Kako se budućnost automobilske snage udaljava od motora sa unutrašnjim sagorevanjem ka tehnologiji električnih vozila, industrija sada ima dve opcije: električna vozila sa gorivnim ćelijama (FCEV), koja su vozila koja koriste vodonik kao izvor goriva, i električna vozila na baterije (BEV) – to su vozila koja se oslanjaju isključivo na bateriju ili električnu energiju.
Prema nedavnom PreScouter Intelligence Brief -u, u odsustvu infrastrukture koja bi omogućila FCEV, BEV-ovi ostaju privlačnija opcija danas. Međutim, ovo bi se moglo promeniti u narednih pet do 10 godina kako se investicije u proizvodnju vodonika i infrastrukturu povećavaju potencijalno “gurajući” FCEV u visine prilikom čega će nadmašiti BEV u nekim segmentima i postati održivija alternativa.
Kako funkcioniše FCEV?
FCEV su električna vozila koja dobijaju energiju iz vodonične gorivne ćelije umesto baterije. Sistem gorivnih ćelija je srce FCEV-a. Električna energija se proizvodi elektrohemijskim reakcijama između vodonika i kiseonika koji se dovode u FCEV rezervoare vodonika. Samo čista, destilovana voda se proizvodi kao nusproizvod. FCEV-ovi koriste ovu električnu energiju za vuču i zahtevaju bateriju za pomoćne operacije kao što su pokretanje ili skladištenje energije dobijene regenerativnim kočenjem.
Ključna razlika između FCEV i BEV je izvor energije. FCEV, za razliku od BEV, oslanja se na energiju uskladištenu u gorivim ćelijama vozila, koje imaju niz prednosti u odnosu na baterije. Sve dok je gorivo dostupno za napajanje gorivne ćelije, ona može da generiše energiju. Ovo je jedna od najznačajnijih prednosti gorivnih ćelija.
Tipičan električni automobil može se u potpunosti napuniti za nešto više od šest sati, dok se FCEV može napuniti za pet minuta i imati domet veći od 350 milja. Skromna količina vodonika može ići daleko. Proizvodnja vodonika je energetski efikasan hemijski proces koji daje gorivne ćelije sa dva do tri puta boljim performansama u odnosu na motore sa unutrašnjim sagorevanjem. Korisnici će moći da putuju koliko i danas sa samo trećinom goriva.
Kako se FECV i BEV upoređuju u pogledu ekološke prihvatljivosti?
FCEV su takođe najbolja opcija u pogledu uticaja na životnu sredinu, jer gorivne ćelije mogu biti 100% obnovljiv i ekološki energetski sistem. U nedostatku adekvatnih sistema za reciklažu, očekuje se da će litijum-jonske baterije koje se koriste u BEV-ima izazvati ozbiljnu ekološku krizu kada dođu do kraja svog životnog veka.
Tokom vožnje, automobil emituje čistu vodenu paru i filtrira ultrafinu prašinu iz atmosfere. Ova osnovna karakteristika FCEV-a je privukla veliku pažnju javnosti kao budućnost ekološki prihvatljive mobilnosti. Ova tehnologija može imati ogroman uticaj na naš način života u smislu održivosti zbog obilja vodonika na Zemlji i samog procesa proizvodnje koji je izuzetno ekološki prihvatljiv.
Sve u svemu, FCEV-ovi su čistiji od BEV-a i vozila sa unutrašnjim sagorevanjem, sa dodatnim prostorom za poboljšanje kako proizvodnja i distribucija vodonika napreduju. Proizvodnja FCEV-a je takođe čistija od proizvodnje BEV-a zbog manje zahteva za sirovinama u poređenju sa iskopavanjem minerala BEV-a i potrošnje teških metala kao što su litijum i kobalt. FCEV-e je takođe lakše (i jeftinije) reciklirati od BEV-a.
Kakav je status globalnog tržišta FCEV?
Globalna primena FCEV-a je prvenstveno bila fokusirana na laka putnička vozila. Međutim, geografska distribucija FCEV značajno varira. Koreja, Sjedinjene Države i Japan koncentrisale su se na putničke automobile, sa malim brojem autobusa i komercijalnih vozila.
S druge strane, sa svojom politikom autobusa na gorive ćelije i komercijalnih vozila, Kina danas dominira svetskim zalihama u ovim segmentima. Očekuje se da će se ovaj trend nastaviti, jer se kineska politika subvencija za automobile na gorive ćelije za 2020. fokusira na upotrebu gorivnih ćelija u srednjim i teškim komercijalnim vozilima. Kina je postavila cilj da do 2030. godine koristi više od milion FCEV vozila u komercijalne svrhe.
IEA predviđa da bi proizvodnja gorivih ćelija mogla proizvesti šest miliona FCEV vozila do 2030. godine, zadovoljavajući otprilike 40% potreba „Neto nulte emisije do 2050. godine“.
Globalni tehnički propisi se stalno ažuriraju kako bi se osigurala globalna bezbednost FCEV. Međunarodni standardi se koriste za izradu lokalnih bezbednosnih propisa i zakona za FCEV. Obično uključuju električne i vodonične bezbednosne zahteve.
Rezervoari za komprimovani vodonik putničkih FCEV-a su glomazni i zauzimaju mnogo prostora. Ovo je nedostatak u trenutnoj generaciji električnih automobila koji se pokreću vodoničnim gorivnim ćelijama. Vodonik metalni ili nemetalni hidridi bi se u budućnosti mogli koristiti kao zamena za teške rezervoare vodonika. Ovo tek počinje da se oblikuje, a isparavanje vodonika ostaje ključni tehnički problem koji treba prevazići.
Honda i Nissan su izabrali rezervoar pod pritiskom od 350 bara (5.000 psi), dok Tojota koristi rezervoare od 700 bara (10.000 psi). Iako se pokazalo da su kompozitni rezervoari od 10.000 psi prilično bezbedni prema potrebi prema različitim regulatornim zahtevima, javnost je zabrinuta za njihovu bezbednost. Štaviše, proporcije rezervoara zahtevaju više prostora od tradicionalnih rezervoara za benzin.
FCEV-ovi neće biti komercijalno održivi osim ako kupci nisu zadovoljni pristupom stanicama za dopunu goriva. Stoga bi usvajanje vozila na gorivne ćelije trebalo upotpuniti infrastrukturom.
Mogu li vodonične gorivne ćelije pobediti?
Nekoliko studija, uključujući i jednu koju je sprovela Nacionalna laboratorija Argonne, pokazalo je da je stvaranje i korišćenje vodonika za vozila sa gorivnim ćelijama ekološki prihvatljivije od korišćenja električne energije iz mreže za napajanje električnih vozila na baterije. Vodonik bi se mogao stvoriti korišćenjem energije vetra i sunca, ili razlaganjem biljnih materijala; međutim, ovi procesi traju duže i koštaju više novca.
Dakle, ko će pobediti? Odgovor: Tehnologije baterija i gorivih ćelija će koegzistirati u budućnosti zbog svojih očiglednih sličnosti, pri čemu su BEV prikladniji za vozila kratkog dometa i mala vozila, a FCEV bolji izbor za vozila srednjeg do velikog i dugog dometa.