Wodorowe autobusy – zero emisji, dużo korzyści

Miasta coraz częściej przymierzają się do zakupów elektrycznych albo hybrydowych autobusów. I bardzo dobrze, bo trzeba przecież zmniejszać emisje zanieczyszczeń do powietrza i emisje CO2. Możliwe jednak, że w wkrótce po naszych miastach będą też jeździć zero-emisyjne wodorowe autobusy. Czy do nich będzie należała przyszłość komunikacji miejskiej?

Wodór + tlen = prąd + woda

Wodorowe autobusy działają na podobnej zasadzie jak wodorowe auta, o których pisaliśmy już wcześniej. Ale dla przypomnienia – takie pojazdy na swoich pokładach mają silniki elektryczne, które są zasilane prądem wytworzonym podczas elektro-chemicznego procesu wykorzystującego wodór. W wielkim uproszczeniu wodór (H2) łączy się tlenem (O) w ogniwie paliwowym, w którym powstaje woda (H2O) oraz energia elektryczna. Czyli żadnych pobocznych emisji zanieczyszczeń, które śmiertelnie szkodzą mieszkańcom miast na całym świecie. No a przede wszystkim żadnego dwutlenku węgla, którzy podgrzewa nam atmosferę.

Obecnie technologia jest już na dość zaawansowanym etapie i z powodzeniem może być stosowana w transporcie. Aby autobus mógł na swoim pokładzie korzystać z dobrodziejstw wodoru potrzebne jest ogniwo paliwowe, które ten wodór z pomocą tlenu przetworzy w prąd (a przy okazji wyemituje trochę pary wodnej). Takie autobusy nie wyróżniają się niczym szczególnym od zwykłych kopcących autobusów (poza naklejkami o tym, że jadą na wodorze), więc na poniższym obrazku możecie zobaczyć gdzie są poszczególne elementy tej technologii.

wodorowe autobusy technologia

Co wodorowe autobusy mają w środku? / Źródło: Golden Gate Bridge

Europa testuje wodorowe autobusy

Dzięki funduszom Unii Europejskiej można wdrażać wiele nowoczesnych technologii w zakresie transportu publicznego. Mogą to być biogazowe autobusy, elektryczne autobusy, ale także autobusy z ogniwami paliwowymi. Na przestrzeni ostatnich kilkunastu lat uruchomionych zostało kilka projektów sprawdzających jak w praktyce funkcjonują autobusy na wodór.

Jednym z pierwszych programów był CUTE uruchomiony już w 2001 roku, który później ewoluował w HyFLEET:CUTE. W ramach tych projektów na drogi w 7 krajach europejskich oraz w australijskim Perth i w Pekinie wyjechały 33 autobusy z ogniwami paliwowymi (Mercedesy Citaro oraz Many Lion’s City H). Dodatkowo 14 pojazdów spalających wodór bezpośrednio w silniku jeździło po Berlinie.

Najwięcej wodorowych autobusów wyjechało na ulice w ramach projektu CHIC, bo aż 56 takich pojazdów. Jeżdżą one w 7 europejskich miastach w Wielkiej Brytanii, Szwajcarii, Włoszech, Niemczech i Norwegii. Do tego projektu załapało się także 20 autobusów jeżdżących w kanadyjskim Whistler (o tym nieco później). Na mapce poniżej możecie zobaczyć dokładnie gdzie i jakie autobusy są testowane (jest też nasz Solaris).

wodorowe autobusy CHIC

Wodorowe autobusy w ramach projektu CHIC / Źródło: all-energy.co.uk

Kolejnym z europejskich programów jest High V.LO City, który wystartował w 2012 roku i potrwa do 2018 roku. W ramach tej inicjatywy sprawdzane są wodorowe autobusy od belgijskiego producenta Van Hool. 14 takich pojazdów kursuje w trzech europejskich miastach – belgijskiej Antwerpii, włoskim San Remo oraz szkockim Aberdeen.

Ameryka też robi testy

Ameryka Północna nie chce być gorsza od Europy i też może pochwalić się miastami, gdzie po ulicach mkną zero-emisyjne wodorowe autobusy. W 2013 roku na tym kontynencie jeździło łącznie 42 sztuk takich pojazdów – 20 sztuk w Whistler w Kanadzie, 13 autobusów od Van Hoola w San Francisco, 4 pojazdy typu ElDorado w Thousand Palms w Kalifornii, a także po 1 sztuce w takich miastach jak Birmingham, Flint, Newark i New Heaven.

wodorowe autobusy newflywer whistler

Wodorowy autobus New Flyer w kanadyjskim Whistler / Źródło: dennistt.net

Niestety, według raportu podsumowującego rezultaty użytkowania autobusów na wodór w sierpniu 2014 roku jeździło jedynie 19 autobusów. Kanadyjskie miasto Whistler, które uczestniczyło w projekcie CHIC i posiadało swego czasu największą flotę tego typu autobusów po 5 latach testowania zdecydowało się zrezygnować z tej technologii. Zamiast ekologicznych autobusów New Flyer od  kwietnia 2014 roku kursują tam znowu kopcące autobusy na ropę. Wygrały względy ekonomiczne, ale czy tylko takie są wnioski z testowania autobusów na wodór?

Cena czyni cuda

Jak wiadomo, gdy nie wiadomo o co chodzi, to chodzi o pieniądze. Nie inaczej było w przypadku Whistler.  Cena kilograma wodoru, który zawiera tyle samo energii, co galon benzyny (czyli na nasze ok. 3,78 litra) wynosiła w 2013 roku ok. 8 dolarów. W przeliczeniu to dwa razy tyle co ropa, więc rachunki są dość proste.

Do tego jeszcze dochodzi koszt ogniw paliwowych. Według analityków z International Council on Clean Transportation cena jednostkowa ogniw w autobusach wynosi 191-233 dolary za kilowat. Żeby konkurować z popularną obecnie technologią hybrydową musiałaby ona zejść do około 30 $/kW, czyli jeszcze sporo brakuje.

Trzeba brać jeszcze pod uwagę fakt, że koszt jednego autobusu na wodór to (po przeliczeniu) nawet 8 milionów złotych. Zwykłe diesle kosztują ok. 1,5 miliona złotych, a wariant hybrydowy to koszt ok. 2 milionów. Szacuje się, że gdyby zadziałał efekt skali i firmy musiałyby wyprodukować więcej takich pojazdów (przynajmniej 100), to cena by spadła przynajmniej o połowę. Obecnie bez dofinansowania nikt się nie zdecyduje na zakup tego typu autobusów.

Ponadto w przypadku amerykańskich doświadczeń problemy wystąpiły na poziomie technologicznym. Kilku dostawców na tamtejszym rynku zbankrutowało, co z kolei spowodowało braki w częściach zamiennych, a w przypadku konieczności zamawiania ich w Europie znacznie wydłużało czas naprawy.

Co więcej w USA producenci autobusów dopiero zaczynają oferować poszczególne modele w wariancie z ogniwami paliwowymi, podczas gdy w Europie nie ma problemu z ich dostępnością. Możemy wybierać spośród takich marek jak Mercedes, Van Hool, MAN no i oczywiście nasz polski Solaris. A co z pozytywnymi efektami?

Ponad 8 milionów kilometrów na wodorze

Dokładnie 8 352 195 kilometrów przejechały wodorowe autobusy w ramach projektu CHIC do końca sierpnia 2015 roku. Łącznie na drogach spędziły ponad 425 tys. godzin, a średnio każdy autobus jeździł prawie 8 tys. godzin. Do ich napędu zużyto ponad tysiąc ton wodoru – taka ilość odpowiada 4 milionom litrów oleju napędowego.

Co bardzo istotne zasięg takich autobusów wynosi nawet 400 km, co daje prawie 20 godzin jazdy dziennie. To bardzo dobre wyniki potwierdzające, że z powodzeniem można nimi zastąpić tradycyjnie zasilane autobusy i to nawet na trasach typu Bus Rapid Transit (takie szybkie autobusy mające na całej trasie wydzieloną jezdnię).

Okazuje się także, że choć technologia jest nowa, to takie autobusy wcale z tego powodu nie cierpią, to znaczy nie stoją w zajezdniach. Według danych z użytkowania takich pojazdów w Londynie na ogniwa paliwowe można zrzucić winę w przypadku ok. 20% awarii. Chyba nie tak źle. Co jeszcze dobrego z tego wynikło?

wodorowe autobusy mercedes citaro stuttgart

Wodorowy autobus Mercedes Citaro w Stuttgarcie / Źródło: chic-project.eu

Powietrze lubi wodorowe autobusy

To, że z rur wydechowych autobusów wydobywa się jedynie woda zamiast całej masy szkodliwych zanieczyszczeń powinniście już wiedzieć. Ale pewnie nie wiecie, że w porównaniu do starszej technologii stosowanej w ramach programu HyFLEET:CUTE wydajność autobusów stosujących ogniwa paliwowe wzrosła o ponad 50%. 12 metrowy autobus potrzebuje około 8 kilogramów wodoru, żeby przejechać 100 km (diesle spalają na tym dystansie 40 litrów ropy), a kiedyś autobusy wodorowe konsumowały go w ilościach od 18,4 do nawet 29,1 kg H2/100 km. Jest progres!

Patrząc na poziom redukcji emisji to w Kanadzie osiągnięto 65% obniżenie emisji CO2 (bo musieli dostarczać wodór z instalacji odległej o 1,8 tys. kilometrów – mało ekologiczny pomysł). Inny interesujący nas wskaźnik to tzw. „odcisk węglowy”, który zależy od tego w jakim stopniu dany kraj korzysta z zielonej energii. Wprawdzie w niektórych przypadkach mniej dwutlenku węgla (licząc od wydobycia do zużycia) emituje zwykły autobus na ropę, ale w przypadku Norwegii i Francji wskaźnik emisji jest nawet 15 razy mniejszy. A jeśli przy produkcji wodoru użyjemy odnawialnych źródeł (w Polsce może być z tym problem), to mamy super czyste i ekologiczne paliwo.

wodorowe autobusy emisje CO2

Emisja CO2 w zależności od sposobu wytwarzania wodoru / Źródło: Study for the Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking by Roland Berger

Jaka może być przyszłość wodorowych autobusów?

Jak to bywa z nowymi technologiami zmagają się czasem z większą ilością problemów. Aktualnie takim problemem do rozwiązania jest brak możliwości dokładnego pomiaru zużycia wodoru, ponieważ nie ma jeszcze na tyle dokładnych liczników, jak w przypadku paliw tradycyjnych. Ale prace wciąż trwają.

Za to wielkim plusem jest czas tankowania. O ile w przypadku autobusów elektrycznych pełne ładowanie w zajezdni trwa po kilka godzin, o tyle tankowanie wodoru trwa tylko 10 minut. Do Formuły 1 wprawdzie jeszcze daleko, ale to i tak bardzo dobry wynik.

Oddzielną kwestią jest dostępność wodoru. Wprawdzie mamy go pod dostatkiem w powietrzu, wodzie i wszędzie tam, gdzie występuje cząstka H2, ale potrzeba go jakoś wyprodukować (proces elektrolizy) i zmagazynować na potrzeby całej floty autobusowej, a nie tylko kilku pojazdów.

Tym zagadnieniem zajmuje się obecnie program UE nazwany NewBusFuel, w ramach którego współpracują ze sobą dostawcy stacji tankowania wodorem, producenci ogniw paliwowych oraz miejscy przewoźnicy. Do tej pory w miastach testujących tę technologię jeździło co najwyżej kilka sztuk autobusów na wodór, a potrzeba zwiększyć skalę do 50-200 pojazdów, żeby poprawić zarówno opłacalność jak i poziom redukcji emisji. Na efekty trzeba będzie jeszcze poczekać.

Jak widzicie jesteśmy dopiero na początku wodorowej drogi. Póki co jest jeszcze niewiele wdrożonych projektów bazujących na wodorowych autobusach, ale będzie ich na pewno coraz więcej – ostatnio władze Pekinu ogłosiły, że już w 2017 roku będzie u nich jeździło 100 takich autobusów, a Unia Europejska przewiduje, że do 2025 roku będzie kursować ponad 8 tysięcy takich pojazdów. My podejrzewamy, że za 10 lat technologia rozwinie się na tyle, że autobusy zasilane wodorem będą z powodzeniem konkurować z elektrykami zasilanymi z sieci, a może nawet z hybrydami. A my będziemy się cieszyć nowym taborem i czystszym powietrzem w miastach.

 

Źródła: HyFLEET:CUTE, CHIC, High V.LO City, CTTRANSIT, Scientific American, Dennis Tsang, NREL, All Energy, FCH

Zapisz

Zapisz

(Visited 1 049 times, 1 visits today)