Proč je vodík romantický nesmysl pro pohon dnešních aut?

Pojďme si porovnat efektivitu běžného elektromobilu a vozu na vodík
Vodíkový pohon v mnoha disciplínách prohrává na plné čáře
Proč se tedy nehodí v dnešní době pro osobní dopravu?

Vodík se „tankuje“ podobně jako benzín nebo nafta

Přiznám se, že nejsem vůbec nadšený, že to takto špatně s vodíkem do aut vychází. Ale realita už je taková. Když postavíme proti sobě efektivitu elektromobilu (BEV) a auto osazené vodíkovým palivovým článkem, prohrává auto s vodíkem v mnoha disciplínách.

Možná je to docela troufalost se takto v nadpisu a dále v článku vyjadřovat. Přece Toyota, Renault a další světové automobilky stále věnují tolik energie a peněz do vodíkového pohonu. Copak nejsou jejich šéfové dost chytří? Určitě jsou a je pak pro mne záhadou, co celou tou hrou sledují či sledovali. To své tvrzení se nyní pokusím níže dokázat při porovnání účinnosti obou aut, tedy podobně, jako jsem to udělal v minulém článku.

Co je na vodíku tak přitažlivého?

Asi ten zázrak, když hoří. Učili nás to už na základní škole. Když hoří, slučuje se s kyslíkem, uvolní se tepelná energie a vzniká voda v podobě páry. Nevznikají žádné exhalace, pouze vzniká ta životodárná voda a nic víc. Pak je to taky nejlehčí prvek, ale jeho hořením vzniká nejvíce tepelné energie ze všech plynů na jeden kilogram hmoty plynu. Má celou řadu dalších jedinečností a také celou řadu potíží při jeho praktickém využití.

Čtěte také: Jak transportovat vodík po Evropě? Země spolupracují na přímočarém řešení

Vraťme se ale k porovnání

Obě auta jsou poháněna elektřinou. Rozdíl je jenom v tom, že to vodíkové si elektřinu samo vyrábí ve svém palivovém článku z vodíku. Takže stačí nastavit stejnou startovní čáru pouze tím, že do nich před výjezdem vložíme stejné množství energie.

Dosáhneme toho přibližně tak, že u elektromobilu pouze změříme energii na dobití baterie a následně stejným množstvím elektrické energie vyrobíme vodík vysokoteplotní elektrolýzou vody. Oba procesy lze učinit s minimem ztrát s tím, že ty trochu větší ztráty při výrobě vodíku velkoryse přehlédneme. Zde je však třeba zdůraznit, že k výrobě vodíku nelze v našem porovnání využít nějaké fosilní palivo, byť z něj by byla výroba lacinější. Důvodem je, že takové palivo má již samo o sobě na vstupu procesu vysokou vnitřní chemickou energii.

A co dál?

Aby se vodík do auta vešel, musíme ho z důvodu snížení objemu stlačit do bomby v autě, obvykle na tlak 350 až 700 barů. To ale značnou část ekvivalentu původní energie spotřebuje a o tu pak bude samozřejmě zkrácen i dojezd. Uvádí se, že v reálné praxi nás celkové stlačení do bomby v autě energeticky připraví zhruba o 30 % z původní chemické energie uložené ve vodíku. Po tomto stlačení sice mohou již obě auta vyjet na společnou porovnávací jízdu, ale s vědomím, že to vodíkové má využitelné energie již díky ztrátám při natlakování pouze 70 %. U startu opět velkoryse zanedbejme, že právě i auto na vodík musí chvíli jet na svoji baterii, než dostatečně zahřeje palivový článek.

Předpokládejme též, že obě auta mají stejný odpor vzduchu, valivý odpor, ztráty v elektromotoru a tak podobně. Ale je zde značný zádrhel v podobě účinnosti palivového článku. Ta špičková se uvádí kolem 60 %. Takže těch zbylých 70 % energie v bombě u auta na vodík se ještě sníží vynásobením číslem 0,6. Tím dostaneme 70 × 0,6 = 48 %. Ano, auto na vodíkový palivový článek má celkovou energetickou účinnost, při podmínce srovnatelného energetického vstupu, přibližně poloviční než v případě elektromobilu.

Vodík může dávat smysl v dopravě, kde je velká baterie nevýhodou

Čtěte také: Chcete se zasmát? V Česku bude do roku 2030 jen pár desítek vodíkových stanic

Problémů s vodíkem je hned několik

Poloviční účinnost znamená i poloviční dojezd. Zároveň to znamená, že celá polovina vložené energie se promrhá. Problémy s vodíkem však nekončí. Auta na vodík jsou i výrobně mnohem dražší, mají menší špičkový výkon, menší úložný prostor a jejich servisování je mnohem nákladnější. Sice doplníte vodík mnohem rychleji než trvá nabití akumulátoru, ale otázkou je, kde a kolik může být vozů v řadě za sebou, aby nepoklesl tlak. U elektromobilu to je jednoduché. Předpokládá se, že pokud nedobijete baterii doma, budete mít možnost v budoucnu třeba u supermarketu, na sídlišti, nebo u motorestu, či hotelu.

Stavba vodíkové plničky je mnohonásobně nákladnější, a sice v řádu desítek milionů korun. Musí být velké tlakové nádoby, jsou nutné obrovské nároky na čistotu vodíku či bezpečnost. Bude tam také vždy obsluha, kompresory musí stále dotlakovávat zmíněných 30 % procent z energie, kterou si následně odveze každý automobil. To je obrovský výkon. Musí být tedy i zde masivní elektrické přívody a zajištěn dovoz vodíku v tlakových cisternách. Jenom stát s absencí smysluplné vize může chtít dražší auta s poloviční účinností a podporovat budování tak drahé infrastruktury.

Závěrem

Výstavbu takových drahých a nesmyslných doplňovaček má bohužel v plánu i náš stát. Zmínil to nový ministr dopravy Kupka ve zveřejněném rozhovoru ze dne 15.2.2022. Ale proč, když lze tak snadno zjistit, že je to ve srovnání s elektromobily drahé a neekologické. Byla by však velká hloupost vodík šmahem jako palivo zatracovat. Třeba studie pro využití kapalného vodíku v letecké dopravě jsou svými výsledky velice zajímavé. Tam jsou zatím baterie pro dlouhé lety stále příliš těžké.

Text nám do redakce zaslal náš čtenář Ing. Milan Prokop, magazín Elektrickevozy.cz článek s jeho souhlasem publikuje.