mobilita bez emisí je na dosah - s vodíkem | Trendy | autoweek.cz

Mobilita bez emisí je na dosah - s vodíkem

30.03.2011 | Rybecký Vladimír | Trendy

Z odborných analýz zadaných EU vyplývá, že v budoucnosti se budou pro silniční dopravu používat různé zdroje energie. Podle těchto studií bude do roku 2050 nejméně 25 % vozidel poháněno pomocí palivových článků. Důležitou roli přitom chce hrát koncern The Linde Group.

Vozidla poháněná palivovými články mají proti elektromobilům s akumulátory zásadní výhody ve větším dojezdu a rychlejším doplňování vodíku - pro dojezd 500 km vyžadují méně než 5 minut, zatímco u elektromobilů je to okolo čtyř hodin pro ujetí kolem 100 km. Palivové články jsou proto ideálním bezemisním zdrojem energie pro dopravu na střední a velké vzdálenosti.

Technologie pohonu vozidel s využitím palivových článků, v nichž se získává elektrická energie reakcí vodíku se vzdušným kyslíkem, je již zcela vyřešená a připravená k zahájení sériové produkce. Její spuštění by mělo během pěti let zabezpečit snížení pořizovací ceny těchto vozidel pro zákazníky.

 

Ve světě už je v provozu více než 500 osobních vozidel poháněných s pomocí palivovými články (nejčastěji se označují FCEV - Fuel Cell Electric Vehicles). V rámci zkušebního provozu najezdily více než 15 milionů kilometrů. Nyní začíná fáze přechodu od testování a demonstrování možností této technologie k jejímu přechodu ke komerčnímu využívání.

Analýzy odhadují, že počínaje rokem 2025 se celkové provozní náklady vozidel na vodík vyrovnají s jinými technologiemi, přičemž daňové úlevy či různé vládní podpory pro čisté energie mohou tento proces výrazně urychlit.

Podle scénáře EU by v Evropě mělo v roce 2015 jezdit 100 000 vozidel s palivovými články, v roce 2020 už by jich měl být milion a do roku 2050 budou představovat 25 % ze všech vozidel na silnicích a v ulicích měst. V případě velké vládní podpory ze strany nejrozvinutějších států EU by jich podle analýzy HyWays mohlo být dokonce až 70 %. Podle stejných analýz by v té době mělo být v Evropě v provozu kolem 200 milionů vozidel.

 

Rozšiřování vozidel s palivovými články bude vyžadovat potřebnou infrastrukturu pro zásobování vodíkem. EU proto předpokládá do roku 2020 investice kolem 3 miliard eur na její vybudování. To bude samozřejmě vyžadovat i sjednocení této infrastruktury. Iniciativy, v nichž hraje významnou roli společnost The Linde Group, směřují k tomu, aby se předešlo k chaosu, který v současné době komplikuje rychlejší budování infrastruktury dobíjecích stanic pro elektromobily s akumulátory.

Budování čerpacích stanic začalo výstavbou zařízení určených pro zkušební provoz testovacích vozidel. Těmi jsou především městské autobusy, ale také osobní auta postavená jako demonstrační projekty automobilek. Jednu z těchto čerpacích stanic Linde Gas vybudoval i v České republice v Neratovicích.

V Německu v roce 2010 přikročili ke komerčnímu využití těchto stanic a výstavbě sítě propojující nejdůležitější místa v zemi z hlediska výrobců těchto vozidel - tzv. "vodíková dálnice". V Německu by se na podporu tohoto projektu mělo do roku 2015 vynaložit 1,4 miliardy eur. Od roku 2015 by měl být připraven zkušební provoz celoevropské sítě těchto stanic. Postupně by se mělo dospět k tomu, aby se tato technologie stala dostupnou pro všechny členské státy EU.

 

Společnost Linde byla průkopníkem v oblasti vodíkových technologií a i nadále hodlá podporovat komerční využití tohoto ekologicky šetrného zdroje energie. Ve snaze o dosažení tohoto cíle se podílí na nejrůznějších mezinárodních projektech. Přitom spolupracuje jak s mnoha automobilkami, tak i s firmami zaměřenými na výrobu pohonných hmot a dodavateli energie.

The Linde Group je jedinou společností na světě, která má zkušenosti s provozováním celého řetězce od výroby přes dodávky vodíku až po budování čerpacích stanic, tj. doslova „od zdroje ke kolu“. Její odborné znalosti pokrývají celý proces od výroby H₂ z fosilních paliv i obnovitelných zdrojů přes jeho stlačení a zkapalnění, skladování a přepravu přímo k doplňování paliva v automobilech v podobě stlačeného (CGH₂) nebo zkapalněného vodíku (LH₂).

Bylo proto zcela logické, že se Linde stalo jednou z prvních společností, která se začala zabývat využívání vodíku jako pohonné hmoty. Využívá přitom svých mnohaletých zkušeností s bezpečnou výrobou vodíku, jeho skladováním, dopravou a manipulací. Díky tomu dnes Linde provozuje nejvíce čerpacích stanic na vodík. V 15 zemích světa jich je už více než 70. Uskutečnilo se v nich dosud více než 200 000 bezproblémových doplnění vozidel vodíkem.

 

Na podzim roku 2009 stála The Linde Group u zrodu iniciativy H₂Mobility. Jejími partnery jsou společnosti Daimler, EnBW, OMV, Shell, Total a Vattenfall spolu s Německou národní organizací pro technologii vodíku a palivových článků NOW. Tato aliance vznikla s cílem podporovat komerční využívání vodíku jako pohonné hmoty a palivových článků jako zdroje energie.

Během první fáze tato iniciativa zkoumá různé možnosti zavádění celoněmecké sítě čerpacích stanic s vodíkem a prověřuje společný ekonomicky přijatelný obchodní koncept. Ve druhé fázi by do roku 2015 měla vzniknout celoněmecká síť plnicích stanic na H₂. Tato infrastruktura pak bude sloužit potřebám rostoucímu počtu vozidel poháněných palivovými články, které se do té doby podle očekávání objeví na silnicích.

Iniciativa je provázena postupnou výstavbou jednotlivých plnicích stanic s vodíkem. V létě 2009 otevřely společnosti Linde, Daimler a OMV s podporou spolkové země Bádensko-Wüurttembersko první veřejnou stanici ve státě na letišti ve Stuttgartu. Tato plnicí stanice je jednou z prvních na světě vybavených technologií iontového kompresoru od Linde. Tato velmi výkonná inovace doplňování H₂ pracuje s tlaky 350 a 700 bar. Zvýšení tlaku umožňuje zdvojnásobení dojezdu automobilů s palivovými články na 400 km i více. Přitom nádrž je možné natankovat stlačeným H₂ za pouhé tři minuty.

Linde je také členem Partnerství pro čistou energii (Clean Energy Partnership - CEP) v Berlíně. Partnerství sdružuje společnosti GM/Opel, ADAC, Allianz, Coca-Cola, Hilton, Schindler, Axel Springer Verlag, Total a Veolia. V rámci tohoto partnerství automobilka Opel na konci roku 2008 zahájila testování deseti vozidel HydroGen4 v běžných provozních podmínkách jako firemních aut (v USA je v rámci zkušebního provozu testováno zájemci z řad normálních rodin více než 100 těchto vozidel). Vozidla na bázi Chevroletu Equinox pohání čtvrtá generace palivových článků. Čtyři vysokotlaké nádrže vyrobené z uhlíkového kompozitu dokáží pojmout 4,2 kilogramu H₂ pod tlakem 700 bar. Tyto vozy mají dojezd kolem 320 km. Vodíkem je zásobuje Linde prostřednictvím čerpacích stanic společnosti Total v Berlíně. Linde pro čerpací stanice v Německu dodává kapalný vodík z jediné německé továrny na zkapalňování vodíku v Leuně. Kapalný vodík se skladuje v silně chlazené nádrži zkonstruované společností Linde a nevyžaduje už následné chlazení.

Do projektu Partnerství pro čistou energii CEP se už zapojily také společnosti BMW, Daimler, Ford, Toyota, Volkswagen, Shell, Statoil, Vattenfall Europe a dopravní podnik Berlína BVG. Cílem této iniciativy je provozování 40 testovacích vozů na vodík v ulicích hlavního města Německa.

V květnu 2010 byla ve spolupráci Linde, Statoil a Total v Berlíně otevřena už druhá čerpací stanice na plynný i kapalný vodík. Další stanice vzešlá z projektu CEP se dokončuje v Hamburku, kde bude zásobovat 20 městských autobusů na palivové články.

 

Linde se také podílí na rozšiřování technologie využívající vodík a palivové články ve Spojených státech prostřednictvím členství v California Fuel Cell Partnership. Jedná se o projekt, jenž má zvýšit zájem o tyto nové technologie mezi řidiči a propagovat plnicí stanice vstřícné vůči zákazníkovi. Nová vodíková stanice na mezinárodním letišti v San Francisku má ukázat, že vodíkové stanice jsou stejně pohodlné a bezpečné jako běžné benzínové stanice.

V rámci seznamování veřejnosti se schopnostmi vozidel poháněných s pomocí palivových článků se The Linde Group navázala na několikaletou spolupráci se společností Daimler a stala se jejím partnerem v projektu F-CELL World Drive. V jeho rámci se tři vozy Mercedes-Benz B F-Cell vydaly na cestu kolem světa dlouhou 30 000 km. Linde se stalo výhradním dodavatelem vodíku pro tato bezemisní vozidla. Linde připravilo zcela novou pojízdnou kompaktní čerpací jednotku na 700 bar umístěnou v automobilu Mercedesem-Benz Sprinter. Linde pro tuto akci rovněž připravilo dodávky vodíku a logistický koncept pro jeho dopravu na místa tankování, kterých je kolem 400 po celém světě.

 

Vodík a palivové články ale nenajdeme jen v autobusech a osobních vozech. The Linde Group je už řadu let s úspěchem používá i u manipulační techniky. Vodíkem poháněné vysokozdvižné vozy v hlavním distribučním středisku obchodní společnosti Wall-Mart v Ohiu byly původně plánovány jen jako zkušební projekt. Po úspěšném odzkoušení v roce 2006 se od roku 2008 tyto vozíky používají v běžném provozu. V rámci dlouhodobé spolupráce na dodávkách tekutého vodíku a plnicí technologie tam společnost Linde dosáhla více než 12 000 plnění. Přínosem inovační technologie není jen čistý vzduch při plnění a každodenním provozu. Výrobou vodíku také nevzniká CO₂, neboť při jeho výrobě se používá vodní energie.

Nejnovějším projektem se stala dodávka flotily přepravní techniky pro výrobní závod BMW ve Spartanburgu v Jižní Karolíně. Tam Linde nahradilo akumulátorové vysokozdvižné vozíky novými poháněnými palivovými články. Předností nových vozíků je nejen bezemisní provoz, ale také rychlost doplnění nádrží, které trvá jen 3 minuty, zatímco akumulátory vyžadují odstavení na 20 minut. Navíc nové vozíky s palivovými články neztrácejí během provozu výkon jako akumulátorové. Vodík se ve Spartanburgu získává z páry uvolněné při produkci chloridu sodného (soli kamenné) s pomocí elektrické energie dodávané výhradně z obnovitelných zdrojů. Základem úspěchu celého projektu se stalo využití iontového kompresoru od Linde.

 

Vodík lze získávat nejrůznějším způsobem, což je jeho další předností. V současné době se molekulární vodík H2 průmyslově vyrábí především parní přeměnou (reformingem) z fosilních paliv, především ze zemního plynu nebo nafty. Vodík také vzniká během petrochemických postupů jako je výroba etylenu a zplyňování uhlí.

Výroba elektrické energie pro trakční elektromotory pomocí palivových článků výraznou měrou redukuje produkci CO2 z celého cyklu získávání energie i v případě, že se vodík vyrábí z fosilních paliv. V porovnání s tradičními pohonnými hmotami je to asi o třetinu.

Dlouhodobým cílem Linde je udržitelný rozvoj. Odborníci The Linde Group proto pracují na vývoji technologií získávání vodíku ohleduplnějších vůči životnímu prostředí z obnovitelných zdrojů energie za použití ekologicky šetrných postupů. Zaměřují se při tom na oblasti jako jsou skládky odpadu, biomasa a řasy.

Biologové například svou pozornost zaměřují na cyanobakterie jako možnost získání vodíku pomocí fotosyntézy.

Specialisté společnosti Linde také vyvíjejí inovační postup spočívající v získávání vodíku z glycerinu, vedlejšího produktu různých výrobních procesů, především rafinace bionafty. Tato technologie Linde, nazývaná pyroreforming, zahrnuje rafinaci a krakování glycerinu ve dvoufázovém chemickém a tepelném procesu za vysokého tlaku a teplot. Vyrobený plynný vodík prochází řadou procesů a konečnou fází bude ekologicky získaný čistý vodík. Tato technologie už byla laboratorně ověřena a nyní Linde připravuje spuštění zkušebního provozu v německé Leuně.

Jinou "zelenou" technologií pro získávání vodíku, kterou technici Linde připravují, je jeho uvolňování při proměně biomasy v plyn. Také u této technologie Linde předpokládá brzké spuštění zkušebního provozu ve spolupráci s několika partnery.

Výroba vodíku je zajímavá i pro dodavatele elektrické energie. Umožní jim efektivnější využívání obnovitelných zdrojů dosud působících problémy nepravidelností činnosti některých zdrojů. Jde především o energii získávanou z větrných elektráren, u nichž by produkce vodíku pomocí elektrolýzy pomohla ke stabilizaci jejich dodávek do sítě. Dalším perspektivním zdrojem elektrické energie pro elektrolýzu mohou být atomové elektrárny, u nichž by výroba vodíku mohla umožnit alespoň částečnou regulaci výkonu dodávaného do sítě. Německá analýza naznačuje, že by se už v roce 2030 měly stát převažujícím zdrojem vodíku zpracování biomasy a využití energie větru.

Rovněž zásobování čerpacích stanic projde vývojem. V současné době se zásobují pomocí cisteren na kamionech. Ve druhé fázi by se měly rozšiřovat dodávky vodíku potrubím. Konečnou fázi by pak měla představovat regionální výroba (neboli on-site) s využitím té technologie, která bude pro daný region nejvýhodnější.

Pro zajímavost - veškerá současná světová produkce vodíku by postačovala na pohon 300 milionů aut s palivovými články, tedy asi 35 % celého vozového parku.