stanica za punjenje za vodikom širom svijeta, najviše u Njemačkoj i Japanu. Iako se pokazalo da se postojeća CNG infrastruktura može koristiti za transport i skladištenje vodika, ovo nije dobro rješenje za gorive ćelije koje moraju raditi na vrlo čistom vodiku.

Vodikove gorive ćelije su također skupe za proizvodnju jer je proizvodnja još uvijek malog obima i uključuje ručne procese. Druga ključna komponenta troškova je rezervoar za vodik koji je velik i zauzima puno prostora. Konačno, tu je i cijena vodikovog goriva koja je znatno veća od dizela.
 

Koliko je vodik ekološki prihvatljiv?

Kada vodik reagira a kisikom u gorivoj ćeliji, jedini izlaz je voda. Dakle, kada kamion pokreće goriva ćelija nema štetnih emisija iz ispušne cijevi. Ali svaka mjera uticaja na klimu također mora uzeti u obzir proces proizvodnje vodika koji je energetski intenzivan. Većina vodika danas se proizvodi korištenjem uglja ili prirodnog plina. Ali ako električna energija koja se koristi za proizvodnju dolazi iz obnovljivih izvora energije, vodikovo gorivo može imati približno neutralan ugljični otisak (ovo je poznato kao 'zeleni vodik'). Drugi način za smanjenje otiska vodika je skladištenje ugljenika (eng. Carbon Capture Storage, CCS) što je proces kojim se emisije CO2 iz SMR-a hvataju, transportuju i trajno sekvestriraju duboko pod zemljom.
 

Vodik naspram električnih kamiona, kako se oni mogu uporediti?

Da bi bilo koja alternativa dizelu uspjela, ona mora ponuditi jasnu prednost kada su u pitanju troškovi, domet i dostupnost infrastrukture.  Evo kako se vodikove gorive ćelije mogu uporediti s električnim vozilima:

Cijena: I vodikove gorive ćelije i litij-ionske baterije su skuplje od dizela. Međutim, cijena litij-ionskih baterija brzo opada. Bloomberg predviđa da bi prelazna tačka – kada električna vozila postanu jeftinija od njihovih ekvivalenata s motorima s unutrašnjim sagorijevanjem – mogla biti već 2022. Budući da je razvoj i uvođenje vozila na vodik ograničen, teško je izmjeriti slične dobitke.

Domet: Vodikove gorive ćelije imaju veću gustinu energije od baterija i stoga pružaju veći domet vozilu. U stvari, omjer energije i težine rezervoara vodika od 700 bara je deset puta veći od baterije. Vodikove gorive ćelije su također lakše od baterija, što znači da vozila na vodik mogu upravljati većom korisnom nosivošću.

Infrastruktura: razvoj i proizvodnja litij-ionskih baterija napredovala je daleko dalje od vodikovih gorivih ćelija. Električni kamioni su se pokazali komercijalno održivim, posebno u gradskom transportu. Infrastruktura za punjenje goriva za električna vozila također je napredovala. U Sjedinjenim Državama, naprimjer, bilo je 20.000 električnih stanica za punjenje u 2018. i manje od 45 stanica za punjenje vodikom.
 

Hoće li vodik zamijeniti dizel ili električne kamione?

Vodik dobija veliki zamah. Većina velikih kompanija za automobile i kamione, uključujući Volvo Trucks, istražuju, radi na rješenjima i formira partnerstava za razvoj tehnologije. Ali nije samo automobilska industrija ta koja se budi pred potencijalom vodika.

Uz rastuću zabrinutost zbog klimatskih promjena i zahtjeva za 'zelenim oporavkom' od pandemije virusa COVID-19, vlade pokazuju veći interes (i ulaganja!) za vodik. Samo ovog prošlog maja, EU je otkrila plan oporavka od 750 milijardi eura za finansiranje zelenog transporta i industrije. Plan, koji je fokusiran na Evropski zeleni dogovor, ističe vodik kao prioritet s planovima za razvoj tehnologije kroz agendu ulaganja i slobodnu prekograničnu trgovinu vodikom. Evropska alijansa čistog vodika koja okuplja investitore s vladinim, institucionalnim i industrijskim partnerima također je najavljena ranije ove godine.

Iako svi ovi razvoji dobro govore o budućnosti vodika u transportu, još uvijek postoje mnoge prepreke da on može značajno doprinijeti klimi ili ekonomiji. Ipak, jedno područje u kojem vodik pokazuje obećanje je u teškom i zahtjevnom transportu na duge relacije gdje se može koristiti za napajanje električnog pogonskog sklopa. To znači da umjesto zamjene električnih kamiona, koji su pogodniji za distribuciju i regionalni transport, obje tehnologije mogu raditi zajedno na izgradnji održivijeg transportnog sistema.

Na pitanje da li bi vodik mogao zamijeniti dizel motor; pritisak na održiviji transport znači da će vodik vjerovatno zamijeniti neka dizel vozila. Pogotovo ako postoji jasan poslovni slučaj i konkurentska prednost za to.
 

Alternativna goriva: Procjena prednosti i nedostataka

Vodikove gorive ćelije, električni kamioni, biogoriva, bio-LNG... čini se da lista različitih alternativa dizelu raste. Kao transportni operater može biti teško razumjeti i kretati se kroz pejzaž alternativnih goriva. Da bih vam pomogao, pripremio sam vodič koji daje pregled načina na koji svaka tehnologija funkcionira i prednosti i nedostatke koje ona nosi. 

Lars Mĺrtensson

Lars Mårtensson works as Environment and Innovation Director at Volvo Trucks.

Vezani članci

Latest Press Release

collage.pressReleaseTitle