Avtomobili na vodik so prihodnost avtomobilske industrije. Kako delujejo avtomobili na vodik, kot sta Toyota Mirai in BMW X5?

Avtomobili na vodik še nimajo močnega položaja na trgu. Le redki proizvajalci se odločijo, da se bodo v celoti posvetili razvoju te tehnologije. Še vedno se dela predvsem na elektromotorjih in manj onesnažujočih motorjih z notranjim izgorevanjem ali hibridnih motorjih. Kljub veliki konkurenci so avtomobili na vodik prava zanimivost. Kaj je vredno vedeti o njih?

Kako deluje vodikova energija?

Največja prednost vozil na vodikov pogon je njihova prijaznost do okolja. Pri tem velja opozoriti, da je za njihovo tako opredelitev potrebno upoštevati načela varstva okolja tudi v proizvodnem procesu. 

Avtomobili s pogonom na vodik delujejo tako, da proizvajajo električno energijo, potrebno za premikanje vozila. To je mogoče zaradi vgrajenih gorivnih celic z rezervoarjem za vodik, ki proizvaja električno energijo. Električna baterija deluje kot blažilnik. Njegova prisotnost v celotnem motornem sistemu vozila je nujna, na primer med pospeševanjem. Prav tako lahko absorbira in shrani kinetično energijo med zaviranjem. 

Proces, ki poteka v motorju na vodik 

Prav tako je vredno ugotoviti, kaj točno se dogaja v vodikovem motorju samega vozila. Gorivna celica proizvaja elektriko iz vodika. To je posledica reverzne elektrolize. Sama reakcija je, da vodik in kisik v zraku medsebojno delujeta in tvorita vodo. To ustvarja toploto in elektriko za pogon elektromotorja.

Gorivne celice v avtomobilih na vodik

Gorivne celice PEM se uporabljajo v vozilih s pogonom na vodik. To je polimerna elektrolitska membrana, ki ločuje vodik in kisik, ki obkrožata anodo in katodo. Membrana je prepustna le za vodikove ione. Hkrati se na anodi molekule vodika ločijo na ione in elektrone. Vodikovi ioni nato preidejo skozi EMF do katode, kjer se združijo z atmosferskim kisikom. Tako ustvarjajo vodo.

Po drugi strani vodikovi elektroni ne morejo preiti skozi EMF. Zato gredo skozi žico, ki povezuje anodo in katodo. Na ta način nastaja električna energija, ki polni pogonsko baterijo in poganja električni motor avtomobila.

Kaj je vodik?

Velja za najpreprostejši, najstarejši in hkrati najpogostejši element v celotnem vesolju. Vodik nima specifične barve ali vonja. Običajno je plinast in lažji od zraka. V naravi se pojavlja le v vezani obliki, na primer v vodi.

Vodik kot gorivo – od kod se pridobiva?

Element H2 se pridobiva v procesu elektrolize. To zahteva enosmerni tok in elektrolit. Zahvaljujoč njim se voda razdeli na ločene komponente - vodik in kisik. Sam kisik nastaja na anodi, vodik pa na katodi. H2 je pogosto stranski produkt kemičnih procesov, sinteze zemeljskega plina ali rafiniranja surove nafte. Pomemben del povpraševanja po vodiku pokrivajo obnovljivi viri energije.

Vodik iz obnovljivih virov – katere surovine spadajo v to skupino?

Vredno je pojasniti, katere posebne materiale lahko imenujemo obnovljive surovine. Da bi bila vozila na vodik in gorivne celice trajnostna, mora gorivo prihajati iz virov, kot so:

• fotovoltaika;
• vetrna energija;
• energija vode;
• sončna energija;
• geotermalna energija;
• biomasa.

Avtomobili na vodik – Toyota Mirai

Toyota Mirai 2022, tako kot 2021, je eden najpogosteje izbranih modelov s strani kupcev. Mirai ima doseg do 555 km in električni motor s 134 kW, ki je nameščen na zadnjem delu avtomobila. Energijo proizvajajo vgrajene gorivne celice pod sprednjim pokrovom vozila. Vodik se uporablja kot primarna energija in je shranjen v rezervoarjih v tako imenovanem kardanskem tunelu pod zadnjimi sedeži. Rezervoarji držijo 5,6 kg vodika pri 700 barih. Dizajn Toyote Mirai je tudi prednost - dizajn avtomobila ni futurističen, ampak klasičen.

Mirai pospeši do 100 km/h v 9,2 sekunde in ima najvišjo hitrost 175 km/h.. Toyota Mirai zagotavlja enakomerno moč in se zelo dobro odziva na voznikove premike – tako pri pospeševanju kot pri zaviranju.

Vodikov BMW X5 - avto, vreden pozornosti

Ponudba vozil s pogonom na vodik vključuje tudi SUV-je. Eden izmed njih je BMW X5 Hydrogen. Model se po svoji zasnovi ne razlikuje od svojih kolegov peči iz iste serije. Lahko se razlikujejo le luči ali dizajn platišč, vendar ne gre za vpadljive nedoslednosti. Izdelek bavarske znamke ima dva rezervoarja, ki lahko shranita do 6 kg plina, ter gorivne celice z zmogljivostjo do 170 KM. Zanimivo, BMW je združil moči s Toyoto. Model X5 s pogonom na vodik je razvit po enaki tehnologiji kot avtomobili azijskega proizvajalca Hydrogen NEXT. 

Ali so avtomobili na vodik res zeleni?

Glavna prednost avtomobilov na vodik je, da so okolju prijazni. Toda ali je temu res tako, je v veliki meri odvisno od tega, kako se proizvaja vodik. V času, ko je glavni način pridobivanja goriva proizvodnja z zemeljskim plinom, električna energija, ki je sama po sebi okoljska in brezemisijska, ne zmanjša vsega onesnaževanja, ki nastane pri proizvodnji vodika. Tudi po dolgotrajni uporabi avtomobila. Avto na vodik lahko imenujemo popolnoma zelen, če energija, potrebna za njegovo delovanje, v celoti prihaja iz obnovljivih virov. Hkrati je vozilo popolnoma varno za okolje. 

Avtomobili na vodik – povzetek

Električna vozila imajo vedno večji doseg in so tudi zelo zabavna za vožnjo. Vendar pa je polnjenje električnega vozila z gorivom lahko izziv. Avtomobili s takšnim pogonom se bodo odlično izkazali v bližini velikih mest, kot je Varšava.Vodikovih polnilnic je pri nas še vedno malo, a naj bi se to spremenilo do leta 2030, ko se bo število postaj povečalo na več kot 100, pravi Orlen.