V začetku oktobra nam je Toyota na dogodku v Londonu in njegovi okolici predstavila svoj pogled na prihodnost družbe, v kateri bo pomembno vlogo igral vodik, kot energent, ki premošča predvsem pomanjkljivosti električnih baterij.
Kot so poudarili v začetku, se bo treba do leta 2050 soočiti s šestimi pomembnimi izzivi. Prvi so ogljično nevtralni izpusti avtomobilov, drugi ogljično nevtralni življenjski ciklus avtomobilov, tretji ogljično nevtralna industrijska proizvodnja, četrti zmanjšanje in optimizacija uporabe vode, peti vzpostavitev učinkovitega kroga reciklaže, šesti pa vzpostavitev družbe, ki bo delovala v harmoniji z naravo.
Primer samozadostne enote je katamaran Energy Observer, ki pluje s pomočjo togih jader, elektrike iz sončnih celic, energije valovanja ali energije, ki jo proizvedejo gorivne celice. Odvečno elektriko s katalitsko elektrolizo morske vode pretvarja v vodik, ki ga shranjuje v posode na krovu in porabi, ko ni drugega vira energije.
V tem času bomo morali emisije ogljikovega dioksida spustiti za devetdeset odstotkov v primerjavi z letom 2010, kar bi lahko dosegli z intenzivno elektrifikacijo in uporabo vodika, kot alternative današnjim virom energije. V okviru teh načrtov bodo že do leta 2030 morali prodati več kot 5,5 milijona elektrificiranih avtomobilov, med katerih bo dober milijon vozil z ničelnimi lokalnimi izpusti, se pravi baterijskih in avtomobilov s pogonom na gorivne celice. V vsakem primeru bo prehod postopen in ga bodo izvedli s kombinacijo električnih avtomobilov za osebno mobilnost na kratkih razdaljah, hibridov, priključnih hibridov in avtomobilov z gorivnimi celicami za osebno mobilnost na daljših razdaljah ter gorivnih celic za gospodarska vozila in industrijske aplikacije, kakršni so denimo viličarji, ki jih oddelek Toyota Material Handling že ponuja zainteresiranim kupcem.
A tokrat je bil poudarek predvsem na avtomobilih s pogonom na gorivne celice, ki jih pri Toyoti zastopa mirai, ki pravkar vstopa v svojo drugo generacijo. Mirai je sicer plod razvoja, ki pri Toyoti sega v leto 1992. Prvo prototipno toyoto RAV so s celicami opremili leta 1996. leta 2002 so v ZDA in na Japonskem izvedli prvo omejeno prodajo vozil na gorivne celice, leta 2008 pa so močno popravili doseg in sposobnost hladnega zagona gorivnih celic. Leta 2013 so na avtomobilskem salonu predstavili študijo limuzine s pogonom na gorivne celice, ki je leta 2014 postala toyota mirai prve generacije in je šla v prosto prodajo na Japonskem. Leta 2015 je sledil začetek prodaje v ZDA in Evropi. Do danes so po vsem svetu prodali več kot 9.500 mirajev, v Evropi pa več kot 600, po letu 2020 pa predvidevajo prodajo okrog 30.000 avtomobilov na gorivne celice na leto.
Toyota mirai je v letih uporabe dokazala verodostojnost gorivnih celic, a ovira za njihovo širitev leži tudi v razprostranjenosti polnilne infrastrukture za vodik, ki je danes še precej pomanjkljiva. To se zna kmalu spremeniti, saj v Veliki Britaniji načrtujejo omrežje 67 postaj, v Nemčiji bodo v okviru programa H2 Mobility do leta 2023 zgradili 400 polnilnic, promocijski program načrtujejo tudi v skandinavskih državah, omrežja pa se razvijajo tudi drugje po Evropi in svetu. Toyota sicer napoveduje, da se bodo stroški uporabe avtomobila z vodikovimi celicami do leta 2025 izenačili s stroški uporabe bencinskega hibrida.
Ob tem je treba povedati, da pri avtomobilih s pogonom na gorivne celice gre v bistvu za električne avtomobile, pri katerih elektrika primarno ni shranjena v bateriji, ampak jo iz vodika in kisika v zraku proizvajajo gorivne celice. Njihova prednost v primerjavi z električnimi avtomobili je predvsem v hitrejših časih polnjenja, saj to ne traja dlje kot na bencinskih črpalkah, poleg tega pa vodika razpolaga z veliko višjo energetsko gostoto, zato pripomore k zmanjšanju mase vozila za enak doseg. To pride do izraza predvsem v gospodarskih vozilih, ki bi bila z baterijami za dolge razdalje preprosto pretežka. Pri tovornjakih namreč lahko govorimo o masnih prihrankih v rangu osnih ton, ki jih lahko izkoristimo za povečanje nosilnosti. Posledično so nižji tudi stroški uporabe.
V Veliki Britaniji so leta 2012 ustanovili skupnost UKH2 Mobility, skupni projekt vlade in industrijskih podjetij, ki si prizadeva tudi za oceno vodika kot goriva za motorna vozila in pripravo strategije za njegovo uveljavitev. Dognali so, da bi lahko v Veliki Britaniji do leta 2030 imeli floto več kot 1,6 milijona avtomobilov na gorivne celice. V zgodnji fazi bo za to sicer potrebna določena pomoč vlade, a že v prihodnjem desetletju z drugo generacijo gorivnih celic pričakujejo občutni padec cen, ki bo tudi brez donacij pripomogel k njihovi širitvi.
Na primeru Velike Britanije so pokazali tudi načrt širitve vodikovih črpalk. Teh je leta 2015 bilo deset in so pokrivale predvsem območje Londona in jugovzhodne Anglije, kar zadostuje za učinkovito rabio avtomobilov v mestu. V prihodnjem desetletju načrtujejo povečavo omrežja na okrog 65 črpalk, ki bodo razprostrte ob vseh glavnih prometnicah in v večjih mestih in bodo omogočale preudarno uporabo avtomobilov na gorivne celice po vsej državi z izjemo Severne Irske in Škotskega Višavja. Po letu 2030 naj bi več kot 1.100 črpalk omogočalo uporabo avtomobilov z gorivnimi celicami po vsej državi.
V okviru dogodka smo obiskali tudi tovarno gorivnih celic podjetja Johnson Matthey v Swindonu. Podjetje je sicer eden največjih proizvajalcev avtomobilskih katalizatorjev na svetu, v iskanju alternativ zanje pa so se posvetili tudi razvoju in proizvodnji katalitskih membran za gorivne celice. Kot poudarjajo, bo vodik igral pomembno vlogo v dekarbonizaciji prometa in pri izrabi obnovljivih virov električne energije.
V podjetju se zato posvečajo proizvodnji in razvoju katalitskih membran za gorivne celice za avtomobilsko industrijo, poleg tega pa tudi za druge oblike prometa, stacionarne in prenosne generatorje elektrike in industrijo. Poudarjajo tudi, da so bili prisotni že ob samem začetku razvoja gorivnih celic, saj so leta 1839 platino priskrbeli izumitelju gorivnih celic Williamu Grovesu. V šestdesetih letih so sodelovali tudi v vesoljskih programih Gemini in Apollo, leta 2000 pa so utemeljili oddelek JM Fuell Cells, ki je leta 2002 v Swindonu izdelalo prvi membranski sklad celic. Leta 2003 so izdelali prvo uspešno avtomobilsko vodikovo gorivno celico in v naslednjih letih v proizvodnjo uvedli tudi gorivne celice drugih tipov. V njihov portfelj sicer spada celotna proizvodnja gorivnih celic od osnovnih membran in katalitskih nanosov, do trislojnih membran s katalitskim nanosom ter pet- in sedemslojnih zatesnjenih membran, ki služijo proizvodnji skladov gorivnih celic.
Kako pravzaprav delujejo gorivne celice? V osnovi gre za membrano za izmenjevanje protonov, ki je na vsaki strani obdana z nanosom katalizatorjem. Skozi nanosa na eni strani vstopata vodik in kisik iz zraka, ki spotoma oddata elektrone, ki stečejo v omrežje kot električni tok. V membrani se protoni kisika in vodika potem združijo v vodo, ki izstopi v okolico. Ob vsaki tvorbi molekule vode iz kisika in vodika se sprostita dva elektrona. Med delovanjem gorivnih celic kot stranski produkt nastaja tudi toplota, ki se jo lahko uporabi za ogrevanje potniške kabine avtomobila ali prostorov v stavbi.
Ob tovarni podjetja Johnson Matthey je tudi vodikova črpalka, ki jo je postavilo podjetje ITM Power, ki se ukvarja predvsem z razvijem infrastrukture za vodik in njegovo povezavo z izkoriščanjem obnovljivih virov energije. Do zdaj so postavili sedem operativnih vodikovih črpalk, do konca leta pa naj bi jih zgradili še šest. Izraba obnovljivih virov je namreč močno odvisna od tega, če piha veter ali sije sonce, zato imate lahko obdobja velikih presežkov ali popolnega pomanjkanja energije. In to za električno omrežje, ki potrebuje stalno frekvenco električnega toka, ni dobro. Gorivne celice in infrastrukturo za shranjevanje vodika tako vidijo tudi v vlogi vršne elektrarne, ki poskrbi za izravnavo nihanj v omrežju.
Razvili so namreč sisteme elektrolizatorjev, ki s pomočjo gorivnih celic delujejo v obeh smereh, torej iz vodika in kisika proizvajajo elektriko ali pa elektriko porabljajo za proizvodnjo vodika z vode. Razvoj poteka od leta 2011, ko so izdelali prvi majhen elektrolizator, trenutno pa so v sodelovanju s Shellom v Nemčiji postavili postajo z zmogljivostjo 10 megavatov. Ta bo služila tudi kot osnovna enota za načrtovano 100-megavatno postajo.
Na Toyotinem dogodku so nam predstavili tudi dejavnosti nekaterih driugih podjetij, ki delujejo na področju izkoriščanja vodikovih celic. Podjetje Ecostatic ZERO je s pomočjo gorivnih celic denimo pripravilo energetsko povsem samozadostna bivalne kontejnerje. Podjetje TCP gorivne celice vgrajuje v prenosne generatorjih elektrike, ki jih lahko uporabimo namesto bencinskih in so manj hrupni in čistejši. Toyota Material Handling ima v ponudbi tudi viličarje z modularnimi gorivnimi celicami, ki zasedajo prostor električnih baterij. Riversimple Rasa ni le avtomobil na gorivne celice, ampak celotni koncept trajnostne rabe avtomobila. Podjetje Intelligent Energy pa je predstavilo dron na gorivne celice, ki ga pogosto uporabljajo snemalne ekipe, saj jim zagotavlja večjo avtonomijo od baterijskih.
Poleg izrabe vodika za vzdrževanje električnega omrežja in promet načrtujejo tudi dodajanje vodika v plinska omrežja. Zagotavljajo, da lahko v obstoječa omrežja zemeljskega plina dodajo do 20 odstotkov vodika brez potrebe po prilagajanju kurilnih naprav.
Kot kompleksni sistem izkoriščanje obnovljivih virov energije vidi tudi svetovalno podjetje na področju energije Element Energy, ki sodeluje pri projektu HyNet, s katerim naj bi na območju Manchestra in Liverpoola do leta 2021vzpostavili projekt izkoriščanja vodika na industrijski ravni, ki naj bi služil predvsem prometu in dodajanju v plinsko omrežje. Po eni strani bo vodik z elektrolizatorji proizvajali iz elektrike, ki bi prihajala iz vetrnih elektrarn na morju, po drugi pa iz zemeljskega plina,ob čemer bo odvečni ogljikov dioksid injektirali v izrabljene naftne vrtnine pod morskim dnom in z njim ne bi obremenjevali ozračja. Poudarili so tudi primer Orkneyskega otočja, ki je ravno s kombinacijo vetrne energije in vodika postalo energetsko neodvisno.
Proizvodnja litijskih baterij je izjemno čista in okolju prijazna. Propaganda naftne industrije pa poskuša to predstaviti tak, da se čim …
Koliko jih je danes umrlo pri izkopu rude za izdelavo baterij? In kje ležijo vse dotrajane baterije ki se ne …
Vodik in vodikarne je odgovor proti nbaterijam. dokler te ne bodo imele povsem čiste proizvodnje iz virov, ki ne bodo …