Samochód zasilany wodorem czy energią elektryczną

Samochód zasilany wodorem czy energią elektryczną z akumulatora? Jaka będzie przyszłość? 2021-01-25

Samochody elektryczne zasilane energią z akumulatora czy wodorem - jaka jest najbardziej zrównoważona strategia mobilności? Wiele osób zadaje sobie to pytanie. W poniższej publikacji oraz w rozmowie Pavla Šolca, Prezesa Zarządu Volkswagen Group Polska z Marcinem Korolcem, Prezesem Fundacji Promocji Pojazdów Elektrycznych przedstawiono jakie, zgodnie z obecnym stanem wiedzy, są decydujące zalety samochodów elektrycznych z akumulatorem trakcyjnym w porównaniu samochodami z ogniwami paliwowymi.

samochód zasilany wodorem czy energią elektryczną

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.

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.

hydrogen and electric drive

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).


Koncentrując się na rynku polskim o samochodach elektrycznych, infrastrukturze i środowisku rozmawiali Pavel Šolc, Prezes Zarządu Volkswagen Group Polska oraz Marcin Korolec, Prezes Fundacji Promocji Pojazdów Elektrycznych.

Pavel Solc: Panie Ministrze, od lat jest Pan związany z tematyką środowiska, samochodów elektrycznych oraz gospodarką. Dziś między innymi pełni Pan funkcję Prezesa Zarządu Fundacji Promocji Pojazdów Elektrycznych, przed laty był Pan Ministrem Środowiska oraz Wiceministrem Gospodarki. Wtedy jednak niewiele mówiono o samochodach elektrycznych, jak dziś Pan postrzega elektromobilność w Polsce? 

Marcin Korolec: Technologia zmienia się niezwykle szybko. Samochód elektryczny jest w pewnym sensie brakującym ogniwem olbrzymiej przemiany w kierunku zrównoważonego transportu. Samochody elektryczne doskonale wpisują się w rozwój energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych, bardzo dobrze łączą się z boomem, który obserwujemy w zakresie paneli fotowoltaicznych. Polska dziś nie jest jeszcze dużym rynkiem samochodów elektrycznych, jednak miesiąc w miesiąc obserwujemy imponujący wzrost ich sprzedaży, mimo iż w tym samym czasie cały rynek nowych samochodów notuje spadki spowodowane pandemią. Wymienię trzy rzeczy, które  zdecydowanie wpływają na wzrost popularności samochodów elektrycznych. Po pierwsze na rynku jest coraz więcej modeli, dając klientom po prostu większy wybór. Po drugie, sprzedaż liczona już w setkach tysięcy oraz przede wszystkim niższe koszty produkcji akumulatorów powodują, że ceny samochodów elektrycznych relatywnie maleją. Trzecia sprawa to infrastruktura, która się rozwija, choć w Polsce nie tak szybko, jak w innych krajach europejskich. W tym obszarze mamy okazję skorzystać z Funduszu Odbudowy i zdecydowanie przyspieszyć w najbliższych latach. 

Poruszył Pan wiele wątków i z pewnością elektromobilność wymaga kompleksowego podejścia, aby szybko się rozwinęła. Niektóre opracowania mówią o 50-cio procentowym udziale aut elektrycznych w sprzedaży w Europie za 10 lat. Jak na tym tle widzi Pan Polskę?

Bez wątpienia udział aut elektrycznych w 2030 roku będzie zdecydowanie większy niż dziś. Jeżeli korporacje i firmy będą w dalszym ciągu prezentować bardzo proekologiczne postawy, to być może udział samochodów elektrycznych przekroczy nawet 50%. Pamiętajmy też o drugiej części rynku, jaką są auta używane, importowane z Niemiec, Holandii, czy Francji. Tam samochody elektryczne w dużych ilościach już teraz wyjeżdżają z salonów, wiele z nich trafi za kilka lat do Polski. Patrząc na cały park samochodów i wszystkie pierwsze rejestracje w Polsce aut nowych i używanych, udział samochodów elektrycznych za 10 lat może nawet przekroczyć 50%.

Wspomniał Pan o cenie samochodów. W Europie Zachodniej dopłaty oferowane klientom do zakupu aut elektrycznych wyraźnie stymulują sprzedaż. W Polsce jednak wciąż czekamy na efektywny program dopłat.

Tym tematem jestem niestety rozczarowany. Rząd od miesięcy, a może nawet od lat obiecuje efektywny system dopłat do zakupu samochodów elektrycznych. Wiele wskazuje jednak na to, ze system ruszy niebawem w nowej odsłonie. Mam nadzieję, że przyniesie oczekiwaną, olbrzymią pozytywną zmianę, bo aktualnie Polska jest niechlubnym wyjątkiem na tle Europy bez odpowiedniego programu. W grudniu minionego roku premier zdecydował, że potrzebujemy zredukować emisje o 55% do 2030 roku. Dużą częścią tego planu jest ograniczenie emisji w transporcie, a do tego potrzebne są samochody elektryczne.

Miejmy nadzieję, że tak się stanie. Wiele w Polsce i Europie mówi się o strategii wodorowej, dziennikarze często łączą ją z rynkową ekspansją samochodów elektrycznych zasilanych wodorem. Jednak w polskiej ofercie jest dziś ponad sto samochodów elektrycznych (BEV oraz PHEV) i nie ma ani jednego auta zasilanego wodorem. Jak Pan postrzega temat wodoru w transporcie indywidualnym?

Mam dość negatywną opinię na temat wodoru. Nie chciałbym być niegrzeczny, ale odnoszę wrażenie, że wodór od zawsze był paliwem przyszłości i obawiam się, że tak pozostanie. Z kilku powodów. Analizując zapowiedzi producentów, w najbliższych latach na rynek trafi sporo ponad 100 kolejnych samochodów elektrycznych i tylko jeden, dwa, może trzy zasilane wodorem. Wniosek jest jasny, branża nie wierzy zbytnio w powodzenie tego typu samochodów. Pamiętajmy, że przemiana w motoryzacji ma na celu redukcję i dalej całkowite ograniczenie emisji CO2. W przypadku samochodów z ogniwami paliwowymi, potrzebny jest zielony wodór, wytwarzany na drodze elektrolizy. W mediach wiele mówi się o olbrzymiej produkcji wodoru w Polsce, jest to jednak szary wodór wytwarzany w procesie reformingu parowego. W procesach tych wykorzystywane są paliwa kopalne i emisyjność procesu jest bardzo wysoka. Gdy porównamy samochody zasilane zielonym wodorem i zieloną energią elektryczną, okazuje się, że te pierwsze są bardzo nieefektywne. Samochody zasilane wodorem potrzebują nawet trzy razy więcej energii niż te zasilane energią z akumulatorów. Z tego powodu nie widzę w przyszłości miejsca dla wodorowych samochodów pasażerskich. Niemniej jednak wodór w sektorze transportu jest potrzebny, np. do zasilania statków.

Co Pan zatem myśli o finansowym wsparciu zarówno budowy stacji ładowania jak i stacji tankowania wodorem z budżetu państwa, czy też z unijnych środków?

Moim zdaniem nie ma potrzeby rozwoju publicznej infrastruktury związanej z wodorem, bo jak wspomniałem, w indywidualnej mobilności ta technologia nie jest wystarczająco wydajna. Nie ma takich samochodów na drogach i nic nie wskazuje na to, aby się pojawiły. Zatem wsparcie finansowe stacji tankowania wodoru byłoby po prostu marnotrawstwem publicznych pieniędzy.

Wspomniał Pan, że ceny samochodów elektrycznych maleją. Jednocześnie, jak wynika z raportów, średnia cena samochodu sprzedanego w Polsce wzrosła w 2020 roku o ponad 10% w porównaniu z rokiem 2019. Jak Pan ocenia, czy mobilność będzie dla ludzi w najbliższych latach bardziej kosztowna czy bardziej przystępna?

Myślę, że ceny samochodów spalinowych w przyszłości będą dalej rosły ze względu na konieczność stosowania coraz bardziej zaawansowanych rozwiązań ograniczających emisję CO2. Z drugiej strony, o czym wspomniałem na początku, ceny samochodów elektrycznych maleją i będą maleć dalej. Jeżeli dodamy do tego boom na fotowoltaikę w Polsce i połączenie samochodu elektrycznego z darmowym ładowaniem w domu, to codzienne koszty eksploatacji zdecydowanie się zmniejszą. I to jest kierunek w którym zmierzamy. Ważne, aby powstały odpowiednie regulacje, które pozwolą w łatwy sposób instalować zarówno wallboxy jak i instalacje PV o większej mocy w domach wielorodzinnych i w apartamentowcach.

Panie Ministrze, bardzo dziękuję za rozmowę. Jako Grupa Volkswagen koncentrujemy się zdecydowanie na samochodach elektrycznych. Wierzymy, że indywidualna mobilność będzie dostępna dla wszystkich także w przyszłości, i że będzie ponadto bezemisyjna.

Dziękuję.

Powrót

Przeczytaj także

Na drodze do klimatycznej neutralności
Na drodze do klimatycznej neutralności

2021-02-17

"Kryzys klimatyczny jest największym wyzwaniem naszych czasów – powiedział Herbert Diess, Prezes Zarządu Koncernu Volkswagen."

...
Sprawdź więcej
Quisque sagittis interdum odio, in rutrum risus pharetra eu
Co Volkswagen robi dla klimatu?

2021-01-06

Kryzys klimatyczny jest jednym z największych wyzwań naszych czasów. Żeby zmniejszyć jego skutki należy ograniczyć efekt cieplarniany. Koncern Volkswagen zobowiązał się do realizacji c...

Sprawdź więcej