Poleg uporabe baterijskih električnih vozil v prometu vse več glasov dobiva tudi uporaba vodikovih gorivnih celic, ki manj kot v osebnih vozilih prednosti kaže v daljinskem tovornem prometu. A tudi v osebnih avtomobilih ima precej možnosti.
Kot je povedal BMW-jev podpredsednik za razvoj pogona na gorivne celice dr. Jürgen Guldner, se v zadnjem času tudi na političnem področju veliko govori o klimatskih spremembah in preprečevanju njihovih posledic, pri čemer veliko vlogo igra tudi elektrifikacija. Seveda gre predvsem za elektriko, pridobljeno iz obnovljivih sredstev, ki jih izkoriščajo vetrne, vodne in sončne elektrarne, s katero lahko neposredno napajamo baterijska električna vozila, ki so si tudi v BMW-jevem portfelju že pridobila svoje mesto.
Tam, kjer samo elektrika ni dovolj
Vendar pa ostaja dejstvo, da baterijska električna vozila ne bodo mogla izpolniti vseh zahtev, ki jih pred odločevalce postavlja sodobni promet, saj bodo bolj ali manj ostala omejena na urbani transport. V prometu namreč obstajajo aplikacije, za katere neposredna uporaba elektrike ni dobra rešitev ali pa je ta celo nemogoča, saj jih je težko elektrificirati.
Pri BMW-ju menijo, da bodo stroški proizvodnje vodika zaradi vse večje razširjenosti, saj bo potreben tudi v drugih segmentih prometa in industrije, v dobrem desetletju dovolj padli, da ga bodo lahko na črpalkah, če jih bo dovolj, ponudili za razumno ugodno ceno.
Gre predvsem za letala, ladje in tovornjake za transport na dolge proge, prav tako pa tudi za večje osebne avtomobile, prav tako pa tudi z avtomobile, ki jih uporabljajo ljudje, ki se veliko vozijo na dolge razdalje in jim dolgo polnjenje baterij ne ustreza ali pa v bližini preprosto nimajo ustrezne infrastrukture za polnjenje baterij.
In v tem primeru se kot rešitev za dekarbonizacijo prometa kaže uporaba vodika kot nosilca energije. Takšna rešitev sicer ni idealna, saj med uporabo vodika kot nosilca energije nujno pride do določenih energetskih izgub, ki nastanejo tako med njegovo proizvodnjo kot tudi skladiščenjem, prevozom in pretakanjem, a prinaša tudi vrsto prednosti, ki prevagajo potencialne izgube.
Vodik se namreč v nasprotju z elektriko laže shranjuje za dolga obdobja, tudi za več mesecev ali let, laže se ga transportira na dolge razdalje, tako v tekoči obliki v cisternah ali kot plin v plinovodih, prav tako pa se ga lahko tudi uporablja v tekočem ali plinastem agregatnem stanju. Ena od možnosti je, da bi vodik iz elektrike pridobivali tam, kjer je veliko sonca ali vetra, potem pa bi ga transportirali v Evropo. Na dolg rok namreč v Evropi ne bomo mogli na vzdržni način lokalno proizvesti vse energije, zato jo bomo morali uvažati, denimo iz severne Afrike, kjer je veliko sonca. In v tem primeru je vodik dober kandidat za nosilca energije.
Štirideset let izkušenj
Pri BMW poudarjajo, da imajo vel kot štirideset let izkušenj z razvojnem vodika kot sredstva za pogon vozil. Tekoči vodik so kot pogonsko sredstvo uporabili že v eksperimentalnem BMW-ju 520h leta 1979, prav tako pa tudi v BMW-ju 745h, ki so ga na ceste zapeljali leta 1984. Na razvoju vodika kot goriva za uporabo v motorjih na notranje zgorevanje so delali predvsem v začetku tega tisočletja, ko so ga preskusili v več eksperimentalnih avtomobilih, BMW-jih 750hL (1999), 745h (2001), H2R (2004) in hydrogen7 (2006). Vendar pa se je možnost uporabe vodika v motorjih na notranje zgorevanje izkazala za slepo ulico. Vzrok za to, kot pravi Guldner, je bil tudi v tem, da so tedaj uporabljali utekočinjeni vodik, ki zahteva zelo drago hranjenje pri zelo nizkih temperaturah, zelo zahtevno pa je tudi ravnanje z njim.
Pri BMW-ju hkratnega obstoja baterijskih električnih avtomobilov in avtomobilov z gorivnimi celicami ne vidijo kot tekmovanje, ampak kot dopolnitev ponudbe. Menijo, da imajo oboji prihodnost, saj nagovarjajo kupce z različnimi potrebami. Avtomobili s pogonom na gorivne celice bodo sutrezali kupcem, ki veliko potujejo, potrebujejo fleksibilnost ali pa nimajo neposrednega dostopa do elektrike za polnjenje baterij. Hkrati gorivne celice pridejo bolj do izraza v velikih avtomobilih.
Gorivne celice po drugi strani za proizvodnjo elektrike, ki poganja pogonske elektromotorje, uporabljajo vodik v plinastem stanju, ki omogoča ravnanje pri temperaturah okolja in ga že precej dobro obvladamo. Avtomobil z gorivnimi celicami je poleg tega v osnovi električni avtomobil, zato si lahko arhitekturo in veliko sestavnih delov deli z baterijskimi električnimi avtomobili, kar precej poceni stroške razvoja, proizvodnje in vzdrževanja.
Pri BMW-ju je zato dolgo časa hkrati potekal tudi razvoj gorivnih celic. Prve poskusne gorivne celice so razvili že leta 1997 in jih leta 1999 kot pomožno električno enoto vgradili v limuzino BMW 750hL. Leta 2013, ko so pri razvoju gorivnih celic začeli sodelovati s Toyoto, so predstavili prvo lastno eksperimentalno vozilo s pogonom na gorivne celice BMW 1st FCEV, ki mu je leta 2015 sledil BMW serije 5 GT z gorivnimi celicami. Konec lanskega leta je BMW končno predstavil podrobnosti o pogonu na gorivne celice, ki ga bodo do leta 2022 vgradili v maloserijski eksperimentalni avtomobil BMW i Hydrogen NEXT na osnovi križanca BMW X5, leta 2025 pa naj bi pripravili tudi prve serijske avtomobile s pogonom na gorivne celice za prodajo strankam.
Razlike v konceptih
Guldner je navedel tudi glavne razlike v uporabi vodika za napajanje motorja na notranje zgorevanje ali gorivnih celic na osnovi BMW-ja 745h iz leta 2001 in eksperimentalnega BMW-ja serije 5 GT. Ko govorimo o lokalni emisijah škodljivih plinov, so te v obeh primerih sicer ničelne, saj v procesu nastaja le vodna para, a tu se podobnosti takoj končajo. BMW 745h namreč poganja motor V12, ki ga poganja utekočinjeni vodik, BMW serije 5 GT pa plinasti vodik pod tlakom 70 megapaskalov. V prvem primeru gre za popolnoma mehanski pogonski sklop, v drugem pa za električnega. Razlike so tudi v izkoristku, ki je v prid gorivnim celicam. Motor na notranje zgorevanje namreč za pogon izkoristi le 20 do 30 odstotkov v vodiku shranjene energije, gorivne celice v kombinaciji z elektromotorji pa od 50 do 60 odstotkov.
Razvoj vodikove infrastrukture je zelo odvisen od posameznih držav. Nekatere jo hitro uvajajo, druge pa zelo zaostajajo. V desetletju ali naslednjem bi se lahko infrastruktura dovolj razširila, da bo z njo razumno poskrbljeno za uporabnike vodika v vozilih, ki jim bo zagotovljena oskrba tako v bližini domov kot tudi ob medkrajevnih cestah. Vodikovo infrastrukturo bodo uporabljali tudi tovornjaki in avtobusi, za katere so gorivne celice zelo verodostojno sredstvo, zato pri BMW-ju pričakujejo premik na tem področju.
A razlike so tudi v pogonskih sklopih BMW-ja serije 5 GT in BMW-ja i Hydrogen NEXT. V prvem gorivne celice proizvajajo elektriko z močjo 80 kilovatov, v drugem pa z močjo 125 kilovatov, prvemu za pogon služi električni pogon z močjo 160, drugemu pa z močjo 275 kilovatov, a kljub temu prvi s polno zalogo vodika prevozi do 400, drugo pa do 500 kilometrov. Napredek v učinkovitosti je torej očiten.
Prelomno leto 2025
Leta 2025 naj bi torej predvidoma h kupcem ceste zapeljal BMW-jev prvi serijski avtomobil s pogonom na gorivne celice, ki mu bo po letu 2030 predvidoma sledilo še več modelov, vendar pa so to za zdaj le načrti, ki so odvisni od marsičesa. Guldner je namreč povedal, da bo izvedba programa med drugim odvisna od sprejema prvega serijskega avtomobila na gorivne celice pri strankah in zahtev trga, poleg tega pa tudi od razpoložljivega na zeleni način pridobljenega vodika, njegove cene in stanja infrastrukture.