Pirmuoju serijinės gamybos automobiliu su vandenilio kuro elementais tapo dar 2013 metais debiutavęs „Hyundai ix35 FCEV“. 2015-aisiais „Toyota“ pristatė pirmosios kartos „Mirai“, o dar po metų pasirodė ir „Honda Clarity“.
Nuo pat pradžių ši technologija turėjo du aiškius pranašumus prieš baterijose sukaupta energija varomus elektromobilius: užpildyti vandenilio bakus trunka vos keletą minučių, o nuvažiuojamas atstumas nedaug skiriasi nuo vidaus degimo variklius turinčių automobilių.
Stringant reikiamos infrastruktūros plėtrai, automobilių gamintojai neskuba vystyti naujų projektų. 2021 metais „Honda“ nusprendė nutraukti „Clarity“ gamybą ir iki šiol nepristatė naujo modelio.
Liko dvi įmonės, tvirtai tikinčios šios technologijos perspektyva. Viena iš jų – „Hyundai“ – dar 2018 metais pristatė naująjį „Nexo“. Šis pakeitė pirmąjį ix35 FCEV. Nors automobilį iš esmės galima laikyti vandenilio kuro elementų technologijų demonstraciniu modeliu, per trejus metus bendrovei pavyko parduoti 1 000 egzempliorių.
2021 metais „Toyota“ pristatė antrosios kartos „Mirai“, nepriklausomus projektus tęsė „Mercedes-Benz“, BMW ir „Volkswagen“, tačiau iki šiol Vokietijos gamintojai apsiriboja prototipais. Vykstant transporto elektrifikacijai, firmos renkasi paprastesnį kelią – itin sparčiai tobulėja hibridinės pavaros ir netgi mažiausiuose miesto modeliuose paplito švelniojo hibrido sistemos.
Mažiau taršūs automobiliai tapo kaip niekada aktualūs, tačiau čia vėlgi išsiskiria „Hyundai“ ir „Toyota“ – vienintelės įmonės, siūlančios visų tipų elektrifikuotas jėgaines, įskaitant ir vandenilio kuro elementais varomus modelius.
Bakų užpildymas – greitas ir saugus
„Vilnius Tech“ ir Kauno technologijos universitetuose dėstantis docentas Jonas Vanagas įsitikinęs, kad automobiliai, kurių elektros motorams tiekiama energija gaunama kuro celėse, netolimoje ateityje gali rimtai konkuruoti su baterijose saugoma energija varomais elektromobiliais. Vienas esminių šios technologijos privalumų – vandenilis yra labiausiai paplitusi medžiaga visatoje. Telieka rasti veiksmingiausią jos išgavimo būdą.
„Vandenilį nebrangiai galime gauti iš gamtinių dujų, tačiau išsiskiria CO2, o tuomet tenka spręsti šių dujų saugojimo problemą. Elektrolizės būdas ekologiškas, bet brangesnis. Europoje skatinamas pastarasis metodas, nes tuo pat metu galima naudoti iš atsinaujinančių šaltinių gaunamą elektros energiją“, – aiškina mokslininkas.
Lyginant su energijos kaupimu baterijose, ryškus vandenilio kuro elementų technologijos pranašumas yra gerokai greitesnis atsargų papildymas. Net ir naudojant sparčiojo įkrovimo stoteles, įkrauti elektromobilio bateriją užtrunka maždaug 30 minučių, o vandenilio bakus galima užpildyti per 3–4 minutes. Šis skirtumas dar didesnis, jei baterija įkraunama prisijungus prie buitinio kištukinio lizdo ar sieninės stotelės.
„Iš pradžių buvo baiminamasi dėl bakų užpildymo saugumo, tačiau dabartinės technologijos apsaugo nuo nutekėjimo ir kito pobūdžio incidentų, net jeigu vartotojas ir padaro klaidą. Dabartinė vandenilio stotelių įranga užtikrina visiškai saugų naudojimą“, – vis dar gyvą mitą paneigia docentas.
Masinė gamyba sumažintų kainą
Specialiame automobilio bake telpa maždaug 5 kg suslėgto vandenilio. Savo tūriu tokie rezervuarai nesiskiria nuo įprastų degalų bakų – lengvojo automobilio vandenilio talpos tūris siekia apie 75 litrus.
Tokių atsargų užtenka mažiausiai 500 km atstumui nuvažiuoti, o ekonominės klasės elektromobilis viena įkrova gali įveikti maždaug 350 km. Naujos kartos modeliai, kaip antai „Hyundai Ioniq 5“ ar „Kia EV6“, nurieda didesnį atstumą, tačiau jų rodikliai nėra geresni nei vandenilinių automobilių.
„Be to, reikia turėti omenyje, kad, užpildžius standartinį vandenilio baką, 500 km galima nuvažiuoti su galingu automobiliu, pernelyg nežiūrint į energijos sąnaudas. Tuo metu elektromobiliu retai kada pavyks įveikti didžiausią gamintojo nurodomą atstumą“, – pagrindinį skirtumą įvardija docentas.
J. Vanago vertinimu, didžiausias vandenilio kuro elementais varomų automobilių trūkumas kol kas yra kaina. Modelis su vandenilio technologija atsieis mažiausiai 60 tūkst. eurų.
„Vandeniliniai automobiliai dar nėra gaminami masiškai. Kuomet prasidės serijinė gamyba dideliu mastu, kaina pastebimai susitrauks. Kol kas tokiems modeliams netgi nėra didelės rinkos. Manau, atsiradus reikiamai infrastruktūrai, per artimiausius penkerius metus jie pasirodys ir mūsų keliuose“, – įsitikinęs mokslininkas.
Šalutinis produktas – tik vandens garai
Automobiliai su vandenilio kuro elementais įprastiems elektromobiliams šiek tiek nusileidžia savo našumu. Įkrovus elektromobilio bateriją, daugiau nei 95 proc. joje sukauptos energijos virsta naudingu darbu, t. y. perduodama ratus sukančiam motorui. Tuo metu vandenilio kuro elementų sistemos našumas siekia apie 70 proc.
„Vandenilis leidžiamas per kuro celes ir taip gaminama elektra. Vykstant šiam procesui, maždaug 30 proc. sukauptos energijos virsta šiluma“, – komentuoja J. Vanagas.
Vis dėlto šiuo metu pati opiausia problema yra reikiamos infrastruktūros trūkumas. Vandenilio bakų užpildymo stotelių įrengimo kaina palaipsniui smunka, tačiau jis vis dar siekia apie 1 mln. eurų. Didžiausias vandenilio užpildymo stotelių tinklas kuriamas Kalifornijos valstijoje (JAV). Tam didelį dėmesį taip pat skiria Pietų Korėja, Japonija ir Vokietija, jas vejasi Kinija, o kitos šalys kol kas konservatyviai vertina šią technologiją.
„Prognozuojama, kad iki 2026 metų vandenilio užpildymo stotelės įrengimas kainuos 300–500 tūkst. eurų. O tai jau panašu į įprastos degalinės įrengimo kainą. Tuo pat metu bliūkšta ir vandenilio išgavimo kaina. Prieš 10 metų vienas kilogramas kainavo apie 16, o dabar – maždaug 6 eurus“, – apie progresą kalba J. Vanagas.
Mokslininkas pastebi, kad šiuo metu daugiausia dėmesio skiriama vandenilio kuro elementais varomo keleivinio ir krovininio transporto plėtrai. Technologija ypač pasiteisintų miestuose, nes vienintelis šalutinis produktas gaunant elektros energiją iš vandenilio – vandens garai.
Bandomieji projektai šiuo metu įgyvendinami Vokietijos miestuose, kuriuose jau važinėja vandeniliu varomi autobusai. Į tai aktyviai įsitraukia savivaldybėms bandomuosius autobusus pristatanti bendrovė „Hyundai“.
Užtikrintas pasirinkimas laukiant permainų
Prognozuojama, kad permainos per artimiausius pora metų įsibėgės, tačiau jų laukiant geriausia alternatyva, įprastiems automobiliams leidžianti mažinti degalų sąnaudas ir poveikį aplinkai, išlieka įvairaus tipo hibridai. Anot J. Vanago, kol kas stotelių tankis mūsų keliuose dar nėra pakankamai didelis, kad būtų galima svarstyti ir apie masinį perėjimą prie elektromobilių.
Keliaudamas populiariu užmiesčio maršrutu, vairuotojas gali patekti į situaciją, kai prie įkrovimo stotelės savo eilės laukti teks valandą ar netgi ilgiau. Tuo metu įkraunamieji hibridai leidžia mėgautis judėjimo laisve.
„Hibridinis automobilis kol kas suteikia didesnę ramybę. Keliaudamas gali būti tikras, kad neteks sustoti kažkur prie Šiaulių ar Kryžkalnio ir kelias valandas laukti techninės pagalbos, kuri padėtų pasiekti įkrovimo stotelę“, – konstatuoja pašnekovas.
Elektromobilių konstrukcija nėra idealiai pritaikyta ir šalto klimato šalims. J. Vanagas primena, jog žvarbią žiemos dieną baterijos charakteristikos prastėja – sumažėja maksimali jos talpa, energijos saugojimo ir perdavimo efektyvumas. Pastebimai sumenkus nuvažiuojamam atstumui, tenka dar atidžiau planuoti tolimesnes išvykas.