Samochód zasilany wodorem czy energią elektryczną z akumulatora? Jaka będzie przyszłość?

Zmiany klimatyczne i restrykcyjne normy dotyczące emisji CO2 powodują, że przejście z samochodów spalinowych na elektryczne jest nieuniknione. Kluczowe pytanie w branży motoryzacyjnej brzmi: czy powinniśmy polegać na akumulatorze jako nośniku energii, czy na wodorze? A może należy promować oba rozwiązania w tym samym stopniu?

Samochody zasilane wodorem oczyma naukowców.

Eksperci i naukowcy w większości są zgodni w tej kwestii, wyraźnie widać to w ostatnich badaniach i raportach. Na przykład Niemieckie Ministerstwo Środowiska zakłada, że wodór i paliwa syntetyczne, tzw. e-paliwa, pozostaną droższe niż napęd elektryczny, gdyż do ich produkcji potrzeba więcej energii. Inicjatywa Agora Verkehrswende (transformacja ruchu) wskazuje również, że wodór i e-paliwa nie są ekologicznie racjonalne bez wykorzystania w 100% odnawialnych źródeł energii. Zdaniem Instytutu Fraunhofera paliwa syntetyczne i wodór w połączeniu z ogniwami paliwowymi odegrają istotną rolę – ale raczej nie w sektorze samochodów osobowych, a w ruchu dalekobieżnym, ciężkim, a także w transporcie kolejowym, lotniczym i morskim. Te obszary transportu zostaną przekształcone dopiero w późniejszych fazach przemian energetycznych, tj. po roku 2030 i będą ściśle powiązane z ekspansją energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych.

Samochody elektryczne i wodorowe – trendy rynkowe w Polsce i na świecie

W ostatnich latach obserwujemy dynamiczny wzrost liczby rejestracji samochodów elektrycznych na całym świecie, w tym także w Polsce. Według danych Polskiego Stowarzyszenia Paliw Alternatywnych, na koniec 2023 roku w Polsce zarejestrowanych było ponad 40 tysięcy samochodów elektrycznych (BEV), podczas gdy liczba aut wodorowych nadal pozostaje symboliczna. Globalnie liderami w rozwoju elektromobilności są Chiny, Stany Zjednoczone i kraje Europy Zachodniej. Wodór natomiast znajduje zastosowanie głównie w transporcie ciężkim, autobusach oraz w przemyśle, gdzie jego potencjał jest znacznie większy niż w przypadku samochodów osobowych.

W rzeczywistości technologia ogniw paliwowych na bazie wodoru ma jedną zasadniczą wadę: jest nieefektywna – zarówno pod względem wydajności, jak i kosztów eksploatacji. Potwierdza to szczegółowe badanie Horváth&Partners, w którym porównano oba rodzaje napędu samochodów elektrycznych z punktu widzenia użytkownika.

Raport „Przemysł Samochodowy 2035 – Prognozy na Przyszłość” przygotowany przez firmę doradczą Horváth&Partners szczegółowo analizuje, czy w przyszłości większą popularność zyskają samochody elektryczne wyposażone w akumulator, czy zasilane wodorem. Raport przez ponad sześć miesięcy przygotowywało 80 ekspertów.

„Głównym powodem naszych badań był fakt, że Horváth&Partners ma wielu klientów będących dostawcami dla branży motoryzacyjnej. Oczywiście chcą oni wiedzieć, czego w ciągu kolejnych 10-15 lat mają się spodziewać” – wyjaśnia szef badania Dietmar Voggenreiter.

Które rozwiązanie jest więc bardziej wydajne i opłacalne pod względem eksploatacji?

W wypadku samochodów wyposażonych w akumulator, straty energii podczas przesyłu wynoszą 8 procent, zanim energia trafi do samochodowego akumulatora. Podczas przemiany energii elektrycznej w silniku traci się kolejne 18 procent. Oznacza to, że efektywność auta z akumulatorem wynosi od 70 do 80 procent, zależnie od modelu.

W samochodach napędzanych wodorem straty są znacznie większe: 45 procent energii zostaje utraconej już podczas pozyskiwania wodoru w procesie elektrolizy. Z pozostałych 55 procent pierwotnej energii, kolejne 55 procent znika w czasie zamiany wodoru na energię elektryczną w samochodzie. Efektywność układu napędowego w pojeździe zasilanym wodorem wynosi więc, w zależności od modelu, od 25 do 35 procent.

Oznacza to, że samochód  na wodór potrzebuje od dwóch do trzech razy więcej energii elektrycznej na pokonanie tej samej odległości niż samochód wyposażony w akumulator. Deficytowej, zielonej energii należy używać tak wydajnie, jak to tylko możliwe. Zatem wodór byłby poważnym błędem dla samochodów osobowych.

„Nie” dla osobowych samochodów wodorowych, „tak” dla wodoru.

Wodór mimo wszystko ma bardzo obiecujące perspektywy, ale nie dla samochodów osobowych. Autorzy badania konkludują, że inwestycje powinny raczej koncentrować się na innych obszarach, w których mają sens ekologiczny i ekonomiczny.

„Uważamy, że wprowadzenie zielonego wodoru do zastosowań, w których naprawdę może się ugruntować w dłuższej perspektywie, ma ogromny potencjał. Przede wszystkim w przemyśle, ale także w transporcie ciężkim, morskim i lotnictwie” – mówi Frank Klose, współautor opracowania.

Biorąc pod uwagę bilans dla środowiska, wszystko przemawia za samochodem elektrycznym wyposażonym w akumulatory. Technologia jest dojrzała i gotowa na masowy rynek. Liczba modeli stale rośnie. Eksploatacja nie jest droga. Większe samochody elektryczne są już na poziomie cenowym porównywalnych modeli spalinowych. Natomiast samochód wodorowy pozostanie droższy ze względu na złożoną technologię i wyższe koszty eksploatacji. Kierowcy płacą w Niemczech od 9 do 12 euro (od 40 do 55 zł) za przejechanie 100 kilometrów samochodem zasilanym wodorem. Ten sam dystans samochodem z akumulatorem można pokonać 3 a nawet 4 razy taniej ładując samochód w domu. A dalekie podróże? Nie są już problemem. Dzięki nowej generacji samochodów elektrycznych zasięg wzrósł do 400-600 kilometrów, a czas ładowania zdecydowanie się skrócił.

Priorytet, czyli zrównoważony rozwój.

Wniosek jest jasny: w przypadku samochodu osobowego wszystko przemawia na korzyść rozwiązania wykorzystującego energię zgormadzoną w akumulatorze.

„Żadna gospodarka działająca zgodnie z wymogami zrównoważonego rozwoju nie może sobie pozwolić na to, by wykorzystywać dwa razy więcej odnawialnej energii do napędu aut wodorowych, zamiast użyć po prostu aut elektrycznych z akumulatorem.” – stwierdza dyrektor badań Dietmar Voggenreiter.

Analizy rynkowe pokazują, że podobnego zdania jest wielu producentów oraz kierowcy. Według raportu Polskiego Stowarzyszenia Paliw Alternatywnych na koniec 2020 roku w Polsce oferowane były 42 samochody elektryczne z akumulatorem (nie uwzględniając poszczególnych wersji danego modelu) i ani jednego auta na wodór. Według informacji SAMAR, na koniec minionego roku w Polsce zarejestrowanych było niemal 10 tysięcy samochodów elektrycznych (BEV) i zaledwie jeden samochód zasilany ogniwami paliwowymi (FCEV).

Źródło: Volkswagen Group Polska