Samochodów wyposażonych w ogniwo paliwowe jest naprawdę niewiele – pod koniec stycznia 2019 roku w Niemczech było ich zarejestrowanych tylko 500. Za to modeli czerpiących energię elektryczną z akumulatora zarejestrowano 83.000. Jednak większość aut i tak ma pod maską silniki benzynowe lub Diesla, w Niemczech jest ich ponad 47 milionów.
Od dawna wiadomo, że silniki benzynowe okres świetności mają już za sobą, a z powodu kryzysu dieslowego oraz coraz ostrzejszych norm emisji spalin, ich udział będzie się jeszcze zmniejszać.
Dlatego w przemyśle samochodowym intensywnie rozważana jest kwestia, czy przestawiając się na nowe źródła napędu stawiać na silniki czerpiące energię z akumulatora elektrycznego, czy może dać szansę jednostkom elektrycznym zasilanym wodorem? A może należy nadal prowadzić prace nad paliwami alternatywnymi?
Decyzja Volkswagena jest jednoznaczna: jako producent aut na masową skalę koncern postawił na rozwój samochodów zasilanych energią z akumulatorów elektrycznych. W przyszłości zamierza sprzedawać takich samochodów ponad milion rocznie.
Firma doradcza Horvath&Partners w badaniu zatytułowanym „Przemysł Samochodowy 2035 – Prognozy na Temat Przyszłości” sprawdziła dokładnie, czy w przyszłości przewagę zyskają auta elektryczne zasilane prądem z akumulatorów czy te zasilane wodorem. I jak pod względem efektywności oraz ceny wypadają paliwa alternatywne – zarówno z punktu widzenia producentów, jak i klientów firm samochodowych. Dokładnie mówiąc, chodziło o zbadanie, jaki rodzaj napędu jest najbardziej opłacalny dla jednych i drugich.
Badanie trwały ponad pół roku, prowadziło je 80 osób i partnerów, finansowane były przez firmę Horvath&Partners. „Badania przeprowadzono dlatego, że Horvath&Partners ma wielu klientów wśród dostawców dla przemysłu samochodowego. Chcą oni oczywiście wiedzieć na co powinni się przygotować w ciągu kolejnych 10-15 lat”, wyjaśnia szef badań, Dietmar Voggenreiter.
Przeprowadzono m.in. analizę przyczyn, dla których ludzie kupują samochody. Dlaczego mieliby oni przesiąść się do pojazdów elektrycznych? Najbardziej prawdopodobny jest teraz scenariusz dwuetapowy, czyli faza „push”, a potem „pull”.
W tej pierwszej trwającej od dzisiaj do 2023/2025 roku producenci mieliby promować elektryczne auta. Powodem są coraz ostrzejsze normy ograniczające emisję dwutlenku węgla. Do tego dochodzą początkowe wysokie koszty inwestycji. Jedno i drugie powoduje, że aby wypromować elektryczne samochody, trzeba stworzyć zachęty do ich zakupu. W drugiej fazie, „pull”, trwającej do 2030/2035 roku, auta elektryczne miałyby stać się dla klientów bardziej atrakcyjne także pod względem finansowym. To dlatego, że wraz z wprowadzeniem normy Euro 7 auta z silnikami spalinowymi podrożeją i różnica cen między nimi a samochodami elektrycznymi się zmniejszy. Efekt ten zostanie wzmocniony podatkiem od emisji dwutlenku węgla, który – niezależnie od tego jaką ostatecznie przybierze formę – sprawi, że ceny paliw kopalnych wzrosną.
Zachętą dla klientów będą ponadto niższe koszty eksploatacji aut elektrycznych w porównaniu z zasilanymi benzyną i olejem napędowym. Niższym kosztom paliwa będą towarzyszyć niższe koszty serwisowe, ponieważ samochody elektryczne mają mniej elementów podlegających wymianie (nie posiadają np. filtrów oleju i paliwa), czy naprawie. Odpadną też wydatki na wymianę oleju.
W badaniu szacuje się, że zależnie od modelu koszty paliwa będą niższe o 400 do 600 euro rocznie, a serwisu o 200 do 400 euro. Oszczędność od 600 do 1000 euro każdego roku to duża zachęta dla użytkowników. Voggenreiter zauważa: „Nadejdą czasy, i to niedługo, gdy decyzje podejmowane w oparciu o racjonalne przesłanki spowodują masową produkcję elektrycznych aut”.
Do tego dochodzą jednak zagadnienia emocjonalne. Obawa przed zbyt małym zasięgiem i sprawa szybkiego ładowania. Jedna i druga kwestia zostaną szybko rozwiązane – pewni są autorzy badania – i przestaną być przeszkodą w fazie „pull” od roku 2023/2025. Zasięg samochodów elektrycznych wzrośnie, a większa liczba stacji i ładowarek prądu o dużej mocy zmniejszy obawy przed utknięciem w drodze. I jeszcze kwestia rzeczywistego ograniczenia emisji CO2 – ponieważ prąd wykorzystywany przy produkcji samochodów elektrycznych nie jest dzisiaj pozyskiwany w całości ze źródeł odnawialnych, aut tych nie można nazwać w pełni obojętnymi dla środowiska. Z wyliczeń wynika, że dopiero po przejechaniu ponad 100.000 km pojazdy elektryczne emitują łącznie (produkcja i eksploatacja) mniej dwutlenku węgla niż auta spalinowe. Również to zmieni się w ciągu najbliższych lat na korzyść aut zasilanych energią elektryczną – wynika ze badań. Dzięki wykorzystaniu do produkcji elektrycznych samochodów i akumulatorów większej ilości prądu ze źródeł odnawialnych, pierwotne obciążenie będzie się stopniowo zmniejszać, w wypadku elektrycznych samochodów emisja CO2 będzie malała szybciej.
W badaniu Horvath&Partners uwzględniono również fakt, że auta elektryczne nie zawsze mogą korzystać z energii odnawialnej, choćby dlatego, że z powodu warunków pogodowych nie zawsze jest ona dostępna na bieżąco – np. wiatraki nie wytwarzają jej gdy nie ma wiatru, a panele fotowoltaiczne nie produkują energii w nocy. W takich okresach akumulatory aut elektrycznych są zasilane prądem z tradycyjnych źródeł – doliczono to do ich ogólnego zapotrzebowania energetycznego.
Pozostaje jeszcze najbardziej interesująca część badania: jaki rodzaj napędu samochodów elektrycznych jest najbardziej efektywny i najtańszy: akumulator czy ogniwo paliwowe wykorzystujące wodór?
W wypadku samochodów wyposażonych w akumulator elektryczny jedynie osiem procent energii zostaje utracone podczas przesyłu, zanim trafi ona do akumulatora. Potem podczas przemiany energii elektrycznej potrzebnej do napędu silnika powstają straty w wysokości 18 procent. Oznacza to, że efektywność napędu samochodów elektrycznych wynosi, zależnie od modelu, od 70 do 80 procent.
W wypadku aut elektrycznych, w których energia powstaje z wodoru straty są znacznie większe – 45 procent energii zostaje utracone już w procesie elektrolizy, podczas której powstaje wodór. Z pozostałych 55 procent pierwotnej energii znowu 55 procent jest tracone podczas zamiany wodoru w energię elektryczną w pojeździe. Elektryczny samochód z ogniwem paliwowym, czyli zasilany wodorem ma więc efektywność, zależnie od modelu, od 25 do 35 procent. Dodajmy dla uzupełnienia, że efektywność paliw alternatywnych jest jeszcze niższa i wynosi jedynie 10 do 20 procent.
„Jest faktem, że wodór jako źródło ekologicznej energii ma duży potencjał, ale wokół wodoru robi się zbyt wiele szumu”, ostrzegają eksperci firmy doradczej Boston Consulting Group (BCG) w nowym badaniu, cytowanym przez „Handelsblatt”. Także analiza Horvath&Partners zawiera takie wnioski.
Zamiast wydawać miliardy na realizację wizji społeczeństwa funkcjonującego w oparciu o energię wodorową, lepiej inwestycje w nowe technologie skoncentrować na takich rozwiązaniach, które mają sens ekonomiczny – podsumowują autorzy badania.
„Uważamy, że warto rozwijać technologie wodorowe w tych dziedzinach, w których naprawdę będą mogły być wykorzystywane na dłuższą metę. Przede wszystkim w przemyśle, poza tym w transporcie ciężkim, w ruchu lotniczym i transporcie morskim”, twierdzi Frank Klose, współautor badania.
Wnioski są jednoznaczne: ogniwo paliwowe ma wiele zalet (zasięg, szybkie tankowanie, brak ciężkiego akumulatora w pojeździe), ale ma też zasadniczą wadę: jest stosunkowo mało wydajne i drogie. „Żadna gospodarka oparta na zasadach zrównoważonego rozwoju nie może sobie pozwolić na to, żeby zużywać dwukrotnie więcej odnawialnej energii tylko po to, by można było jeździć autami zasilanymi wodorem, zamiast wyposażonymi w akumulator elektryczny”, twierdzi szef badań, Dietmar Voggenreiter. Jedynie w zastosowaniach niszowych, w wypadku samochodów ciężarowych i autobusów, oraz na dalekich trasach można by stosować wodór. Bo właśnie w tych zastosowaniach dużą rolę odgrywają masa akumulatora, zasięg i czas tankowania. Zwiększają się one wraz ze wzrostem pojemności akumulatorów, co sprawia, że ich wykorzystanie staje się niemożliwe nawet w samochodach ciężarowych. Tu wodór i ogniwa paliwowe mogą być dobrym rozwiązaniem, tym bardziej, że istniejące stacje benzynowe dla aut ciężarowych można by z powodu ich relatywnie niedużej liczby stosunkowo niewielkim kosztem przekształcić w stacje tankowania wodoru.
A co z tego ma zwykły użytkownik samochodu? Pewne jest, że samochody zasilane wodorem w porównaniu z tymi wyposażonymi w akumulator elektryczny będą coraz droższe nie tylko pod względem ceny, lecz także podczas eksploatacji. Dwa razy większa ilość energii potrzebna do zasilania aut wodorowych w stosunku do zasilanych prądem z akumulatora będzie miała wpływ na koszty użytkowania obydwu rodzajów pojazdów. Już dzisiaj kierowcy korzystający z samochodów z ogniwem paliwowym płacą od 9 do 12 euro za pokonanie każdych 100 km, ci zaś, którzy jeżdżą autami elektrycznymi – jedynie 2 do 7 euro za 100 km (zależnie od cen energii w poszczególnych krajach). Jasne więc, jakie pojazdy wybiorą w przyszłości klienci…
ID.3* jest w pełni elektrycznym samochodem marki Volkswagen. Zadebiutował podczas IAA we Frankfurcie i ma zasięg od 330 do 550 kilometrów…
*– samochód nie jest jeszcze oferowany w sprzedaży
Samochód zasilany wodorem czy energią elektryczną z akumulatora?
W porównaniu z samochodami wyposażonymi w akumulator te zasilane wodorem są nie tylko droższe, ale też ich eksploatacja kosztuje więcej. Badania firmy doradczej Horvath&Partners, w których porównano obydwa rodzaje napędu, wskazują przyczyny tego stanu rzeczy.