Samochody na wodór: 7 najlepszych modeli

Alternatywne źródła energii to jeden z najlepszych sposobów ratowania środowiska zanieczyszczonego przez produkty spalania benzyny, oleju napędowego, a nawet metanu czy propanu. Wodór jest bezpieczniejszy. Firmy samochodowe nie spieszą się jednak z przestawieniem się na pojazdy napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi (FCEV).

FCEV – fuel cell electric vehicles – to pojazd elektryczny napędzany ogniwami paliwowymi. Pojazd ten wykorzystuje ogniwo paliwowe zamiast akumulatora lub w połączeniu z akumulatorem albo superkondensatorem do zasilania pokładowego silnika elektrycznego.

Powodów jest wiele – ceny, słabo rozwinięta infrastruktura, zagrożenia dla środowiska związane z produkcją paliw. Chociaż samochody na wodór już istnieją – prawie wszystkie modele są tylko w formie koncepcyjnej, a tylko kilka z nich jest w produkcji.

Cechy tankowania wodoru

Samochody napędzane wodorem są trudniejsze do zatankowania niż pojazdy konwencjonalne. Są one zasilane sprężonym lub skroplonym gazem.

Objętość wodoru zmniejsza się nawet 850-krotnie, temperatura w stanie ciekłym osiąga -259°C, a ciśnienie gazu wynosi 350 lub 700 atmosfer.

Na większości stacji benzynowych paliwo jest sprzedawane w stanie gazowym. Paliwo płynne można znaleźć tylko na 10 procentach stacji. Niewiele jest też samochodów, które z niego korzystają, w tym BMW HydroGen 7 z lat 2007-2008 oraz GM HydroGen3 ze zbiornikami wodoru zarówno gazowego, jak i ciekłego.

Czas tankowania paliwa wodorowego wynosi około 5 minut. Napełnienie pełnego zbiornika benzyny trwa mniej więcej tyle samo czasu. Nowoczesna technologia umożliwia skrócenie tego czasu do 3 minut – szybciej niż oczekiwanie na napełnienie zbiornika gazu ziemnego.

Eksploatacja zakładów wytwarzających wodór

Stacje tankowania wodoru (STW) mogą być mobilne, stacjonarne i domowe. Pierwszy typ jest przeznaczony do tankowania pojazdów w miejscach pozbawionych odpowiedniej infrastruktury.

Stacjonarne stacje paliw są zwykle własnością dużych firm i sprzedają paliwo wodorowe kierowcom. Większość takich stacji znajduje się w Kanadzie i USA, Chinach, Japonii i Niemczech.

Tankowanie w domu to zestaw urządzeń do użytku prywatnego. Rocznie produkuje do 1000 kg czystego wodoru – wystarczająco dużo, aby codziennie zasilić 1-5 samochodów. Gaz jest wytwarzany w nocy w procesie hydrolizy wody, aby nie powodować skoków napięcia w sieci energetycznej.

Elektrownie stacjonarne dzieli się na trzy typy w zależności od wielkości produkcji:

• małe, produkujące do 20 kg wodoru dziennie (co wystarcza do napędzenia 5-10 samochodów);
• średniej wielkości – zapewniający dzienne tankowanie 250 samochodów osobowych lub 25 ciężarówek – wielkość produkcji od 50 do 1250 kg dziennie;
• przemysłowe – dostarczają ponad 500 samochodów dziennie i zapewniają od 2500 kg gazu.

Projekt stacji tankowania wodoru obejmuje elektrolizer, układy oczyszczania i magazynowania wodoru, sprężarkę (jeśli paliwo jest w stanie gazowym) oraz dystrybutor, który zapewnia dystrybucję wodoru do odbiorców. Ponadto w małych i średnich stacjach gaz można produkować zarówno poprzez elektrolizę wody, jak i katalityczny reforming węglowodorów – proces ten przebiega w temperaturze około 500 stopni i pod ciśnieniem do 4 MPa.

Ile kosztuje tankowanie samochodu na wodór

Cena rynkowa wodoru w Europie wynosi obecnie około 9 euro za kilogram, co odpowiada około 45 euro za pełny bak Toyoty Mirai. Przy zasięgu 500 km daje to kwotę 9 euro za 100 km. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że koszt benzyny na europejskich stacjach benzynowych wynosi około 1,3-1,35 euro, zużycie paliwa przez samochód wodorowy odpowiada w przybliżeniu średniemu zużyciu paliwa przez sedana z silnikiem benzynowym wynoszącemu 1,5-2 litrów w trybie łączonym.

Z jednej strony to niewiele – ale tylko wtedy, gdy nie porównuje się tego z samochodami elektrycznymi. Przy zastosowaniu silników elektrycznych właściciel Tesli Model S lub Toyoty Prius wydałby około 2,5 euro na przejechanie tych samych stu kilometrów. Dlatego też, dopóki cena wodoru dla samochodów nie spadnie do poziomu co najmniej 25-30 euro za pełny zbiornik, przewagę będą miały samochody elektryczne.

Czy istnieje przyszłość dla samochodów na wodór

Samochody napędzane wodorem nie emitują dwutlenku węgla do atmosfery, a zatem nie są szkodliwe dla środowiska ani nie przyczyniają się do globalnego ocieplenia.

Ta zaleta jest ważnym, ale nie jedynym powodem, aby przejść na ten gaz.

Samochody na wodór mają też inne zalety:

• W przeciwieństwie do silników spalinowych, silniki wodorowe praktycznie nie emitują hałasu.
• Wysoki moment obrotowy na początku jazdy. Powodem tego jest zastosowanie w konstrukcji takich pojazdów wyłącznie silników elektrycznych.
• Duży zasięg działania. Jeden gram wodoru dostarcza trzy razy więcej energii niż 1 gram benzyny.
• Szybkie tankowanie. Nowe technologie umożliwiają napełnianie zbiornika wodoru szybciej niż można naładować jakikolwiek samochód elektryczny i prawie tak szybko jak benzynę.
• Zasięg do 500-600 km, czyli większy niż w przypadku większości samochodów elektrycznych. Oczywiście liczba ta nie ma porównania z samochodami benzynowymi – ale różnica nie jest aż tak duża. Wiele samochodów napędzanych benzyną ma zasięg mniejszy niż 800-900 km przy pełnym zbiorniku paliwa.

Do poważnych wad należy zaliczyć fakt, że paliwo wodorowe jest nadal zbyt drogie w porównaniu z energią elektryczną.

Nawet jeśli porównamy je z benzyną (cena za przejechany kilometr jest prawie taka sama), warto zwrócić uwagę na wysoki koszt samochodów wodorowych. Przepłacając za samochód elektryczny, można liczyć na oszczędności w przyszłości – przepłacanie za samochód z silnikiem wodorowym nie będzie się opłacać.

Ostrzeżenie. Inne wady wodoru to jego wybuchowy charakter, konieczność przechowywania go w specjalnych butlach, które zmniejszają przestrzeń bagażową, oraz szkodliwe działanie gazu na metalowe części zespołu cylinder-tłok. Wzmacniając konstrukcję samochodu, producenci sprawią, że samochody z silnikami wodorowymi będą jeszcze droższe. Kolejną istotną kwestią wpływającą na popularność pojazdów FCEV jest słabo rozwinięta infrastruktura stacji benzynowych.

Z jednej strony istnieje wystarczająco dużo powodów, aby odrzucić wodór jako opcję konkurencyjną wobec energii elektrycznej.

Z drugiej strony, rządy różnych krajów – Chin, Japonii i Niemiec – już rozwiązują problem tankowania.

I tak w Chinach do 2030 roku planuje się zainstalowanie ponad 1000 stacji wodorowych, liczba japońskich VZS przekracza sto, a niemieckich – 50.

Zainteresowanie rozwojem tej technologii wykazali tacy znani producenci, jak VW, GM, Daimler AG i BMW. Gdy powstanie więcej stacji tankowania i pojazdy wodorowe staną się masowo produkowane, popularność pojazdów FCEV może wzrosnąć.

Prawdziwe samochody na wodór – 7 najlepszych modeli

Nie ma prawie żadnych seryjnych pojazdów z silnikami wodorowymi. Jednak w wykazach produkcyjnych kilku producentów samochodów można znaleźć kilka samochodów, które zostały wyprodukowane w ilości większej niż 1-2 egzemplarze pokazowe.

Ich cena nie sprzyja popytowi, ale każdy z samochodów ma swoje imponujące cechy – od dużego zasięgu po przyzwoitą dynamikę.

Toyota Mirai

Model słynnej japońskiej marki powstał po kilkudziesięciu latach prac. Toyota pracowała nad tą technologią przez ponad 23 lata, zanim wprowadziła model Mirai najpierw na rynek japoński, a następnie amerykański. W Kalifornii w 2015 roku sprzedano 836 samochodów, a do końca roku marka spodziewa się zwiększyć łączną liczbę sprzedanych egzemplarzy do 30 000. Samochód ma zasięg do 500 km i prędkość maksymalną 178 km/h.

Pojazd jest wyposażony w przedni radar, a system pokładowy rozpoznaje przeszkody i automatycznie uruchamia hamulce. Kolejny system wspomagania kierowcy monitoruje pas ruchu i ostrzega kierowcę, gdy ten zjeżdża na bok. W kabinie znajdują się dwa ekrany dotykowe do nawigacji i sterowania klimatyzacją.

Honda Clarity

Pierwsza sprzedaż modelu FCX Clarity przez innego renomowanego producenta samochodów Hondy miała miejsce w 2016 roku.

Samochód jest w stanie przejechać do 600 km – to maksimum dla takiego pojazdu i więcej niż jakikolwiek samochód elektryczny w normalnym trybie jazdy. Co więcej, model wodorowy ładuje się w ciągu zaledwie 5 minut.

Samochód można było kupić pod koniec lat 2000 w salonach japońskich i kalifornijskich – jest to państwo o największej na świecie infrastrukturze dla tego typu transportu.

Sprzedaż tego samochodu trwała do 2014 r., po czym firma ogłosiła kolejną wersję – Clarity Fuel Cell.

Deklarowana cena modelu wynosi prawie 8 milionów jenów (72 000 USD), czyli jest o 5% wyższa niż cena jego głównego konkurenta – Toyoty Mirai. Pojazd będzie mógł przejechać do 650-700 km na jednym tankowaniu wodoru o mocy 700 atm. Wymiary samochodu pozwalają na to, aby był on pięciomiejscowy, a nie jak w przypadku Toyoty czteromiejscowy. Moc silnika wynosi 177 KM, a ogniwa paliwowe ukryte pod przednimi fotelami mają moc 100 kW.

Ford Airstream

Ford Airstream to opracowana w 2007 r. koncepcja samochodu hybrydowego – z silnikiem elektrycznym i ogniwami wodorowymi.

Po raz pierwszy zaprezentowano go w Detroit, a za bazę rozwojową posłużył model HySeries Drive. Oprócz wodorowych ogniw paliwowych, w samochodzie zastosowano akumulatory litowo-jonowe. Akumulatory mogą być ładowane przez silnik napędzany wodorem.

Samochód, zasilany energią elektryczną, przejeżdża do 40 km, co stanowi około 40% całkowitej pojemności akumulatora. Następnie włączany jest silnik wodorowy. Pojazd osiąga prędkość maksymalną 135 km/h i może pomieścić do 4,5 kg paliwa wodorowego pod ciśnieniem 350 atm. Wystarcza to na przejechanie do 485 km bez tankowania.

Mercedes-Benz GLC F-CELL

Mercedes-Benz opracował model GLC F-Cell, którego twórcy twierdzą, że może on przejechać do 50 km na energii elektrycznej i do 500 km na paliwie wodorowym. Zbiornik wodoru napełnia się w ciągu 3 minut.

Samochód wszedł do sprzedaży w 2017 r. i był pierwszym pojazdem produkcyjnym wyposażonym zarówno w wodorowe ogniwa paliwowe, jak i możliwość ładowania z gniazdka elektrycznego.

Nabywcami samochodów, które właśnie zeszły z taśmy montażowej, było kilka niemieckich ministerstw, firmy H2 Mobility i NOW, przedsiębiorstwo kolejowe Deutsche Bahn oraz zarządy miast Hamburg i Stuttgart.

Samochód jest wyposażony w silnik o mocy 211 KM i cylindry mieszczące 4,4 kg paliwa wodorowego. Wystarcza to na 430 km, a na zasilaniu akumulatorowym samochód może przejechać jeszcze 51 km.

Kierowca ma do dyspozycji trzy tryby pracy – Hybrid, zapewniający optymalny rozdział energii między dwoma źródłami, F-Cell, umożliwiający pracę wyłącznie z wodorem, oraz Charge, pozwalający na ładowanie akumulatora podczas jazdy.

Oczekuje się, że samochód będzie wykorzystywany jako konwencjonalny samochód elektryczny na krótkich dystansach i jako samochód napędzany wodorem na dłuższych trasach.

Pininfarina H2 Speed

Samochód wodorowy Pininfarina został stworzony przez włoską firmę projektującą samochody sportowe o tej samej nazwie. Model ten jest bliski wyścigom – na przykład przyspiesza do 100 km/h w 3,4 sekundy. Jego prędkość maksymalna wynosi 299 km/h, a pojemność zbiornika wodoru 6,1 kg. Pojazd posiada hamowanie odzyskowe i kontrolę trakcji. Pojazd kosztuje 2,5 mln dolarów, więc Pininfarina H2 Speed nie stanowi poważnego problemu – niewiele osób byłoby w stanie go kupić. Oprócz silnika napędzanego wodorem, samochód jest wyposażony w akumulator o pojemności 20 Ah i silniki elektryczne o łącznej mocy 370 kW.

BMW Hydrogen 7

Samochód zasilany ciekłym wodorem i benzyną. Pojazd bazuje na popularnym BMW Seven, ale ma nie tylko 74-litrowy zbiornik benzyny i 8-kilogramowy zbiornik wodoru. Maksymalny zasięg wynosi 480 km przy zasilaniu wodorem i 300 km przy zasilaniu benzyną. Samochód automatycznie przełącza się na inny rodzaj paliwa, choć preferowane są ogniwa wodorowe. Pojazd dysponuje mocą 228 KM przy zasilaniu wodorem i 260 KM przy zasilaniu benzyną. Prędkość pojazdu wynosi 229 km/h, a przyspieszenie do setki zajmuje zaledwie 9,5 sekundy.

Hyundai Nexo

Hyundai jest jedną z pierwszych firm, które sprzedają samochody napędzane wodorem.

Mimo że Nexo nie jest sprzedawany masowo, jest przeznaczony tylko na niektóre rynki i produkowany w ograniczonych ilościach. Zasięg pojazdu wynosi 600 km. Moc silnika tego samochodu jest stosunkowo niska i wynosi 161 KM. Dysponuje za to imponującym momentem obrotowym wynoszącym 395 Nm. Czas przyspieszenia do setki wynosi 9,5 sekundy. Ceny samochodu w Europie zaczynają się od 69 000 USD.