Când aud de mașini electrice, majoritatea oamenilor se gândesc automat la vehicule cu o baterie mare încărcată cu electricitate de la o priză de perete. Cu toate acestea, experții în transport verde au mari speranțe de la o altă tehnologie de propulsie alternativă: una fără emisii și fără timpi lungi de încărcare. Mai exact, aceasta se referă la propulsia electrică cu hidrogen.
1.Cum funcționează o unitate de propulsie cu hidrogen?
Mașinile cu hidrogen sunt alimentate de un motor electric și, prin urmare, sunt clasificate ca mașini electrice. Abrevierea comună este FCEV, prescurtare pentru „Fuel Cell Electric Vehicle” – spre deosebire de mașinile electrice alimentate cu baterie sau Battery Electric Vehicles, pe scurt BEV.
În acest caz există o diferență crucială față de alte vehicule electrice: vehiculele cu hidrogen își produc singure electricitatea. Aceasta înseamnă că puterea lor nu provine de la o baterie încorporată, cum este cazul vehiculelor pur electrice sau vehiculelor hibride plug-in, care pot fi încărcate de la o sursă de alimentare externă. În schimb, mașinile cu hidrogen au efectiv propria lor centrală electrică eficientă, care transformă hidrogenul din rezervorul de combustibil în energie electrică. Această centrală este pila de combustibil.
Într-o celulă de combustibil are loc un proces cunoscut sub numele de electroliză inversă. Hidrogenul reacționează cu oxigenul în acest proces. Hidrogenul provine din unul sau mai multe rezervoare din mașină, în timp ce oxigenul provine din aerul ambiant. Singurele lucruri pe care le produce această reacție sunt energia electrică, căldura și apa, care iese prin evacuare sub formă de vapori de apă – fără emisii.
Electricitatea generată în celula de combustie are două utilizări. Acesta alimentează motorul electric și/sau încarcă o baterie care acționează ca stocare temporară până când este nevoie de energie pentru deplasare. Această baterie „tampon” este semnificativ mai mică decât bateria unei mașini complet electrice – ceea ce înseamnă că este și mult mai ușoară. De asemenea, este reîncărcată constant de celula de combustibil.
La fel ca și celelate mașini electrice vehiculele cu hidrogen pot, de asemenea, să recupereze sau să „recupereze” energia de frânare. În acest proces, motorul electric transformă energia cinetică a mașinii înapoi în energie electrică și o alimentează în bateria tampon.
2. Care sunt cele mai mari avantaje ale mașinilor cu hidrogen?
Mașinile cu hidrogen sunt propulsate exclusiv de electricitate și circulă cu zero emisii. Experiența de conducere este așadar similară cu cea a mașinilor electrice. Și anume: accelerație dinamică, practic silențioasă, deoarece motoarele electrice își oferă cuplul complet chiar și la viteze mici.
Cel mai mare avantaj competitiv este timpul scurt de realimentare. Spre deosebire de timpul de încărcare al mașinilor electrice, care depind atât de model, cât și de infrastructură, este nevoie de doar trei până la patru minute pentru a umple rezervorul de hidrogen al unei mașini pe hidrogen. Acest lucru aduce disponibilitatea și flexibilitatea vehiculului la același cu cele ale unei mașini cu combustie internă.
Vehiculele cu hidrogen au o autonomie similară cu mașinile electrice cu capacitate de stocare foarte mare a bateriei. de exemplu, o singură realimentare cu hidrogen în cazul BMW iX5 Hydrogen oferă o autonomie de 504 kilometri. Și ce e mai important, autonomia vehiculelor cu hidrogen nu depind de temperatura exterioară, deci nu se deteriorează pe vreme rece.
Hidrogenul este alimentat prin pompe speciale iar această infrastructură este în continuă extindere la nivel mondial. Studiile efectuate în Germania demonstrează că o infrastructură cu stații de încărcare electrică și alimentare cu hidrogen este mai ieftină în general decât o infrastructură de încărcare pur electrică.
3. Cât costă mașinile cu hidrogen?
Puținele modele alimentate cu celule de combustibil care sunt deja disponibile pe piață încă costă mai mult decât mașinile electrice comparabile cu baterii sau motoare cu ardere internă.
Există o serie de motive pentru care mașinile cu hidrogen sunt în prezent mai scumpe. Volumul de producție nu este încă redus, iar cererea de platină joacă, de asemenea, un rol important. Platina acționează ca un catalizator în generarea de energie electrică. Cu toate acestea, cantitatea de platină necesară pentru pilele de combustibil auto a fost deja mult redusă față de generațiile anterioare; în plus, platina recuperată prin reciclarea convertoarelor catalitice revine tot mai mult în ciclul de producție.
Pe măsură ce volumul de producție al mașinilor electrice va crește, se vor realiza economii de scară, iar prețul mașinilor pe hidrogen va scădea, la fel ca în cazul mașinilor electrice.
Pe lângă costurile de achiziție, costurile de exploatare joacă un rol important în rentabilitatea și acceptarea unei tehnologii auto revoluționare. În cazul unei mașini cu hidrogen, la fel ca și în cazul celorlalte vehicule, acestea depind nu în ultimul rând de prețul combustibilului. Un kilogram de hidrogen costă în prezent aproximativ 14 euro. O mașină alimentată cu hidrogen poate parcurge aproximativ 100 de kilometri cu un kilogram de hidrogen. Acest lucru face ca costul pe kilometru al unei mașini cu hidrogen să fie în prezent aproximativ același ca pentru vehiculele cu ardere. Dacă producția de hidrogen crește la nivel mondial, așa cum se prevede în prezent, prețul pe kilogram în Germania este estimat că v-a scădea în până la aproximativ 4 până la 6 euro în 2030.
4. Cât de ecologice și de durabile sunt mașinile cu hidrogen?
Aerul evacuat al unei mașini cu hidrogen este format din vapori de apă puri. Funcționarea celulei de combustie este, prin urmare, fără emisii.
Producția de hidrogen necesită energie electrică. În procesul de electroliză, energia electrică descompune apa în componentele sale separate de hidrogen și oxigen. Dacă energia electrică utilizată provine din energii regenerabile, producția de hidrogen are o amprentă de carbon neutră.
Hidrogenul poate fi produs în momentele în care există un surplus dintr-o sursă de energie electrică din surse regenerabile de energie, deoarece energia eoliană sau solară produsă în prezent nu este utilizată în altă parte. Potențialul pentru acest lucru este uriaș. Hidrogenul este, de asemenea, un produs secundar în numeroase procese industriale – și este foarte des tratat ca deșeu, adică nu mai este folosit. Unitățile cu celule de combustie cu hidrogen oferă o modalitate de a recicla hidrogenul într-un mod eficient.
5. Cât de sigure sunt mașinile alimentate cu hidogen?
Hidrogenul este inflamabil. Pentru a preveni reacția necontrolată a hidrogenului și oxigenului în timpul funcționării unei mașini cu celule de combustibil, hidrogenul din vehicul este stocat sub formă gazoasă în rezervoare cu pereți groși, care sunt deosebit de sigure. Numeroase teste de impact au validat siguranța acestui design: rezervoarele nu au fost deteriorate și nu s-a scurs hidrogen.
6. Care este viitorul mașinilor alimentate cu hidrogen?
Pe masură ce tot mai mulți producători auto importanți, precum BMW, vor începe să lanseze mașini pe hidrogen, costul acestora va începe să scadă și infrastructura de alimentare se va dezvolta accelerat.
Astfel, vom putea conduce o mașină alimentată comod ca una cu combustie internă, dar agilă ca una electrică. Totul cu zero emisii de carbon și la un preț comparabil cu celelate tehnologii existente.
