Το μέλλον της αυτοκίνησης περνά από τις κυψέλες καυσίμου υδρογόνου, ιδιαίτερα αν μιλάμε για μεταφορές μεγάλων αποστάσεων, επισημαίνει η Bosch, η οποία συνοψίζει τα σχετικά πλεονεκτήματα.
Πολλοί θεωρούν ότι το μέλλον της αυτοκίνησης είναι η ηλεκτρική ενέργεια. Κατά πόσο όμως είναι βιώσιμο το μοντέλο της ηλεκτροκίνησης για οχήματα βαρέως τύπου που έχουν να διανύσουν φορτωμένα μεγάλες αποστάσεις, χρησιμοποιώντας μόνο την ηλεκτρική ενέργεια;
Η αλήθεια είναι πως δεδομένου του βάρους της μπαταρίας, των μεγάλων χρόνων φόρτισης και του περιορισμένου εύρους της σημερινής τεχνολογίας, οι ηλεκτρικοί κινητήρες δεν αποτελούν και την πρώτη επιλογή για τα βαρέα οχήματα. Γι’ αυτό η Bosch αναπτύσσει ένα σύστημα κίνησης κυψελών καυσίμου υδρογόνου με έμφαση στα φορτηγά, το οποίο σχεδιάζει να βγάλει στη παραγωγή το 2022-2023. Με το συγκεκριμένο σύστημα κινητήρα κυψελών καυσίμου, ακόμη και φορτηγά 40 τόνων θα μπορούν να διανύσουν πάνω από 1.000 χλμ. σε ηλεκτρική λειτουργία. Το νέο αυτό σύστημα μετάδοσης κίνησης αναμένεται να καθιερωθεί σταδιακά και στα επιβατικά οχήματα.
Ποια είναι όμως τα οφέλη των κινητήρων με κυψέλες καυσίμου και του υδρογόνου; Επτά σημεία επισημαίνει η Bosch, συνοψίζοντάς τα.
- Η κλιματική ουδετερότητα
Σε μια κυψέλη καυσίμου, το υδρογόνο (H2) αντιδρά με το οξυγόνο (O2) της ατμόσφαιρας παράγοντας ρεύμα και νερό. Στο μεταξύ, η παραγωγή του υδρογόνου (H2) γίνεται, χρησιμοποιώντας την μέθοδο της ηλεκτρόλυσης, στην οποία το νερό διαχωρίζεται σε υδρογόνο και οξυγόνο με τη βοήθεια ηλεκτρικής ενέργειας. Η παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές καθιστά το σύστημα κινητήρα κυψελών καυσίμου κλιματικά ουδέτερο. Το μόνο που χρειάζονται τα οχήματα κυψελών καυσίμου εκτός από τη δεξαμενή υδρογόνου τους είναι μια πολύ μικρότερη μπαταρία για αποθήκευση ενδιάμεσου ρύθμισης. Αυτό μειώνει σημαντικά το αποτύπωμα άνθρακα στην παραγωγή.
- Πιθανές εφαρμογές
Το υδρογόνο έχει υψηλή ενεργειακή πυκνότητα. Ένα κιλό υδρογόνου περιέχει τόση ενέργεια όσο 3,3 λίτρα ντίζελ. Ένα επιβατικό αυτοκίνητο για να ταξιδέψει 100 χιλιόμετρα χρειάζεται μόνο 1 κιλό ενώ ένα φορτηγό 40 τόνων χρειάζεται 7 κιλά. Στο έργο H2 Haul που χρηματοδοτείται από την ΕΕ, η Bosch συνεργάζεται επί του παρόντος και με άλλες εταιρείες προκειμένου να κατασκευάσει και να θέσει σε κυκλοφορία έναν μικρό στόλο φορτηγών με κινητήρες κυψελών καυσίμου. Παράλληλα με τις εφαρμογές στην κινητικότητα, η Bosch αναπτύσσει και μια τεχνολογία κυψελών καυσίμου στερεού οξειδίου (SOFC) για σταθερές εφαρμογές – από σταθμούς παραγωγής ενέργειας στις πόλεις, μέχρι σταθμούς φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων και κέντρα δεδομένων.
- Aποδοτικότητα
Τα οχήματα κυψελών καυσίμου έχουν περίπου κατά ένα τέταρτο υψηλότερη απόδοση από τα οχήματα που διαθέτουν κινητήρες εσωτερικής καύσης. Ανακτούν ενέργεια από το φρενάρισμα, την οποία αποθηκεύουν απευθείας και την χρησιμοποιούν για κίνηση, αυξάνοντας περαιτέρω την απόδοσή τους.
Δεδομένου ότι η παραγωγή ενέργειας και η ζήτηση ενέργειας δεν συμπίπτουν πάντα χρονικά και με βάση την τοποθεσία- χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτό της ηλεκτρικής ενέργειας από αιολικά και ηλιακά εργοστάσια που παραμένει συχνά αχρησιμοποίητη λόγω του ότι δεν μπορεί να βρει καταναλωτή και δεν μπορεί να αποθηκευτεί, το υδρογόνο έρχεται να δώσει τη λύση. Το πλεόνασμα ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή του με αποκεντρωμένο τρόπο, έτοιμο για ευέλικτη αποθήκευση και μεταφορά.
- Κόστη
Το κόστος του πράσινου υδρογόνου θα μειωθεί σημαντικά εφόσον επεκταθεί η παραγωγή του και μειωθεί παράλληλα και η τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Το Συμβούλιο Υδρογόνου, μια ένωση που αριθμεί ως μέλη περισσότερες από 90 διεθνείς εταιρείες, αναμένει ότι μέσα στα επόμενα δέκα χρόνια το κόστος για πολλές εφαρμογές υδρογόνου θα μειωθεί κατά το ήμισυ, καθιστώντας το ανταγωνιστικό και με άλλες τεχνολογίες. Η Bosch συνεργάζεται επί του παρόντος με την start-up εταιρία Powercell για την ανάπτυξη μίας στοιβάδας κυψέλης καυσίμου. Στόχος της είναι η κατασκευή μιας λύσης υψηλής απόδοσης με χαμηλό κόστος.
- Υποδομές
Το σημερινό δίκτυο σταθμών ανεφοδιασμού υδρογόνου δεν είναι επαρκές. Παρόλα αυτά υπάρχουν αυτή τη στιγμή 180 σταθμοί ανεφοδιασμού υδρογόνου στην Ευρώπη που μπορούν να καλύψουν ορισμένες σημαντικές διαδρομές μεταφοράς. Εταιρείες σε πολλές χώρες συνεργάζονται για την επέκταση του δικτύου και συχνά υποστηρίζονται από κρατικές επιδοτήσεις. Στη Γερμανία, οι πολιτικοί έχουν αναγνωρίσει τον σημαντικό ρόλο του υδρογόνου στην ανάπτυξη της οικονομίας και το έχουν ενσωματώσει στην Εθνική Στρατηγική Υδρογόνου. Για παράδειγμα, η κοινοπραξία H2 Mobility θα κατασκευάσει περίπου 100 πρατήρια στη Γερμανία έως τα τέλη του 2020 ενώ το έργο H2Haul, που χρηματοδοτείται από την ΕΕ, λειτουργεί όχι μόνο σε φορτηγά αλλά και στους σταθμούς ανεφοδιασμού που απαιτούνται για τις προγραμματισμένες διαδρομές του. Η Ιαπωνία, η Κίνα και η Νότια Κορέα διαθέτουν επίσης ολοκληρωμένα προγράμματα υποστήριξης.
- Ασφάλεια
Η χρήση του αερίου υδρογόνου σε οχήματα είναι ασφαλής και δεν είναι πιο επικίνδυνη από άλλα καύσιμα ή μπαταρίες αυτοκινήτων. Οι δεξαμενές υδρογόνου δεν ενέχουν αυξημένο κίνδυνο έκρηξης. Είναι αλήθεια ότι το H2 καίγεται σε συνδυασμό με οξυγόνο και ότι ένα μείγμα των δύο πέρα από μια συγκεκριμένη αναλογία είναι εκρηκτικό. Όμως, το υδρογόνο είναι περίπου 14 φορές ελαφρύτερο από τον αέρα και συνεπώς εξαιρετικά πτητικό. Για παράδειγμα, οποιοδήποτε H2 που διαφεύγει από τη δεξαμενή του οχήματος θα εξατμιστεί γρηγορότερα, πριν κάνει αντίδραση με το οξυγόνο του περιβάλλοντος. Σε μια δοκιμή πυρκαγιάς που πραγματοποιήθηκε σε αυτοκίνητο κυψελών καυσίμου από Αμερικανούς ερευνητές το 2003, υπήρξε φλόγα αλλά σβήστηκε γρήγορα με το όχημα να παραμένει σε μεγάλο βαθμό άθικτο.
- Συγχρονισμός
Η παραγωγή υδρογόνου είναι μια αποδεδειγμένη και τεχνολογικά απλή διαδικασία. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να αυξηθεί γρήγορα για να καλύψει ενδεχομένως υψηλότερη ζήτηση. Επιπλέον, οι κυψέλες καυσίμου έχουν πλέον φτάσει στην απαραίτητη τεχνολογική ωριμότητα για την εμπορευματοποίησή τους και την ευρεία χρήση τους. Σύμφωνα με το Συμβούλιο Υδρογόνου, η οικονομία του υδρογόνου μπορεί να γίνει ανταγωνιστική τα επόμενα δέκα χρόνια, με την προϋπόθεση να υπάρχουν επαρκείς επενδύσεις και πολιτική βούληση.
