Na prąd czy na wodór? Nadchodzą wielkie zmiany w motoryzacji

BEV czy…

Szybka transformacja i głębokie przemiany na rynku doprowadziły do wyłonienia dwóch technologii pretendujących do miana „napędu przyszłości”. Która z nich zwycięży? Tajemnicą poliszynela jest, że najwięksi rynkowi gracze rozwijają równolegle rozwiązania oparte na bateriach i na wodorze. Każdy z tych napędów ma swoje zalety i równie liczne wady. Bilans szans i zagrożeń sprawia, że dziś jeszcze niełatwo odpowiedzieć na pytanie o przyszłość motoryzacji.

Nie trzeba obserwować rynku eksperckim okiem, by zauważyć, jak szybko rośnie popularność aut elektrycznych. Choć na stosunkowo konserwatywnym polskim rynku stanowią one tylko 3 proc. sprzedaży aut nowych, są kraje, w których rynkowy udział BEV stanowi już ponad połowę. Liderem jest Norwegia, w której aż za 89,9 proc. tegorocznych rejestracji odpowiadają auta typu BEV. Battery electric vehicle, czyli bateryjne elektryki, uchodzą na obecnym etapie rozwoju technologii za najlepszy sposób na obniżanie średniej emisji w gamie modelowej poszczególnych producentów i stają się istotną alternatywą dla aut spalinowych i hybryd. Cicha jazda, świetna dynamika, brak lokalnych emisji i coraz wyższe zasięgi przekonują wielu kierowców, zwłaszcza w krajach bogatych i najbardziej rozwiniętych.

Do ideału wciąż jest jednak daleko. Wśród głównych minusów można wymienić m.in. wciąż skromną infrastrukturę ładowania. Elektryki stanowią wprawdzie niemal doskonałe rozwiązanie dla tych, którzy mogą ładować je w miejscu zamieszkania oraz w pracy, ale już doświadczenia z ich użytkowania diametralnie różnią się, gdy kierowca nie ma możliwości ładowania auta z domowego gniazdka.

Szybkie ładowanie? W nowych modelach zasięg rośnie w imponującym tempie, ale częstsze korzystanie ze stacji ładowania DC podbija koszty eksploatacji. To stanowi problem szczególnie dla tych kierowców, którzy wykorzystują auto na dalekich trasach – można powiedzieć, że w ich przypadku auta typu BEV jeszcze długo nie będą w stanie zastąpić aut hybrydowych bądź w pełni spalinowych.

Coraz częściej zwraca się też uwagę na zasoby niezbędne do wytworzenia odpowiednio wydajnych i pojemnych akumulatorów. Wiąże się to ze zużyciem dużej ilości metali rzadkich, jak kobalt czy lit, których wydobycie – z uwagi na miejsca i metody eksploatacji, w tym udokumentowane przypadki łamania praw człowieka – budzi ogromne kontrowersje. Spodziewany przełom może się tu dokonać za sprawą nowych technologii, opartych na bardziej lub wręcz ogólnodostępnych pierwiastkach, jak krzem oraz szersze wykorzystanie akumulatorów bipolarnych czy wprowadzenie do produkcji baterii ze stałym elektrolitem.

FCEV?

Konkurencyjny napęd wodorowy traktowany jest przez niektórych jak motoryzacyjny Święty Graal i ratunek zarówno dla środowiska, jak i całej branży. Jak jest naprawdę? Pierwsze pojazdy prowadzone do sprzedaży lub pokazane przez kluczowych graczy rynkowych obiecują wiele. Nie zmienia to jednak faktu, że rozwój tej technologii wymaga przełamania równie wielu, lub nawet jeszcze liczniejszych barier, jak auta elektryczne.

Notabene, pojazdy z ogniwami paliwowymi to są także auta elektryczne, tyle że zamiast ciężkiej baterii mają na pokładzie własną elektrownię zamieniającą wodór w energię niezbędną do napędzania silnika elektrycznego. Zasięg? 500–600 km. Czas tankowania? Kilka minut. To dwie niewątpliwe zalety, którymi na pierwszy rzut oko napęd wodorowy miażdży swą opartą na drogich i ciężkich akumulatorach konkurencję. Niestety są tutaj na razie poważne „ale”…

W przypadku aut wodorowych wyzwaniem jest przede wszystkim koszt wytworzenia zielonego wodoru. Różni się on od znanego od dawna (stosowanego choćby w przemyśle nawozowym) szarego wodoru tym, że produkuje się go w całości z wykorzystaniem odnawialnych (czyli bezemisyjnych) źródeł energii. Niestety nie jest to na razie proste i ani ekonomicznie uzasadnione, z uwagi na energochłonność opanowanych na razie technologii wytwarzania. O wiele bardziej opłacalna jest produkcja wodoru z metanu lub węgla w przemysłowym procesie, ale to z kolei nie ma nic wspólnego z ograniczaniem emisji, dekarbonizacją, ani troska o klimat i środowisko.

Prognozy wskazują, że wraz ze wzrostem udziału OZE w miksie energetycznym cena produkcji zielonego wodoru będzie spadać. Czy pobudzi to rozwój infrastruktury niezbędnej do upowszechnienia pojazdów typu FCEV? Szanse na to zwiększają obiecujące próby zastosowania wodoru w transporcie ciężkim czy miejskim. Pojazdy komunikacji poruszające się w niektórych aglomeracjach w Japonii czy Hiszpanii już teraz dowodzą, że wodór może sprawdzić się w roli paliwa przyszłości. W zeszłym roku umowę na autobusy napędzane wodorem podpisało z Grupą Polsat miasto Gdańsk. Pierwszy NesoBus, całkowicie nowy, wyprodukowany w Polsce, zeroemisyjny miejski autobus wodorowy, wyjechał na ulice miasta wiosną 2024 r. Miasto zamówiło ich na razie 10. Wymagany gwarantowany zasięg autobusu to 330 km na jednym tankowaniu. Długości zadań całodziennych w Gdańsku wynoszą średnio 250 km, autobusy wodorowe będzie więc można spotkać na terenie całego miasta.

Technologia wodorowa ma jeszcze jeden atut: wymaga na pokładzie zdecydowanie mniejszej baterii niż w pojazdach elektrycznych, przypominającej pojemnością akumulator znany z aut hybrydowych. To obniża koszt produkcji i ogranicza eksploatację cennych zasobów.

Wyścig trwa

Napęd elektryczny pozwala podróżować niedrogo i doskonale nadaje się do miejskich zastosowań. Ładowanie auta możliwe jest w domu lub pracy z wykorzystaniem zielonej energii z instalacji fotowoltaicznych. Auta BEV nie w każdym przypadku sprawdzą się jednak równie dobrze, a ich praktyczne zastosowanie na dalekich trasach czy w przypadku kierowców mieszkających w blokach jest ograniczone.

Szans dla BEV należy z kolei upatrywać w udoskonalonych bateriach, pozwalających zwiększyć zasięg i skrócić czas ładowania oraz w rozwijającej się infrastrukturze, również tej, która powinna pojawiać się w miejscach zamieszkania.

Auta na wodór, stanowiące dziś jeszcze mniejszy wycinek rynku, nie są na razie realną rynkową alternatywą z uwagi na bardzo skromną infrastrukturę oraz wysokie koszty zakupu. Szansą dla FCEV jest ograniczenie kosztów produkcji wodoru i pojawienie się nowych stacji tankowania.

Dla rozwoju obu technologii niezwykle istotne pozostają inwestycje w OZE – panele fotowoltaiczne i farmy wiatrowe, a w przyszłości – elektrownie jądrowe. Pewne jest jedno: rywalizacja, częściowo wymuszona przez drakońskie normy emisji, wciąż trwa.

Na kłopoty hybryda

Ewidentne niedoskonałości obu technologii starają się minimalizować rynkowe alternatywy łączące to, co najlepsze z różnych światów motoryzacji. Bardzo dobrą odpowiedzią na potrzeby klientów stały się hybrydy plug-in: po mieście można jeździć nimi na prądzie, a w trasie korzystać z zalet silnika spalinowego. Elektryczny zasięg sięgający 100 km z nawiązką wystarcza do codziennych podróży, a możliwość zatankowania na dowolnej stacji i ruszenia w trasę stanowi dla wielu klientów ogromny atut, zwłaszcza w polskich realiach, gdy stacji paliw mamy pod dostatkiem, a stacji ładowania – jak na lekarstwo, zwłaszcza poza metropoliami.

Ostatecznie zdecydują właśnie klienci. Pewne jest jednak jedno: że stymulowane regulacjami prawnymi prace nad nowymi technologami przyniosą daleko idące zmiany w całej branży motoryzacyjnej. Fakt, iż znikną takie elementy, jak skrzynia biegów czy spalinowe jednostki napędowe, wymusi zamknięcia lub przekształcenie istniejących fabryk i zakładów. Równocześnie trwający od lat proces podnoszenia komfortu i bezpieczeństwa jazdy prowadzi do tworzenia nowych biznesów i zakładów produkcyjnych.

Czy finalnym produktem będzie pojazd idealny i czym będzie on napędzany – przekonamy się zapewne w najbliższych latach. ©℗

Patryk Kot