• Samochody Wodorowe

    Pierwsza stacja tankowania wodoru w Polsce

    Po wodór nie trzeba już jeździć do… Berlina. Dotychczas tam znajdowała się najbliższa stacja tankowania tego paliwa. Teraz zbiorniki na wodór można uzupełnić także w Warszawie przy ul. Łubinowej 4. Niestety, pierwsza „stacja wodorowa” w Polsce to prowizoryczne rozwiązanie do czasu stworzenia ogólnodostępnych punktów tankowania.

    Stacja tankowania wodoru wybudowana przy ul. Łubinowej nie sprawdzi się na dłuższą metę, bo ma bardzo ograniczoną przepustowość – w ciągu godziny można na niej zatankować tylko cztery samochody. Jest to ograniczenie wynikające z „mobilnego” charakteru punktu i faktu, że pomiędzy tankowaniami musi upłynąć 20 minut potrzebnych na wyrównanie ciśnień. Proces uzupełniania wodoru w zbiornikach wymaga wytworzenia ciśnienia na poziomie ok. 700 barów.

     

    Wodorowa flota

    Jest jeszcze jeden „haczyk”. To prywatna stacja Telewizji Polsat. Jej wybudowanie sfinansował jeden z najbogatszych Polaków i zarazem właściciel Polsatu – Zygmunt Solorz-Żak. Nikogo nie powinno więc dziwić, że pierwszy w Polsce punkt tankowania wodoru znajduje się pod siedzibą Cyfrowego Polsatu na warszawskim Targówku. Pracownicy telewizji będą z niego korzystać do uzupełniania zbiorników w swoich nowych autach służbowych – toyotach mirai i hyundaiach nexo.

    Na razie we flocie pojawiły się działające na zasadzie mikroelektrowni toyoty. 5,6 kg wodoru zgormadzonego w ich zbiornikach pozwala na przejechanie ok. 650 km. Sam proces tankowania jest podobny do uzupełniania butli z gazem LPG (ale wymaga innych warunków i ciśnienia), a w wyniku reakcji zachodzących w ogniwie wodór jest zamieniany na energię elektryczną i… wodę.

     

     

    Czy wodór to dobry kierunek?

    Sceptycy wskazują jednak, że wodór to ślepa uliczka, bo choć uzupełnienie zbiorników zajmuje znacznie mniej czasu niż naładowanie akumulatorów, to sam proces wytworzenia wodoru jest niezwykle energochłonny. Lotos donosi, że do wyprodukowania 1 kg wodoru w procesie elektrolizy potrzebne jest od 55 do 70 kWh energii, a to odpowiada pojemnościom baterii dzisiejszych kompaktowych samochodów elektrycznych (czyli ok. 250-350 km zasięgu).

    Z tego też powodu, stacje tankowania wodoru raczej nie zaczną pojawiać się masowo, jeśli w ogóle będą powstawać w Polsce. Jeden ogólnodostępny punkt uzupełniania wodoru obiecały nam w zeszłym roku Toyota Motor Poland i Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo S.A. Kiedy dokładnie powstanie? Tego nie wiadomo, ale lepiej, żeby firmy obmyśliły do tego czasu, jak rozwiązać problem przymarzających do auta pistoletów (odnotowano takie zdarzenia na Łubinowej) i jak „ujarzmić” wodór, który lubi ulatywać ze zbiorników.

  • Motoryzacja

    Silniki na wodór

    Ta ostatnia wada jest szczególnie niekorzystna, biorąc pod uwagę zmieniający się klimat naszej planety na skutek tzw. „efektu cieplarnianego”, którego przyczyną jest emisja produktów spalania do atmosfery. Wobec tego paliwo, którego użycie nie wiązało by się z emisją szkodliwych substancji, powinno być składnikiem ziemskiej atmosfery. Jest nim niewątpliwie woda. Znane są próby na prototypach samochodów osobowych napędzanych wodorem, takie badania prowadzi między innymi firma Mercedes – Benz. Przy tworzeniu silnika napędzanego wodorem należy wziąć pod uwagę że jest to paliwo bardzo wybuchowe, a to czy mieszanka w cylindrze silnika zapali się w dużej mierze nie zależy od udziału wodoru, lecz od  odpowiedniej jakości mieszanki. Do zapłonu potrzeba jest wyraźnie mniej energii  jak w silnikach zasilanych tradycyjnym paliwem, ale istnieje też druga strona medalu, gorący wydech lub gorące spaliny mogą być przyczyną przedwczesnego lub zbyt późnego zapłonu, co w konsekwencji prowadzi do obniżenia mocy oraz obciążenia cieplnego elementów silnika. Zjawisko to może narastać przy dużym obciążeniu np. przy przyspieszaniu. W prototypach do walki z tym niekorzystnym zjawiskiem stosowano chłodzenie przez natryskiwanie chłodnej wody. Zdolność do spalania stukowego jest w większym stopniu niż przy silnikach zasilanych benzyną uzależniona od składu mieszanki. Z powodu większej gęstości wodór wypiera przy tworzeniu mieszanki więcej powietrza jak ropo-pochodne paliwa. Konsekwencją jest uwzględnienie przy ustalaniu stosunku stechiometrycznego mieszanki  około 30% strat przy napełnieniu.

    Jako idealne rozwiązanie przy tego typu paliwach, wydaje się być wtrysk bezpośredni paliwa i wewnętrzne tworzenie mieszanki. Dotychczas  w pojazdach prototypowych stosowano zewnętrzne tworzenie mieszanki. To znaczy: wodór wraz z powietrzem, którego ilość regulowana jest przez zawór sterujący trafiał do kolektora ssącego gdzie podobnie jak w silnikach benzynowych  powstaje mieszanka , która jest zasysana przy otwartych zaworach podczas suwu ssania. Do korzyści tego rozwiązania należy zaliczyć prostotę, do wad straty mocy i momentu obrotowego. Wracając do wewnętrznego tworzenia mieszanki, ponieważ wodór posiada ograniczoną wartość kaloryczną, aby uzyskać odpowiednią moc należy wtrysnąć do cylindra większą ilość paliwa. W tym celu należy schłodzić wodór do temperatury – 253° C co stanowi, że rozwiązanie takie jest wielce kosztowne a przy tym na ciężką  próbę wystawione są elementy układu zasilania, które muszą być niezawodne w takiej ekstremalnej temperaturze, poddawane dodatkowo wysokiemu ciśnieniu (np. pompa paliwa) i kawitacji mocno schłodzonego wodoru. Pojawia się również problem izolowania zbiornika podczas tankowania.

    Zalety ze spalania wodoru wydają się oczywiste jest to paliwo bardzo tanie  i przyjazne dla środowiska. Wydaje się więc idealnym. Niestety do atmosfery mogą  wydostawać się również szkodliwe dla środowiska tlenki azotu. Aby wyeliminować szkodliwe tlenki należy doprowadzać do spalania mieszankę ubogą o współczynniku nadmiaru powietrza wynoszącym  od 2,5 do 4 wtedy emisja szkodliwych związków spada prawie do zera.

    Oprócz problemów konstrukcyjnych rozwiązanie takie jest drogie, ponieważ oprócz wymienionych wcześniej powodów, wydatkowane jest dużo energii do chłodzenia paliwa.