Da li automobili pokretani vodoničnim gorivnim ćelijama (FCEV) imaju budućnost?

Sa porastom popularnosti elektrifikovanih vozila postavlja se pitanje da li, i kakvu budućnost imaju vozila koja su takođe električna, ali energiju ne crpu iz baterija već iz vodoničnih gorivnih ćelija.

Vodonik je najrasprostranjeniji hemijski element na Zemlji. Koristio se za pogon mašina još 1807. godine, a uz prikladne metode ekstrakcije, najčistije je gorivo, koje može da se proizvede. Pa ipak, vodonik još uvek nije dovoljno ozbiljno shvaćen od strane automobilske industrije. Mnogi proizvođači eksperimentišu navedenom tehnologijom, a neki su već i počeli sa proizvodnjom malog broja vozila (Toyota, Mercedes, Hyundai), pa smo još uvek godinama daleko od masovnije primene. Oni skeptični, smatraju čak, da FCEV nikada neće ni doživeti široku upotrebu.

Konkurencija električnih vozila

Jedan od razloga koji uslovljavaju odsustvo FCEV sa ulica, svakako se odnosi na električna vozila koja energiju dobijaju iz baterijskih jedinica (EV). Čisto električna vozila su zabeležila godišnji rast prodaje od 37%. Sa ovim podatkom na umu, lakše je razumeti proizvođače koji izbegavaju eksperimente sa manje razvijenim tehnologijama. Dalji razlog se može tražiti u (nepostojećoj) infrastrukturi. Ovo malo podseća na staru “kokoška/jaje” priču, ali tako jeste. Ukoliko ne postoji mesto na kome ćete moći da dopunite vozilo pokretano vodoničnim gorivnim ćelijama, kako da ga koriste? Ili obrnuto, zašto graditi vodonične “benzinske” stanice, ukoliko na drumovima nema vozila, koja bi trebala ovaj vid goriva?

Ipak, vodonik ne treba otpisivati ni slučajno. Engleski grad Svindon se smatra vodoničnom prestonicom Britanije, pa su neke od odgovora, ondašnji mediji, probali da dobiju tamo, na licu mesta.

Prvi argument koji iz rukava vade “antivodonične” pristalice se odnosi na manjak efikasnosti FCEV u odnosu na EV. Zbog toga što vodonik ne egzistira u prirodi mimo nekog jedinjenja, neophodno je pribeći postupku ekstrakcije, odnosno separaciji od drugog atoma iz molekula. Potom, da bi bio podesan za smeštaj u rezervoaru vozila, vodonik mora biti komprimovan, odnosno sabijen. Zatim ga je potrebno pomešati sa kiseonikom u gorivnoj ćeliji kako bi se stvorila električna energija koja se koristi kao pogonsko sredstvo motora automobila. Cinici se, upravo na ovu kompleksnost procesa korišćenja tehnologije pozivaju, u prilikama kada žele da naglase prednosti EV.

Do neke mere, mora se priznati, i jesu u pravu. Međutim, treba znati da očekivanja eksperata i nisu usmerena ka tome da FCEV istisnu EV. Za primer se može uzeti Toyota, kod koje je vodonik dopunska opcija čisto električnim verzijama, za sada.

“Svaki pojedinačni veliki proizvođač, ozbiljno se bavi tehnologijom vodoničnih gorivnih ćelija. Proizvodnja litijum jonskih baterija je energetski veoma zahtevna. Na primer, baterija kapaciteta 100 kWh će vam obezbediti domet od oko 400 kilometara, a da bi proizveli tu istu bateriju, ispustićete oko 20 tona ugljen dioksida u atmosferu. Tipična baterija ima vek od oko 240.000 kilometara, što u prevodu znači da samo proizvodnja baterije, prirodu “košta” emisije CO2 od oko 83g/km. A onda, kada u obzir uzmete i samo punjenje baterije, koje će omogućiti toliku autonomiju, onda dobijemo čak 124g/km, tokom životnog veka iste.” – navodi Jon Hant, marketing menadžer i rukovodilac Odeljenja za komercijalizaciju tehnologije vodoničnih gorivnih ćelija u Toyoti.

U poređenju sa tim, današnja FCEV imaju ukupne emisije tokom životnog ciklusa, koje su najmanje toliko niske. Nedavna studija je pokazala, da FCEV, kao što je Toyota Mirai, na primer, emituju oko 120g/km ugljen dioksida, na nivou predviđenog veka trajanja. Ali, ove cifre se mogu i značajno sniziti, uz proizvodnju vodonika iz obnovljivih izvora.

Proizvodnja vodonika

Uobičajeni metod proizvodnje vodonika uključuje njegovo izdvajanje iz prirodnog gasa, što je proces koji se naziva “parna reformacija metana”. Uveliko su istraživanja u toku, koja ća omogućiti proizvodnju vodonika iz biomase, što je proces koji će uticati na drastično smanjenje štetnih emisija FCEV tokom celokupnog veka trajanja, odnosno dovešće je na nivo od oko 60g/km ugljen dioksida. Ovo je daleko manje od onoga što EV mogu ikada da postignu, čak i kada bi sva električna vozila ovog sveta, nekom magijom mogla da koriste energiju iz obnovljivih izvora. Pogađate, udarni ekološki trošak se odnosi na proizvodnju baterije.

Da bi koncept održive mobilnosti, zaista imao smisla, vodonik je gorivo koje se ne može ignorisati. Hant navodi da je vodonik posebno pogodan u sektoru teškog transporta, gde električni kamioni trpe limite kapaciteta baterija, i ograničenja elektromreža, pride. Opet, razvoj pune infrastrukture stanica za punjenje vodonikom, uključujući i infrastrukturu za proizvodnju i transport vodonika, koštaće tri bogatstva, a potrajaće godinama. Za primer se može uzeti Velika Britanija, na čijoj teritoriji operiše dvadesetak stanica za punjenje vodonikom i oko pet hiljada stanica za dopunu baterija na električnim vozilima.

Ključni momenat i pravac poželjnog razvoja se ogleda u instalaciji vodonika kao pogonskog goriva u širem spektru upotrebe. Izgradnja stanica za punjenje vodonikom, samo za potrebe FCEV, prilično je besmislena. Međutim, kada bi vodonik postao šire prihvaćen energent, pa ga budemo koristili i za porodične potrebe, ili druge industrijske namene, tada bi ceo koncept dobio mnogo dublji smisao. Smisao koji će vodoniku dati ozbiljne šanse za sve širu i bržu upotrebu.

Budućnost vodonika kao pogonskog goriva

A dugačak put, počinje prvim korakom. Znači, razvoj kreće sa lokalnog nivoa. Jedna od udarnih prednosti vodonika je što može biti proizveden tamo gde treba, za razliku od ostalih vrsta energenata koje moraju da budu transportovane od mesta proizvodnje do mesta upotrebe. “Pre nego li će projekat razvoja vodonika kao goriva postati nacionalni projekat, trebalo bi da zaživi na nivou lokalne samouprave.” – kaže Kler Džekson, menadžer kompanije Hydrogen Hub iz Svindona, koja radi na promociji vodonika.

Vilšir je prvo mesto u Velikoj Britaniji koje poseduje prvu stanicu za distribuciju vodonika iz obnovljivih izvora. Otvorena je 2011. godine u predstavništvu distributera brenda Honda. Ovde se vodonik proizvodi korišćenjem solarne energije, bez ikakve interakcije sa elektromrežom matične zemlje.

Sada je u funkciji šest FCEV i mogu se videti svakodnevno na ulicama Svindona. Ovo je zahvaljujući najvećoj svetskoj firmi iz oblasti operativnog lizinga, kompaniji Arval, koju na teritoriji Republike Srbije predstavlja, uspešna kompanija Fleet Partner, Beograd. Naime, Arval je u svoju lokalnu flotu uvrstio FCEV, a ta vozila se trenutno iznajmljuju naučnim organizacijama. Zahvaljujući tom potezu, svindonske lokalne vlasti su instalirale i drugu stanicu za punjenje vodonikom, a u planu je izgradnja još većeg broja. Ovo stoga što, opet Arval ima planove da u flotu uvede još 170 FCEV u naredne dve godine.

Ipak, doprinos lokalnih zajednica jeste ograničenog dometa. Toyota, Daimler i BMW predvode grupu od 13 svetskih kompanija, sa planom investicija od 10 milijardi američkih dolara u narednih deset godina, namenjenih razvoju vodonične tehnologije i prateće infrastrukture.

Državna davanja trebaju da odigraju svoju pozitivnu ulogu, takođe. “Trenutno se u Britaniji proizvede oko 1TW energije dobijene iz obnovljivih izvora. Ali, džaba kada nije iskorišćena,” – navodi pomenuti Toyotin rukovodilac, Hant. “Ovaj višak energije bi svakako mogao biti lagerovan. Samo ovo je dovoljno da se proizvede oko 18.000 tona vodonika – što je dovoljno da “napoji” 90.000 FCEV za kilometražu od preko 19.000 kilometara.” Hant navodi da je obim investicije koji je dovoljan da se ovo ostvari, manji od iznosa koji država troši na razvoj nuklearne energije. Pritom, vodonična tehnologija je neuporedivo čistija od nuklearne.

Nemačka će u narednih pet godina izgraditi oko 400 stanica za punjenje vodonikom, pa su u Velikoj Britaniji svesni da je zaostajanje u razvoju i primeni ove tehnologije, fatalno u širem industrijskom smislu.

Pa ipak, čak i sa izgrađenom strukturom kao podrškom vodoničnoj tehnologiji, opet se nameće pitanje troškova vezanih za ideju. Toyota Mirai u maloprodaji u Velikoj Britaniji košta najmanje 61.500 britanskih funti, odnosno 4.500 britanskih novčanica više, bez olakšica koje je obezbedila Vlada. Puno para za automobil, nema šta. Dva su načina da se reši problem visokih cena FCEV:

Prvi način je u rukama proizvođača, Toyote, na primer. Jon Hant tvrdi da su njihova FCEV bazirana na modularnoj platformi, pa je tako relativno lako izvodljivo žongliranje između hibridne i vodonične postavke pogonskog sklopa. “Hibridni pogonski sklop je prenosiv u potpunosti. Dakle, primena vodoničnih gorivnih ćelija je pitanje, samo izmeštanja benzinskog motora a instalacija elektromotora na njegovo mesto. Plan Toyote je da do 2020, proizvodi 30.000 FCEV, na godišnjoj osnovi.”

Sledeći način podrazumeva radikalno drugačiji poslovni model. “Sva vozila sa niskim štetnim emisijama moraju da koštaju skuplje na tržištu. Kupci to nisu nužno spremni da plate. Shodno tome, moramo da razvijemo drugačiji biznis model.” kaže Hugo Spauers, osnivač automobilske kompanije Riversimple. 

Umesto prodaje modela dvoseda, Riversimple Rasa, kompanija namerava da prodaje “uslugu”: klijenti neće posedovati automobil nikada, ali će za oko 370 britanskih funti mesečno, moći da ga koriste određeni broj kilometara. Svi troškovi, uključujući i utrošeni vodonik za pogon, biće uključeni u cenu.

Spauers je dodao: “Ovaj pristup će nam omogućiti konkurentnost u odnosu na konvencionalne automobile, dovoljno dugo da bi dočekali da troškovi razvoja vodonične tehnologije osetno opadnu. Na taj način, planiramo da prevaziđemo tu fundamentalnu barijeru razvoju FCEV.”

I dalje je puno “ako”, u priči o vodoničnoj tehnologiji, ali ih je definitivno znatno manje nego pre samo jednu deceniju.

(1139)