Czy wodór zmieni elektromobilność?

Wielu producentów samochodów elektrycznych przekonuje, że są one bezemisyjne i w 100 proc. ekologiczne. Ale fakt, że nie wytwarzają one absolutnie żadnych spalin, nie oznacza, że ich produkcja i eksploatacja nie ma żadnego wpływu na środowisko. W niektórych przypadkach jest on znacznie większy, niż mogłoby się wydawać. Jak to możliwe?

Problem z bateriami...

Praktycznie wszystkie auta napędzane prądem mają na pokładzie akumulatory litowe. Zapotrzebowanie na lit rośnie w astronomicznym tempie – o ile w 2008 r. wydobyto go 25 tys. ton to w zeszłym już 43 tys., a za trzy lata będzie to 150 tys. ton! Owszem, wydobycie tego pierwiastka jest mniej szkodliwe dla środowiska niż węgla kamiennego czy miedzi, ale poważnym problemem jest jego utylizacja. Póki co pełen recykling takich baterii nie jest możliwy – obecna wiedza i technologia pozwalają odzyskać 50-60 proc. ich składu. Co zatem będzie, gdy za jakiś czas staniemy przed wyzwaniem utylizowania milionów aut elektrycznych, w których baterie ważą po 200-300 kg? Odpowiedzi na to pytanie nie zna nawet Elon Musk.

A to nie koniec. Ograniczone są też znane złoża litu, do tego kontrolują je chińskie fundusze kapitałowe. Ceny surowca już rosną i nic nie wskazuje na to, aby miały spadać - szczególnie zważywszy na rosnący popyt i ograniczoną podaż. Do tego w bateriach znajdują się także inne, bardzo rzadko występujące w przyrodzie metale, jak choćby kobalt czy neodym. Ich wydobycie dewastuje przyrodę, sposób w jaki się je wydobywa jest również wątpliwy moralnie. Światowym centrum kobaltu jest Kongo, gdzie – na co zwraca uwagę Amnesty International – przy wydobywaniu cennego pierwiastka pracuje nawet 20-30 tys. dzieci (ze względu na technikę wydobycia w zbyt wąskich dla dorosłych szybach). Ich dniówka to 1-2 dol.

Sama produkcja gotowych baterii litowych również rodzi kontrowersje. *Niemiecki Instytut Fizyki Budowli Fraunhofera * twierdzi, że wyprodukowanie samochodu elektrycznego pochłania dwa razy więcej energii niż w przypadku konwencjonalnego auta. Naukowcy wyliczyli, że podczas całego procesu budowy samego akumulatora do atmosfery ulatują trzy tony dwutlenku węgla - samochód taki musi więc długo bezemisyjnie jeździć, by się w pełni "zwrócił".

Trochę inaczej jest w przypadku samochodów hybrydowych. Raz, że ich baterie są nieporównywalnie mniejsze, a dwa – najbardziej doświadczeni w produkcji takich wozów Japończycy - używają przeważnie akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych, które *można w 100 proc. poddać recyklingowi. *

Brudny prąd

Druga kwestia to energia, która napędza auto elektryczne. Ideałem jest, gdy pochodzi ona z odnawialnych źródeł – farmy wiatrowej, ogniw fotowoltaicznych, czy elektrowni wodnej, od biedy gdy produkowana jest z atomu (choć tu też pojawia się problem utylizacji odpadów). Natomiast w polskich warunkach samochody "tankuje się" prądem wyprodukowanym z węgla.

A ten nie należy do czystych surowców – wraz z jego spalaniem do atmosfery ulatuje nie tylko dwutlenek węgla, ale także związki siarki, tlenki azotu, sadza, węglowodory itd.
Co prawda nowoczesne elektrownie węglowe posiadają restrykcyjnie kontrolowane, specjalne filtry ograniczające emisję tych szkodliwych związków, a kontrola hurtowego dostarczyciela energii jest zawsze skuteczniejsza niż ufanie poszczególnym jednostkom, że np. nie wytną sobie filtra DPF, to jednak w naszych realiach auta elektryczne nie są tak ekologiczne, jak chcielibyśmy myśleć.

Ślad węglowy (suma emisji gazów cieplarnianych wywołanych bezpośrednio lub pośrednio przez samochód), jaki zostawiają w naturze takie wozy w przypadku Polski wynosi 650 g CO2 na 1 kWh wyprodukowanej energii - wyliczają specjaliści firmy A.T. Kearney. To oznacza, że hipotetyczna, masowa przesiadka na samochody elektryczne niekoniecznie poprawi jakość powietrza w miastach takich, jak Warszawa - gdzie wg. raportu NIK tzw. niska emisja (przydomowe piece) nie jest w tak dużym stopniu odpowiedzialna za ilość szkodliwych pyłów zawieszonych co właśnie transport.

Wodór nasz powszedni

Dobra wiadomość jest taka, że w autach wodorowych baterie są kompletnie zbędne. Wodór jest tu zamieniany bezpośrednio i w czasie rzeczywistym w energię, która następnie trafia do silników napędzających koła. Tak się dzieje zarówno w Toyocie Mirai, i identycznie będzie w wodorowym Lexusie LS, który na rynku pojawi się już w 2020 r. Bezpowrotnie znika zatem jeden z największych problemów tradycyjnych aut elektrycznych. Żadnego litu, manipulowania jego cenami, kłopotów z recyklingiem itd. Wpływ na środowisko zminimalizowany tak bardzo, jak to tylko możliwe.

Pojawia się za to inny problem – pozyskiwania wodoru. Dziś na skalę przemysłową produkuje się go z… węgla albo gazu ziemnego, a tu produktem ubocznym jest znów... dwutlenek węgla. Mamy więc podobną sytuację, jak z elektrykami – wysoki ślad węglowy, choć w przypadku aut wodorowych jest on nieco niższy. Naukowcy zdają sobie z tego sprawę i pracują nad innymi, bardziej ekologicznymi metodami otrzymywania pierwiastka. Kilka z nich już dziś świetnie rokuje:

1. Elektroliza. Pod warunkiem, że prąd do jej przeprowadzenia pochodził będzie z odnawialnych źródeł. Naukowcom z uniwersytetu w Glasgow udało się 30-krotnie przyspieszyć elektrolizę przy wykorzystaniu słońca.

1. Wyłapywanie wodoru, który jest produktem ubocznym w przemyśle spożywczym czy rafineryjnym i dziś ucieka bezpowrotnie do atmosfery. PKN Orlen już pracuje nad jego wyodrębnieniem, oczyszczeniem i magazynowaniem!

1. Metoda membranowa. Wynaleźli ją Australijczycy (kraj ten jest największym producentem wodoru na świecie) i już z powodzeniem jej używają. Jest bezpieczna, wydajna, tania, w dodatku daje superczysty wodór, który łatwo się transportuje. Na miejsce paliwo dociera pod postacią amoniaku i dopiero wtedy przepuszcza się go przez specjalne membrany wyodrębniające z niego paliwo.

Mówiąc krótko, świat nauki nie próżnuje, bo świetnie zdaje sobie sprawę z tego, jakie korzyści w przyszłości może przynieść nam wodór. Co więcej, jako że występuje na całym świecie... ba, a nawet w całym wszechświecie, to nikt nie będzie miał monopolu na jego produkcję czy wydobycie, jak dziś ma to miejsce w przypadku ropy naftowej czy pierwiastków potrzebnych do wytwarzania baterii. Dopiero, gdy nasze samochody będą produkowały wodę zamiast spalin, będzie można mówić, że doczekaliśmy się prawdziwie ekologicznej motoryzacji.