Światowa motoryzacja wciąż poszukuje coraz lepszych i czystszych dla środowiska napędów. Absolutnym faworytem tej batalii są elektryczne auta wodorowe, których prekursorem jest seryjnie produkowana
Toyota Mirai. Czas rozwiać największe obawy i wątpliwości związane z tym typem napędu.
Jak działa silnik wodorowy w samochodzie?
Silnik wodorowy to tak naprawdę zespół napędowy, którego głównym paliwem jest oczywiście wodór – pierwiastek najliczniej występujący na Ziemi w formie naturalnej. W przypadku Toyoty Mirai napęd wodorowy wykorzystuje dodatkowo bardzo wydajną technologię hybrydową, która opiera się na współpracy ogniw paliwowych i silnika elektrycznego.
Wbrew obiegowej opinii zasada działania silnika wodorowego jest dość prosta. Energia elektryczna uzyskiwana za jego pośrednictwem powstaje bowiem w procesie znanym nam od ponad dwóch wieków, a jest nim odwrócona elektroliza wody. W największym skrócie:
- wypełniamy zbiorniki wodorem,
- wodór trafia do ogniw paliwowych,
- w ogniwach następuje reakcja polegająca na połączeniu jonów wodoru w anodzie z tlenem w katodzie,
- po połączeniu wodoru z powietrzem powstaje woda,
- przepływ elektronów pomiędzy elektrodami wytwarza energię elektryczną, napędzając silnik elektryczny i ładując akumulator.
Jak widać, efektem „ubocznym” tego procesu jest wyłącznie czysta woda, a samochód nie emituje żadnych spalin.
Co to jest ogniwo wodorowe?
Wodorowe ogniwa paliwowe to miejsce, w którym przebiega reakcja łączenia wodoru z tlenem, a w rezultacie przepływu elektronów powstaje energia elektryczna. W przypadku Toyoty Mirai ogniwa paliwowe są umieszczone pod maską samochodu, a wodór znajduje się aż w trzech zbiornikach, które mogą pomieścić łącznie do 5,6 kg tego gazu. Energia elektryczna z ogniw wodorowych jest magazynowana w baterii, a jej przepływem zarządza specjalna jednostka sterująca PCU znana już doskonale hybryd Toyoty.
Czy samochód na wodór jest bezpieczny?
Bezpieczeństwo w kontekście wodoru jako paliwa w motoryzacji to temat, który obrósł wieloma mitami niemającymi nic wspólnego z rzeczywistością. Często już samo określnie auta z napędem na wodór jako „elektrowni na kółkach” może przyczyniać się do wyciągania błędnych wniosków i zaciemniania obrazu całości. Najważniejsze jest jednak to, że zarówno zbiorniki wodoru, jak i sama technologia wytwarzania energii za pośrednictwem tego łatwopalnego gazu są całkowicie bezpieczne dla użytkowników dróg.
Oto kilka faktów na przykładzie Toyoty Mirai drugiej generacji, które potwierdzają najwyższy stopień bezpieczeństwa wodoru:
- Ewentualny samozapłon wodoru następuje w temperaturze wyższej nawet od benzyny czy oleju napędowego i wynosi aż 575 stopni Celsjusza.
- Wodór spala się w formie małego, wąskiego słupa ognia, co ogranicza jego szybkie rozprzestrzenianie się.
- Wodór jest 14 razy lżejszy od powietrza, co ułatwia jego ulatnianie się do atmosfery.
- Zbiorniki wodoru są wykonane z bardzo szczelnych materiałów kompozytowych o dużo większej wytrzymałości niż stal oraz posiadają zawory bezpieczeństwa w razie potrzeby utrzymujące wodór w środku.
- Wzmocniona konstrukcja nadwozia Toyoty Mirai oraz oddzielenie kabiny auta od zbiorników z wodorem eliminują jakikolwiek kontakt gazu z pasażerami.
- Podczas testów zbiorniki z wodorem pomyślnie przeszły ekstremalne próby uszkodzeń mechanicznych, na przykład strzelano do nich z broni palnej.
Czy samochód wodorowy można kupić w Polsce?
Tak, samochody wodorowe są dostępne na polskim rynku, a najlepszym tego przykładem jest Toyota Mirai zasilana wodorem. Aktualnie cena takiego auta nie jest niska, bo rozpoczyna się od około 300 tysięcy złotych, jednak duży wpływ na taki stan rzeczy ma oczywiście nowatorstwo tej technologii oraz koszty produkcji aut wykorzystujących ogniwa paliwowe.
Czy samochód wodorowy emituje jakieś spaliny?
Nie, samochód z napędem wodorowym nie emituje żadnych spalin, a jedynym efektem ubocznym reakcji chemicznej zachodzącej w układzie jest woda. Co więcej, Toyota Mirai drugiej generacji jest pierwszym pojazdem, który oczyszcza powietrze podczas jazdy. Dzięki specjalnym filtrom wyłapuje mikroskopijne cząstki stałe emitowane przez inne samochody. Dla porównania, jeżdżąc Toyotą Mirai przez 10 tysięcy kilometrów, oczyszczamy powietrze dla jednej osoby na cały rok.
Jak tankuje się samochód wodorowy?
Tankowanie samochodu na wodór jest nie tylko bardzo proste, ale także niezwykle szybkie i bezpieczne. W przypadku Toyoty Mirai wystarczy niespełna 5 minut, aby w całości wypełnić zbiorniki wodorem o łącznej pojemności 142,2 l. Na razie Polsce nie ma ani jednej stacji, która umożliwiałaby tankowanie wodoru, ale już do 2022 roku ma ich powstać 11, a do 2025 roku – 32.
Jaki jest koszt wodoru w Polsce?
Dopóki nie istnieje jeszcze infrastruktura umożliwiająca powszechną dystrybucję wodoru, określenie ceny tego gazu na potrzeby napędu do pojazdów może być jedynie szacunkowe. Porównując aktualne ceny wodoru na przykład w Niemczech, gdzie kilogram tego paliwa kosztuje poniżej 10 euro, można przypuszczać, że w Polsce zapłacilibyśmy około 40 złotych za kilogram wodoru. Zatankowanie zatem zbiorników w Toyocie Mirai do pełna (pojemność zbiorników 5,6 kg) wiązałoby się z kosztem w wysokości około 225 złotych, co jest wartością przybliżoną do auta zasilanego benzyną i spalaniu w okolicach 8 litrów na 100 km.
Ile pali samochód z napędem wodorowym?
Samochód wodorowy typu Toyota Mirai zużywa 0,84 kg wodoru na 100 km. Przy zbiornikach mieszczących w sumie 5,6 kg tego gazu daje to zasięg nawet do 650 km na jednym tankowaniu.
Czy samochód na wodór jest dynamiczny?
Napęd wodorowy wcale nie oznacza gorszych osiągów i ograniczonej dynamiki jazdy. Wręcz przeciwnie, na przykładzie Toyoty Mirai drugiej generacji możemy śmiało powiedzieć, że parametry te są dość imponujące. Zestaw ogniw paliwowych zastosowany w tym modelu daje moc 182 KM, co jest wynikiem o 10% lepszym od poprzedniej generacji auta. Dzięki temu Toyota Mirai zasilana wodorem przyspiesza od 0 do 100 km/h w 9 s, a w przedziale 40–70 km/h w 2,8 s. Maksymalna prędkość to z kolei 175 km/h.
