Samochody na wodór – auta przyszłości?

NORAUTO_blog_samochody

Ropa naftowa to najważniejszy surowiec w przemyśle petrochemicznym. Powstają z niej między innymi benzyna, nafta i oleje napędowe, w związku z czym jest wydobywana na masową skalę. Współczesny rozwój technologii oraz brak możliwości ponownego wykorzystania ropy sprawiają, że wielkie przedsiębiorstwa szukają jednak innych, bardziej ekologicznych źródeł energii. Jednym z nich jest wodór, który zastosowano w Toyocie Mirai. Czy tego rodzaju samochody zastąpią wkrótce pojazdy napędzane ropą? Zobacz, jak działają i przekonaj się, czy w niedalekiej przyszłości mogą zdominować polski rynek.

Szacuje się, że w USA dzienne wydobycie baryłek ropy sięga 8 mln sztuk, a zapotrzebowanie na ten surowiec jest dwukrotnie większe. Z każdym kolejnym rokiem liczba nowych potencjalnych złóż ropy naftowej będzie stale maleć, co może doprowadzić do wyczerpania tego surowca na świecie. Dlatego też producenci aut poszukują alternatywnych rozwiązań. Takie możliwości daje wodór – najlżejszy i najczęściej występujący na Ziemi pierwiastek chemiczny, który za pomocą ogniw paliwowych może napędzać samochody.

Zobacz, jakie marki samochodów wybierali Polacy w 2017 roku >>

Jak działają samochody na wodór?

Auta napędzane wodorem tak naprawdę poruszają się dzięki energii elektrycznej. Wszystko to za sprawą niskotemperaturowych ogniw paliwowych, które pod wpływem wodoru i tlenu wytwarzają energię napędzającą pojazd. Nadmiar wytworzonej energii w trakcie łączenia cząsteczek tych pierwiastków zasila ogniwa, natomiast jedynym produktem spalania jest para wodna.

Cały proces wygląda następująco:

  1. Wodór jest doprowadzany ze zbiornika do ogniwa razem z powietrzem z turbosprężarki.
  2. Powstaje prąd stały, który płynie do przetwornicy trakcyjnej.
  3. Przetwornica trakcyjna przekształca prąd stały na prąd zmienny.
  4. Wytworzony prąd zmienny trafia do silnika indukcyjnego.
  5. Prąd z silnika napędza koła w samochodzie.

Samochody na wodór powinny być wyposażone w odpowiednio wykonany zbiornik. W związku tym, że cząsteczki wodoru są dużo lżejsze od powietrza, od razu po uwolnieniu unoszą się do góry, w związku z czym istnieje ryzyko, że szybko wyparują. Przechowywanie wodoru było więc jedną z głównych trudności, z jaką musieli zmierzyć się twórcy nowoczesnych aut. W końcu znaleziono idealne rozwiązanie, które nie tylko blokuje uciekający wodór, lecz także pozwala stworzyć element o niewielkiej masie i bardzo dużej odporności na uszkodzenia.

Zbiorniki na wodór składają się z dwóch warstw:

  • wewnętrznej – z aluminium lub stali,
  • zewnętrznej – z materiału kompozytowego.

Czy samochody na wodór są bezpieczne?

Auta zasilane wodorem nie wytwarzają żadnych szkodliwych spalin. Jedynym produktem ubocznym całego procesu jest gromadząca się para wodna, którą można usunąć w bardzo łatwy sposób (w Toyocie Mirai za pomocą jednego przycisku).

Cząsteczki wodoru są łatwopalne. Mogłoby się więc wydawać, że trzymanie w samochodzie zbiornika napełnionego wodorem jest dość ryzykowne. W rzeczywistości zbiorniki z wodorem są dużo bezpieczniejsze niż zbiorniki paliwa czy tym bardziej gazu. Wyprodukowane do tej pory zbiorniki w autach na wodór są tak zaprojektowane, aby mogły wytrzymać nawet 225% normalnego ciśnienia. Gdy jednak wodór wydostanie się ze zbiornika, od razu ucieka do atmosfery. Pokazał to eksperyment przeprowadzony przez dr. Michaela Swaina z Uniwersytetu w Miami. W trakcie testu doprowadzono do wycieku wodoru z zaworu zbiornika. Wodór palił się jedynie przez 1,5 minuty, nie dotykał pojazdu i rozgrzał tylną szybę jedynie do temperatury 47°C, a tylną półkę – zaledwie do 19°C. Na koniec ulotnił się do atmosfery. Dla porównania przebito również zawór paliwowy w samochodzie z silnikiem benzynowym. Już po 2 minutach i 20 sekundach ogień wdarł się do wnętrza kabiny, aż w końcu samochód spłonął całkowicie.

Toyota Mirai – pierwsze seryjne auto na wodór

Koncern Toyoty od wielu lat poszukuje alternatywnych rozwiązań, które sprawią, że samochody będą bezpieczne zarówno dla ludzi, jak i dla środowiska. Efektem tych prac są nie tylko auta hybrydowe, ale też auta zasilane wodorem. Toyota Mirai zaczęła być produkowana na przełomie 2014 i 2015 roku w Japonii. Później pojawiała się w Stanach Zjednoczonych i niektórych krajach Europy, w tym w Niemczech. W Polsce sprzedaż Toyoty Mirai nie została wprowadzona – głównie przez brak stacji z wodorem.

Co jest wyjątkowego w Toyocie Mirai? Przede wszystkim to, że prowadzi się ją tak jak każde inne nowoczesne auto. Projektanci nie poszli w nim na żadne ustępstwa. Nisko ustawiony środek ciężkości poprawia dynamikę jazdy, podobnie jak sam kształt auta. Na jednym zbiorniku można – według producenta – przejechać nawet 400 km. Jedno tankowanie trwa natomiast nie dłużej niż 4 minuty.

Toyota vs Tesla, czyli jakie będą samochody przyszłości?

Obecnie trudno odpowiedzieć na to pytanie. Auta zasilane wodorem mają szansę zrewolucjonizować rynek pojazdów Może to jednak nastąpić w odległej przyszłości. Ważną przeszkodą jest bowiem niedostosowana infrastruktura (najbliższa stacja z wodorem znajduje się w pobliżu Drezna) oraz, jak na razie, bardzo wysokie koszty takich aut (w Niemczech – 66 tys. euro, w USA – 57 tys. dolarów).

Aktualnie większość zwolenników aut przyszłości bardziej interesuje się samochodami elektrycznymi. Prym w nich wiedzie przedsiębiorstwo Tesla. W Tesli Model S 100D udało się pokonać na jednym ładowaniu aż 1078 km, co obecnie jest najlepszym wynikiem wśród aut elektrycznych.

Samochody elektryczne – przyszłość motoryzacji? >>

Nie wiadomo, czy w przyszłości lepszym rozwiązaniem okaże się samochód elektryczny Tesli czy auto na wodór Toyoty. Pewne jest że wizja zielonej, bardziej ekologicznej przyszłości staje się coraz bardziej rzeczywista. Możliwe, że w niedługim czasie przemysł petrochemiczny uniezależni się od ropy naftowej.