Europa „wykończy” spalinowe samochody?

Wielkie przestrojenie

Jak wynika z najnowszego raportu Międzynarodowej Rady Czystego Transportu, dla nowych samochodów sprzedanych w Unii Europejskiej w 2016 roku średnia emisja CO2 wynosiła 118 g/km. Emisja ta jest liczona jako średnia dla wszystkich modeli oferowanych przez danego producenta na rynku. Zgodnie z planem kolejny krok to ograniczenie średniej emisji do 95 g CO2/km w 2020 roku. To jednak nie koniec.

Jak informuje „Automotive News Europe”, Parlament Europejski rozważa przyjęcie nowego ograniczenia. Od 2025 roku miałoby być to 68 lub 72 g CO2/km. Do tej pory kolejne limity emisji CO2 udawało się spełniać, zmieniając konstrukcję silników. Większe, wolnossące jednostki zostały zastąpione przez mniejsze, ale doładowane, które znacznie lepiej radzą sobie w cyklu NEDC, służącym do oznaczania spalania i emisji. Jeśli w życie wejdą ograniczenia zaplanowane na 2025 roku, taki sposób dostosowania się do przepisów może być niewystarczający. Może to oznaczać śmierć tradycyjnych silników spalinowych.

Szacuje się, że od 2020 roku liczba sprzedawanych samochodów osobowych z silnikiem Diesla zacznie drastycznie spadać, by w 2030 roku osiągnąć około 9 proc. Znacznie wolniej będzie maleć zainteresowanie samochodami benzynowymi, ale i te w 2030 roku mają stanowić tylko 25 proc. sprzedawanego wolumenu pojazdów osobowych. Pozostałą część sprzedaży to auta niskoemisyjne.

Aż 28 proc. rynku mają przejąć samochody hybrydowe wykorzystujące silnik elektryczny i jednostkę benzynową. W 18 proc. rynek wypełnią hybrydy typu plug-in, czyli umożliwiające ładowanie auta z gniazdka i - przy dzisiejszych konstrukcjach - przejechanie około 50 km. Pozostałe 20 proc. ma należeć do samochodów elektrycznych. Oznacza to, że w 2030 roku samochody wykorzystujące silniki elektryczne (w tym hybrydy) będą stanowić 66 proc. sprzedawanych pojazdów.

Prąd czy wodór?

Wiele wskazuje na to, że najbliższa przyszłość alternatywnych napędów będzie koncentrować się na pojazdach elektrycznych. Łatwo wybudować infrastrukturę do ładowania takich aut, a dla większości osób ich zasięg jest wystarczający. Problem w tym, że nie zawsze jeździmy tylko do pracy i sklepu. Wybierając się na wakacje w odległym miejscu, elektryczny samochód musielibyśmy pozostawić w garażu, lub godzić się na dłuższe przerwy potrzebne na naładowanie akumulatorów. Te oczywiście wciąż są rozwijane i być może kiedyś osiągną zadowalające parametry. W przypadku Polski problemem jest również to, że lwia część naszych elektrowni wytwarza prąd wskutek spalania węgla. Akumulatorom pod bokiem rośnie konkurencja - ogniwa paliwowe.

- Czołowi producenci samochodów, mając świadomość stawianych im wyzwań, intensywnie pracują nad alternatywnymi napędami pojazdów osobowych, w tym nad jednostkami, w których nośnikiem energii jest wodór - mówi dr inż. Andrzej Szałek z Akademii Toyoty i Lexusa. Zwraca jednocześnie uwagę, że samochody wodorowe są bezemisyjne i dobrze wpisują się w strategię KE.
Sam proces wytwarzania wodoru jest znany i powszechny. - Można go wytwarzać, począwszy od węgla przez elektrolizę czystej wody, kończąc na utylizacji odpadów komunalnych. Pozostaje wyzwaniem rozpowszechnienie takiej metody, która spełni jednocześnie dwa wzajemnie wykluczające się kryteria: czystość wodoru oraz jego cena. Obecnie koszt wodoru wynosi około 9 euro za kilogram, co powoduje, że koszt eksploatacji auta wodorowego porównywalny jest do kosztów eksploatacji samochodu z silnikiem benzynowym o pojemności 1.8-litra – podkreśla Szałek.

Ogniwa paliwowe - z czym to się je?

Myśląc o samochodzie z ogniwami paliwowymi, wielu osobom w pierwszej kolejności przychodzi do głowy kwestia bezpieczeństwa. W końcu do działania auto potrzebuje wodoru, a ten jest niezwykle wybuchowy. Na razie nie ma testów zderzeniowych pierwszego seryjnego i komercyjnego pojazdu na ogniwa paliwowe - Toyoty Mirai. Nie przeprowadziło ich ani nasze Euro NCAP, ani amerykańskie IIHS.

Pozostaje nam więc wierzyć w zapewnienia japońskiego producenta, który twierdzi, że wodór, jako gaz ponad 14 razy lżejszy od powietrza, błyskawicznie ucieka do góry, nie stwarzając zagrożenia dla samochodu czy ludzi. Ponadto samochód w razie wykrycia nieszczelności odcina jego dopływ ze zbiorników. Same zbiorniki mają zaś być niezwykle mocne. Zbudowano je z trójwarstwowych ścianek z kompozytów zbrojonych włóknem węglowym oraz szklanym. Jak zapewnia producent, nie eksplodują nawet w razie wystrzału z wielkokalibrowej broni palnej pociskiem.

Tankowanie samochodu na ogniwa paliwowe nie wymaga specjalnych umiejętności, a cały proces trwa od 3 do 5 minut. Wodór służy do wytwarzania prądu, a ten zasila elektryczne silniki, które napędzają auto. W przypadku obecnie produkowanych samochodów na ogniwa paliwowe zasięg to: 502 km w Toyocie Mirai, 480 km w Hondzie Clarity oraz 426 km w Hyundaiu ix35 FCEV. Jak duże są zbiorniki? W przypadku Mirai mieszczą one 122 l wodoru pod ciśnieniem 70 MPa.

Czy samochód na ogniwa paliwowe może być wytrzymały? Wydaje się, że tak. Toyota przeprowadziła intensywny test na trasie o długości 200 tysięcy kilometrów. 14 kierowców prowadziło Mirai po 16 godzin dziennie przez 254 dni po ulicach miast, autostradach i wiejskich drogach. Jak deklaruje producent, mimo temperatur od -20 do 37 stopni Celsjusza, nie pojawiły się żadne problemy z uruchomieniem samochodu ani żadne awarie mechaniczne. Samochód okazał się stuprocentowo niezawodny. Jedynymi czynnościami serwisowymi oprócz normalnych przeglądów były wymiana tarcz hamulcowych i dwukrotna wymiana klocków hamulcowych.

To jednak nie wystarczy. Aby samochody na wodór stały się powszechne, ich ceny muszą być bardziej przystępne. To się już dzieje: koszt systemu ogniw paliwowych Toyoty Mirai jest o 95 proc. niższy niż w przypadku jej poprzednika, Toyoty FCHV-adv. Podzespoły są mniejsze, lżejsze, bardziej efektywne i tańsze w masowej produkcji. Konieczne są również inwestycje w infrastrukturę tankowania wodoru. Na razie najbardziej rozbudowaną ma Japonia - jest to około stu stacji.

Wodór i ogniwa paliwowe to nie tylko motoryzacja, ale też przemysł lotniczy czy kolejnictwo. Niemiecka Agencja Kosmiczna (DLR) opracowała prototyp samolotu pasażerskiego zasilanego wodorem, który jest w stanie zabrać na pokład 4 osoby, ma zasięg 750-1500 km i może lecieć z prędkością do 232 km na godzinę. To jednak wciąż słabo w porównaniu z konwencjonalnymi maszynami. Czas pokaże, czy „przesiądziemy się” na wodór czy też prąd.

Źródło: PAP, "Automotive News Europe"