O autobusach wodorowych z roku na rok robi się głośniej. Wrocław, Poznań, Gdańsk, Piła – to tylko niektóre z dużych i mniejszych polskich miast, które decydują się na włączenie autobusów wodorowych do niskoemisyjnych flot transportu publicznego. Przyjrzyjmy się możliwościom jakie daje zastosowanie wodoru jako paliwa w środkach komunikacji miejskiej.
Na przestrzeni lat 1990-2018 większość sektorów unijnej gospodarki notowała znaczący i regularny spadek emisji GHG. Wśród nich w szczególności produkcja energii elektrycznej (-497 mln t CO2e), przemysł wytwórczy (-248 mln t CO2e) oraz paliwa w sektorze mieszkalnym (- 134 mln t CO2e)[1]. Do sektorów tych z całą pewnością nie należy transport, w przypadku którego mieliśmy do czynienia ze stałym wzrostem generowanych emisji.
Znaczącą rolę w transformacji dotychczasowych modeli transportowych i obniżeniu zanieczyszczeń będzie mieć wodór, który wykazuje wyższy potencjał w transporcie długodystansowym, ciężarowym i autobusowym niż pojazdy BEV ze względu na krótsze tankowanie i dłuższe zasięgi.
Wodór jako paliwo w autobusach – zalety
Wodór jako paliwo w miejskim transporcie autobusowym przejawia szereg przewag nad dostępnymi alternatywami. Dlatego, z roku na rok rośnie zainteresowanie włączeniem autobusów wodorowych do flot komunikacji w miastach.
Jakie to zalety?
Wysoka wydajność
Średni zasięg autobusów na wodorowe ogniwa paliwowe (FCEV) może przekraczać 350-400 km na pełnym tankowaniu, co przekłada się na zwiększenie efektywności pojazdów i zmniejszenie częstotliwości tankowania. Dla porównania, średni zasięg autobusu BEV to ok. 250 km. Przy czym, w zależności od modelu i producenta, wartość ta może być odpowiednio wyższa.
Krótki czas tankowania
Kluczową przewagą autobusów wodorowych jest krótki czas pełnego tankowania, który wynosi średnio 15 min. Czas ładowania autobusów bateryjnych jest dłuższy. W zależności od metody może wynosić 3-5 godzin, przy użyciu ładowarki typu plug-in lub ok. 1 godziny w przypadku wykorzystania pantografu.
Zeroemisyjność i ekologiczny charakter
Przy uwzględnieniu wykorzystania wyłącznie wodoru zeroemisyjnego, eksploatacja autobusów FCEV nie jest obarczona emisją na żadnym etapie, a produktami spalania są wyłącznie woda i ciepło. Eksperci szacują, że w ten sposób autobus wodorowy w 12-letnim cyklu życia oszczędza nawet do 800 t emisji CO₂ w porównaniu z pojazdem spalinowym. Kluczowe dla określenia zeroemisyjności autobusów bateryjnych jest z kolei źródło energii elektrycznej wykorzystanej do ich ładowania.
Redukcja hałasu
Podobnie jak w przypadku autobusów BEV, dużym walorem autobusów na wodór jest niski poziom hałasu w trakcie jazdy i postoju. Wbrew pozorom, dyskomfort jaki odczuwamy przy nasilonym hałasie wpływa nie tylko na prawidłowe funkcjonowanie narządu słuchu, ale i całego organizmu – zarówno pod kątem fizjologicznym, jak i zdrowia psychicznego. Elektromobilność w środkach komunikacji miejskiej oznacza więc nie tylko obniżenie emisji, ale i zwiększenie komfortu codziennego życia.
Autobus wodorowy – jak działa?
No właśnie – elektromobilność. Często zapominamy, że autobusy na wodorowe ogniwa paliwowe to także pojazdy elektryczne. Ogniwa paliwowe, ulokowane najczęściej na dachu pojazdu, działają na podstawie odwróconej elektrolizy, generując prąd w trakcie jego użytkowania.
Do ogniwa paliwowego dostarczany jest wodór ze zbiorników zamontowanych w pojeździe oraz tlen z powietrza. Te, następnie wchodzą w reakcję chemiczną, w wyniku której wytwarzana jest energia oraz para wodna. Prąd następnie kierowany jest do napędu oraz do baterii. Jej zadaniem jest wsparcie ogniw paliwowych w momentach zwiększonego zapotrzebowania na energię. Dodatkowo, energia do baterii może być dostarczana poprzez rekuperację z procesu hamowania.
Jedynymi produktami ubocznymi reakcji są ciepło i woda, która usuwana jest na zewnętrz pojazdu. Dzięki temu, mamy do czynienia z transportem pozbawionym emisji.
Czy autobusy na wodór są bezpieczne?
Obawa o bezpieczeństwo użytkowania pojazdów wodorowych jest nadal aktualna, mimo że na drogach w Europie sprawują się od dłuższego czasu. Oczywiście, bez względu na to czy mamy do czynienia z pojazdem wodorowym, spalinowym czy elektrycznym zawsze istnieje ryzyko wystąpienia awarii wynikającej z usterki, dysfunkcji systemu lub kolizji. Kluczowe jest, by takie przypadki przewidywać już w momencie projektowania pojazdu.
Użytkowanie autobusów wodorowych jest bezpieczne przede wszystkim ze względu na projektowanie systemów w sposób, który ma zapobiegać wyciekom gazu i ryzyku zapłonu w trakcie zderzenia.
Co istotne, same właściwości wodoru sprawiają, że w określonych przypadkach może być bezpieczniejszy niż dobrze nam znane i powszechnie stosowane paliwa konwencjonalne. Wodór jest 14-krotnie lżejszy od powietrza, a więc w momencie wycieku szybko unosi się w powietrzu (w otwartej przestrzeni), zmniejszając ryzyko zapłonu. Wodór charakteryzuje również wysoka temperatura samozapłonu w powietrzu (585°C). Pod względem bezpieczeństwa jest to znaczący atut, gdyż przy tak wysokiej temperaturze trudniej o inicjację procesu spalania wodoru z powietrzem bez udziału dodatkowego katalizatora. Dla porównania, temperatura samozapłonu benzyny wynosi ok. 215°C[2]. W przeciwieństwie do niej, wodór nie tworzy także ryzyka powstania i zapłonu kałuży pod pojazdem w wyniku wycieku.
Wodorowe autobusy miejskie – cele regulacji
Nie bez powodu uwaga decydentów politycznych w Europie w pierwszej kolejności skupiona jest na wdrożeniu wodoru w transporcie miejskim. Także w Polsce przewiduje się budowę infrastruktury oraz zapewnienie udziału zeroemisyjnych autobusów we flotach przedsiębiorstw komunikacji miejskiej.
W tekście ujednoliconym ustawy o elektromobilności i paliwach alternatywnych wskazano, iż jednostki samorządu terytorialnego, z wyłączeniem gmin i powiatów, których liczba mieszkańców nie przekracza 50 000, od 2028 r. muszą zapewnić udział autobusów zeroemisyjnych lub napędzanych biometanem we flocie użytkowanych pojazdów wynoszący co najmniej 30%. Według Polskiej Strategii Wodorowej do 2025 r. w Polsce ma jeździć co najmniej 500 autobusów FCEV, a po 2030 r. ich liczba ma wzrosnąć do 2000 egzemplarzy.
Polska posiada jedną z trzech największych flot autobusowych spośród wszystkich państw europejskich. Z tego, jeszcze w 2019 r. zarejestrowanych było 12 231 autobusów miejskich[3]. Wówczas, ok. 88% stanowiły pojazdy z silnikiem Diesla, a na terenie kraju nie funkcjonował ani jeden autobus na wodorowe ogniwa paliwowe.
Na przestrzeni ostatnich trzech lat obserwujemy znaczny wzrost zainteresowania czystymi technologiami w transporcie miejskim. Jedną z przyczyn są dotacje na zakup autobusów wodorowych dla polskich miast.
Hub transportowy – ekologiczny wodór dla autobusów miejskich
Kluczowe dla wprowadzenia autobusów wodorowych i zwiększenia ich liczby na ulicach polskich miast jest zapewnienie stabilnych dostaw paliwa wodorowego po konkurencyjnych cenach. Istotne jest także samo źródło pochodzenia wodoru. Celem UE jest stosowanie nisko- a przede wszystkim zeroemisyjnego wodoru, czyli wytwarzanego w procesie elektrolizy z udziałem energii ze źródeł odnawialnych. Wodór produkowany w ten sposób jest gwarantem dekarbonizacji na wszystkich etapach eksploatacji.
Rozwiązaniem, które integruje produkcję wodoru z OZE, jego magazynowanie i dystrybucję jest hub wodorowy.
Wodorowy hub transportowy jest rozwiązaniem pełnowymiarowym, które umożliwi wytwarzanie wodoru on-site, zapewniając stałe dostawy paliwa wodorowego flotom autobusów miejskich. To lokalny ekosystem, który umożliwia pozyskiwanie zielonego wodoru w korzystnej cenie, eliminując konieczność dostaw paliwa z zewnątrz.
W SES Hydrogen Energy dostrzegamy ogromny potencjał tego rozwiązania, dlatego realizujemy koncepcje hubów wodorowych skierowane do zastosowań transportowych. Modelujemy najbardziej efektywne konfiguracje, uwzględniając zapotrzebowanie oraz źródła energii w zależności od wybranej struktury hubu tak, aby już dziś dostarczać zielone paliwo wodorowe w opłacalny sposób.
Dowiedz się więcej o koncepcji hubów wodorowych
[1] European Environment Agency (EEA)
[2] : ISO/TR 15916:2015 (E)
[3] Główny Urząd Statystyczny
