Sto Timoni

Υδρογόνο: το καύσιμο του καθαρού μας μέλλοντος

Ενώ μεγάλες αυτοκινητοβιομηχανίες συνεργάζονται για την εξέλιξη ηλεκτροκίνητων βαρέων οχημάτων υδρογόνου, κάποιες άλλες, παρά την πλήρη επικράτηση της ηλεκτροκίνησης με μπαταρίες λιθίου στα ΙΧ, δεν διστάζουν να προτείνουν στους καταναλωτές αντίστοιχης φιλοσοφίας επιβατικά μοντέλα. Το μέλλον φαίνεται ότι θα χαρακτηρίζεται από ενεργειακή ποικιλία…

Η είδηση είναι πολύ «φρέσκια»: η Daimler ετοιμάζεται να ξεκινήσει την περιορισμένης κλίμακας παραγωγή κυψελών καυσίμου (υδρογόνου) στις εγκαταστάσεις της στην Στουτγάρδη. Δεν πρόκειται για κεραυνό εν αιθρία, αλλά για λογική συνέχεια προηγούμενης ανακοίνωσης, η οποία είχε δοθεί στη δημοσιότητα πριν από λίγο καιρό, εν μέσω lockdown, για την έναρξη της συνεργασίας μεταξύ δύο γιγάντων των μεταφορών, της Daimler Trucks και της Volvo Trucks, με στόχο την ανάπτυξη βιώσιμων μεταφορών μέσω της παραγωγής κυψελών καυσίμου (fuel cells) μεγάλης κλίμακας. Απώτερος σκοπός – και οι δύο εταιρείες να έχουν στην παραγωγή ηλεκτροκίνητα βαρέα φορτηγά οχήματα με κυψέλες καυσίμου, για απαιτητικές εφαρμογές μεγάλων αποστάσεων κατά το δεύτερο μισό της δεκαετίας.

Σημειώνουμε στο σημείο ότι οι δύο εταίροι μοιράζονται όχι μόνο το όραμα του “Green Deal” για ανθρακικά ουδέτερη Ευρώπη έως το 2050, αλλά και την πεποίθηση ότι για λειτουργήσει με ανθρακική ουδετερότητα ο τομέας των μεταφορών και να μπορέσουν τα φορτηγά να αντεπεξέλθουν σε μεγάλα φορτία και μεγάλες αποστάσεις, το ηλεκτρικό σύστημα κίνησης που τροφοδοτείται από κυψέλες καυσίμου είναι μία πολύ καλή λύση.

Παραγωγική διαδικασία υψηλών απαιτήσεων
Στις εγκαταστάσεις της Daimler Trucks έπρεπε να δημιουργηθούν οι ιδιαίτερες εκείνες συνθήκες που απαιτούνται για την έναρξη της παραγωγής Fuel Cells, αφού οι συμβατικές βιομηχανικές διαδικασίες δεν μπορούν να μεταφερθούν απευθείας στις εξαιρετικά σύνθετες και εξαιρετικά ευαίσθητες συστοιχίες κυψελών καυσίμου. Για παράδειγμα, η επεξεργασία πολλών ευαίσθητων συστατικών πραγματοποιείται στην περιοχή του μικρομέτρου – μ (1,0 μ = 10-6 m, δηλαδή: 1 εκατομμυριοστό του μέτρου). Ακόμη και η μικρότερη μόλυνση θα μπορούσε να επηρεάσει τη λειτουργικότητα των κυψελών καυσίμου, και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο – για ορισμένες από τις εργασίες στη φάση της προγραμματισμένης προ-παραγωγής – έχει δημιουργηθεί ένας καθαρός χώρος με φιλτραρισμένο αέρα. Επιδιώκοντας, δε, την επίτευξη σύντομων κύκλων παραγωγής, για βελτίωση της οικονομικής απόδοσης, οι μηχανικοί αξιοποιούν και τεχνολογίες από τη βιομηχανία συσκευασίας, οι οποίες γενικά δεν χρησιμοποιούνται στη συμβατική παραγωγή κινητήρων.

Ένα βήμα εμπρός…

Αν οι παραπάνω ειδήσεις δείχνουν ότι «κάτι γίνεται», η ίδρυση την περασμένη χρονιά από την Hyundai και την ελβετική H2 Energy της κοινοπραξίας “Hyundai Hydrogen Mobility” (HHM) που στόχο της έχει να αξιοποιήσει το οικοσύστημα κινητικότητας υδρογόνου της Ευρώπης με φορτηγά κυψελών καυσίμου είναι κάτι που δείχνει ότι τα πράγματα είναι ακόμα πιο «σοβαρά».

Προσέξτε, λοιπόν: η Hyundai ανέλαβε να παραδώσει 1.600 βαρέα φορτηγά κυψελών καυσίμου στην ιδρυθείσα κοινοπραξία έως το 2025, η οποία στη συνέχεια θα μισθώσει μεγάλο μέρος των φορτηγών στην ένωση “H2 Mobility Switzerland Association”. Η τελευταία περιλαμβάνει μεγάλους φορείς εκμετάλλευσης σταθμών ανεφοδιασμού, εταιρείες μεταφορών, καθώς και διάφορους άλλους παράγοντες της βιομηχανίας που προωθούν την κινητικότητα του υδρογόνου στην Ελβετία. Ενώ στη συνέχεια προβλέπεται η επέκταση των δραστηριοτήτων της HHM στην υπόλοιπη Ευρώπη.

Το «καθαρό» φορτηγό της Hyundai
Τα φορτηγά κυψελών υδρογόνου που θα παραδώσει η Hyundai στην ελβετική H2 energy έχουν μήκος 9.745 mm, πλάτος 2.550 mm, ύψος 3.730 mm, είναι μεικτού βάρους GVW 18 τόνων (με ρυμουλκούμενο: GCW 34 τόνοι) και διαθέτουν αυτονομία 400 χιλιομέτρων χάρη στα 32,86 κιλά υδρογόνου που φυλάσσονται υπό πίεση 350 bar σε ειδικές ανθεκτικές δεξαμενές. Ο ανεφοδιασμός διαρκεί 7 μόλις λεπτά. Η ισχύς των συστοιχιών κυψελών καυσίμου φτάνει τα 190 kW (2 x 95 kW) ενώ ο ηλεκτρικός κινητήρας που κινεί το όχημα έχει ισχύ 350 kW (471 ίππους) και προσφέρει την άκρως εντυπωσιακή ροπή των 3.400 Nm. To όχημα είναι εφοδιασμένο με προηγμένα συστήματα υποβοήθησης της οδήγησης (αποφυγή σύγκρουσης, προειδοποίηση αποχώρησης από λωρίδα κυκλοφορίας).

Η Hyundai επίσης είναι αυτή που όχι μόνο έχει στο ενεργητικό της, το 2013, το παγκοσμίως πρώτο εμπορικά διαθέσιμο SUV με υδρογόνο, το ix35 Fuel Cell, αλλά διαθέτει και σήμερα μία υδρογονοκίνητη πρόταση της Hyundai, το NEXO, η διάθεση του οποίου ξεκίνησε πριν από δύο χρόνια. Πρόκειται ένα ηλεκτρικό όχημα FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) δεύτερης γενιάς, με αυτονομία 666 χιλιομέτρων (κύκλος WLTP), που όπως όλα τα FCEV εκπέμπει μόνο καθαρούς υδρατμούς κατά την κυκλοφορία του.

Hyundai NEXO


Hyundai Nexo

Οι πωλήσεις των FCEVs παρουσίασαν το 2019 αύξηση – παγκοσμίως – κατά 90% με το Hyundai NEXO που προσφέρει αυτονομία 666 χλμ. κατά WLTP (φωτ.) να παίρνει τη μερίδα του λέοντος με 4.818 μονάδες (από τις οποίες το 87% στη Ν. Κορέα) αφήνοντας στη δεύτερη θέση το Toyota Mirai (2.407) και στην Τρίτη το Honda Clarity Fuel Cell (349 μονάδες).

Fuel Cells, υδρογόνο, ηλεκτροκίνηση

Τί είναι όμως αυτό που κρατά τις κυψέλες υδρογόνου στην επικαιρότητα; Τα χαρακτηριστικά της λειτουργίας της: Μια κυψέλη καυσίμου μετατρέπει σε ηλεκτρική τη χημική ενέργεια του καυσίμου, στην περίπτωση αυτή του υδρογόνου, που για το σκοπό αυτό ενώνεται με το οξυγόνο (το οποίο περιέχεται στον ατμοσφαιρικό αέρα) με μια διαδικασία αντίστροφη της ηλεκτρόλυσης. Το ρεύμα που παράγεται τροφοδοτεί τον ή τους ηλεκτρικούς κινητήρες που κινούν το εκάστοτε όχημα. Επί της ουσίας, λοιπόν, έχουμε να κάνουμε και πάλι με ηλεκτροκίνηση, μόνο που στην περίπτωση ενός FCEV η κύρια πηγή ενέργειας είναι τα fuel cells. Κατά τ’ άλλα, σε ένα τέτοιο σύστημα κίνησης υπάρχει ότι υπάρχει και ένα τυπικό ηλεκτρικό όχημα, ακόμα και μια βοηθητική μπαταρία.

Προϊόν – ή αν θέλετε «καυσαέριο» – όλης αυτής της διαδικασίας είναι το… νερό, που με τη μορφή υδρατμών διοχετεύεται στην ατμόσφαιρα, γεγονός που αποτελεί βασικό πλεονέκτημα των FCEV ενώ ένα ακόμα μεγάλο υπέρ των οχημάτων αυτών είναι η ευκολία ανεφοδιασμού – και σημειώστε ότι δεν χρειάζεστε περισσότερο χρόνο για να φουλάρετε με υδρογόνο, απ’ ότι για να φουλάρετε με βενζίνη. Το μεγάλο ζήτημα αντιλαμβάνεστε ότι είναι η δημιουργία της απαραίτητης υποδομής.

 

Honda’s Clarity Fuel Cell

Honda Clarity Fuel Cell
Η Honda, η οποία έχει επίσης μακρά παράδοση στις κυψέλες υδρογόνου, έχει επενδύσει περισσότερα από 14 εκατομμύρια δολάρια στο δίκτυο ανεφοδιασμού της Καλιφόρνιας, όπου υπάρχουν 40 «υδρογονάδικα». Το Clarity Fuel Cell, διαθέτει αυτονομία σχεδόν 580 χλμ. και διατίθεται με μηνιαίο μίσθωμα 379 $, το οποίο περιλαμβάνει έως και 15.000 δολάρια καύσιμο (υδρογόνο). Η αγορά του επιδοτείται από την πολιτεία της Καλιφόρνιας με 4.500 δολάρια.

Σημειώστε, επίσης, ότι υπάρχουν δύο βασικοί τρόποι παραγωγής υδρογόνου. Το λεγόμενο «πράσινο» υδρογόνο μπορεί να παραχθεί χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια που προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές για τη μετατροπή του νερού σε υδρογόνο – αυτό είναι άλλωστε το ζητούμενο για ένα πραγματικά καθαρό καύσιμο – και το «μπλε» υδρογόνο, το οποίο μπορεί να παραχθεί από φυσικό αέριο, χρησιμοποιώντας τεχνολογία δέσμευσης άνθρακα.

Toyota Mirai
Τις διόλου ευκαταφρόνητες 10.000 μονάδες, σε όλο τον κόσμο, έφτασαν οι πωλήσεις του υδρογονοκίνητου Toyota Mirai 1ης γενιάς (βλ. σχήμα), που κόστιζε στη Γερμανία 66.000 ευρώ (+ΦΠΑ). Διέθετε συστοιχία κυψελών υδρογόνου Toyota FC Stack ισχύος 114 kW (155 DIN hp), ηλεκτροκινητήρα 154 ίππων και ρεζερβουάρ υδρογόνου 122,4 λίτρων (στα 700 bar) που επέτρεπε αυτονομία περίπου 500 χιλιομέτρων. Ήδη, καθ’ οδόν βρίσκεται το μοντέλο 2ης γενιάς με αυξημένη στα 660 χλμ. αυτονομία (βλ. φωτ).

 

Μια μεγάλη ευκαιρία

Καθώς, πάντα, σε οτιδήποτε έχει σχέση με την ανθρώπινη δραστηριότητα καταλήγουμε στην οικονομία, ο λόγος που αυτή τη στιγμή δεν κυκλοφορούν στους δρόμους πολλά υδρογονοκίνητα οχήματα είναι βέβαια το κόστος: και των αυτοκινήτων, και του καυσίμου και των υποδομών (βλ. σταθμοί ανεφοδιασμού και δίκτυο διανομής). Η αλήθεια είναι ότι το υδρογόνο στην περίπτωση των FCEVs, έχει μεν τα πλεονεκτήματα που αναφέραμε, ωστόσο έχει και ένα εγγενές μειονέκτημα – ότι πρέπει να ξοδέψουμε ηλεκτρική ενέργεια για την παραγωγή του και μετά να προχωρήσουμε στην αποθήκευση του, πριν την εκ νέου μετατροπή του σε ηλεκτρισμό. Ενώ στην περίπτωση των αμιγώς ηλεκτρικών οχημάτων η ενέργεια πηγαίνει απ’ ευθείας για αποθήκευση στις μπαταρίες. Επίσης το κόστος του υδρογόνου ανεβαίνει και λόγω των μεγάλων απαιτήσεων σε σχέση με την καθαρότητά του.

Όμως, από κει και πέρα υπάρχει και το κόστος των υποδομών, με αποτέλεσμα, συγκρίνοντας τα έξοδα που απαιτούνται για τη διάδοση των δύο ανταγωνιστικών, αλλά ταυτοχρόνως και συμμάχων τεχνολογιών, βλέπουμε ότι από ένα σημείο και μετά το υδρογόνο αποκτά οικονομικό πλεονέκτημα. Αυτό τουλάχιστον προκύπτει από γερμανική μελέτη του 2018, σύμφωνα με την οποία για την είσοδο στην κυκλοφορία 20 εκ. οχημάτων υδρογόνου απαιτεί επένδυση 40 δισεκατομμυρίων ευρώ όταν για 20 εκ. ηλεκτρικά οχήματα μπαταρίας απαιτούνται 51 δις.

Το κόστος των επενδύσεων για την διάδοση της ηλεκτροκίνησης και της υδρογονοκίνησης. Όπως φαίνεται από τα αποτελέσματα γερμανικής μελέτης στην εμπλέκεται και ο Έλληνας μηχανικός Κωνσταντίνος Συρνανίδης, για την είσοδο στην κυκλοφορία 10 εκ. οχημάτων απαιτούνται επενδύσεις ύψους 20 δις ευρώ είτε μιλάμε για ηλεκτρικά οχήματα μπαταρίας είτε για FCEVs. Ωστόσο, από και πέρα φαίνεται ότι το υδρογόνο τα καταφέρνει καλύτερα σε μεγαλύτερους στόλους, της τάξης των 20 εκ. οχημάτων, με 40 δις ευρώ, έναντι 51 δις της «καθαρής» ηλεκτροκίνησης.

Σε βάθος χρόνου όλα αυτά – τα οποία όπως φαίνεται έχουν βάση, διότι αυτή τη στιγμή και στη Γερμανία, και σε άλλες χώρες της βόρειας Ευρώπης γίνονται μεγάλες επενδύσεις για την ανάπτυξη δικτύων υδρογόνου, που θα επιτρέψουν την κυκλοφορία φορτηγών – και όχι μόνον – σε ολόκληρη την γηραιά ήπειρο. Το ενδιαφέρον είναι ότι το υδρογόνο «ξεχάστηκε» από τις κυβερνήσεις των τελευταίων ετών με αποτέλεσμα να μην υπάρχει τη στιγμή αυτή εθνικό πλάνο ανάπτυξης υποδομών υδρογόνου που θα μπορούσε να ενταχθεί στο Trans European Network for Transport – TEN-T (Διευρωπαϊκό Δίκτυο Μεταφορών), όπου υπάρχουν διαθέσιμα κονδύλια για τη χρηματοδότηση των υποδομών σταθμών ανεφοδιασμού οχημάτων με υδρογόνο. Θετικό υπήρξε βεβαίως το γεγονός ότι με το Ν. 4439/2016, ενσωματώθηκαν στην Ελληνική Νομοθεσία οι όροι και προδιαγραφές της εγκατάστασης πρατηρίων υδρογόνου, ωστόσο η Ελλάδα είναι μία από τις λίγες χώρες της ΕΕ που στο Εθνικό Σχέδιο Υποδομών Εναλλακτικών Καυσίμων για τις Μεταφορές, δεν έχει συμπεριλάβει ακόμα τις Υποδομές Υδρογόνου, γεγονός που δημιουργεί προβλήματα στην προσέλκυση επιδοτήσεων.

Πηγή: ΕΘΝΟΣ

Nikos Loupakis

Μηχανολόγος Μηχανικός - Δημοσιογράφος

1 comment

Kατηγορίες

Ημερολόγιο

Σεπτέμβριος 2020
Δ Τ Τ Π Π Σ Κ
« Αυγ    
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930