Rosnąca świadomość ekologiczna oraz dążenie do redukcji emisji szkodliwych substancji sprawiają, że przemysł transportowy szuka innowacyjnych rozwiązań zasilania. W ostatnich latach coraz większą uwagę przyciągają pojazdy ciężarowe zasilane wodorem, które oferują potencjał rewolucji w sektorze transportu drogowego. Wodorowe ogniwa paliwowe stanowią jedno z najbardziej obiecujących rozwiązań technologicznych, umożliwiając konwersję energii chemicznej wodoru na energię elektryczną, co przekłada się na zerową emisję spalin.
Technologia
Pojazd na wodór, korzysta z technologii ogniw paliwowych do generowania energii elektrycznej potrzebnej do napędu. Ogniwa wodorowe składają się z kilku kluczowych elementów, w tym anody, katody i elektrolitu.
Proces rozpoczyna się od dostarczenia wodoru do anody w ogniwie paliwowym. Wodorowy paliwowy układ paliwowy rozkłada cząsteczki wodoru (H2) na jony wodorowe (H+) i elektrony (e-). Jony wodorowe przechodzą przez elektrolit, podczas gdy elektrony przepływają przez obwód zewnętrzny, tworząc prąd elektryczny. Ten prąd może być wykorzystany do zasilania silnika elektrycznego, który napędza pojazd.
Na katodzie, jony wodorowe i elektrony łączą się z cząsteczkami tlenu (O2) z atmosfery, tworząc cząsteczki wody (H2O). Proces ten nazywa się reakcją redukcji tlenu. Woda, która jest jedynym produktem ubocznym tego procesu, jest emitowana z układu w postaci pary lub za pomocą skraplającej się wody.
Główną zaletą pojazdów zasilanych wodorem jest to, że nie emitują szkodliwych substancji. Jedynym produktem ubocznym jest czysta woda. Ponadto, pojazdy te mają większy zasięg niż pojazdy elektryczne, ponieważ wodór można przechowywać w zbiornikach o dużej pojemności, umożliwiając długie podróże bez konieczności częstego ładowania.
Infrastruktura
Ważnym aspektem związanych z pojazdami na wodór jest infrastruktura tankowania. Aby pojazdy zasilane wodorem mogły funkcjonować, niezbędne są stacje tankowania wodoru. Wiele krajów na całym świecie pracuje nad rozbudową infrastruktury tankowania wodoru, aby umożliwić wzrost liczby pojazdów na wodór na drogach.
Pojazdy zasilane wodorem mają potencjał do odegrania istotnej roli w przyszłości mobilności, szczególnie w sektorze transportu ciężkiego, gdzie długie zasięgi i zerowe emisje są szczególnie ważne. Jednak rozwój tej technologii nadal wymaga dalszych badań, inwestycji infrastrukturalnych i obniżenia kosztów, aby stać się bardziej konkurencyjną alternatywą dla tradycyjnych pojazdów.
Ciągnik wodorowy pracujący w górnictwie
Wielkie nadzieje wiążą się również z zastosowaniem wodorowych pojazdów ciężarowych w sektorze górniczym. W Republice Południowej Afryki niedawno rozpoczął pracę prototyp wodorowej ciężarówki o ładowności 290 ton, która wykonuje regularne przewozy dla firmy Anglo American, kopalnianego giganta. Ten imponujący pojazd jest wyposażony w ogniwka wodorowe o mocy 800 kW, które wytwarzają energię elektryczną i magazynują ją w bateriach o pojemności 1200 kWh. Dzięki temu ciężarówka może generować moc blisko 2700 KM, zapewniając niezwykłą wydajność przy przemieszczaniu tak dużej ładowności.
Ciągnik portowy Toyota UNO
Ciągnik portowy Toyota UNO to rewolucyjne rozwiązanie oparte na wodorowych ogniwach paliwowych, które zostało stworzone specjalnie dla logistyki portowej. Ten innowacyjny pojazd, oznaczany również jako UTR (utility tractor rig), idealnie sprawdza się w środowisku portowym, gdzie krótkie dystanse, częste manewrowanie i zatrzymywanie są nieodłącznymi elementami codziennej pracy. Dzięki lekkiej technologii wodorowej, Toyota UNO oferuje dużą ładowność i krótki czas tankowania, co czyni go ekologicznym rozwiązaniem do przewozu kontenerów.
Toyota opracowała model ciągnika portowego UTR. Wykorzystuje on mocny silnik elektryczny oraz ogniwa paliwowe pochodzące z Toyoty Mirai. Ciągniki portowe UTR są poddawane dużym obciążeniom, przemieszczając ciężkie kontenery z miejsca na miejsce. Ich praca jest energochłonna, wymaga częstego ruszania i zatrzymywania się, a ładunki często mają masę 5,5 tony lub więcej. Prototypowy model Toyota UNO przeszedł intensywne testy w Porcie Los Angeles, potwierdzając swoją wytrzymałość, łatwość w manewrowaniu oraz praktyczność i bezpieczeństwo napędu na ogniwa paliwowe.
Hyundai XCIENT Fuel Cell
Nowe modele ciężarówek z ogniwami paliwowymi, takie jak Hyundai XCIENT Fuel Cell, mają na celu zrewolucjonizowanie branży transportowej poprzez wprowadzenie czystej mobilności. Dzięki zastosowaniu układu wodorowych ogniw paliwowych o mocy 190 kW, pojazdy Hyundai XCIENT Fuel Cellte są w stanie pokonywać znaczne odległości na jednym ładowaniu. Ciągnik jest wyposażony w siedem dużych zbiorników na wodór, które oferują łączną pojemność około 32,09 kg tego paliwa. Przy takiej konfiguracji, ciężarówka ma zasięg jazdy wynoszący około 400 km, co sprawia, że jest idealna do wykorzystania w transporcie długodystansowym.
Hyundai nie zamierza spocząć na laurach i planuje rozwijać swoją produkcję ciężarówek z ogniwami paliwowymi, aby zwiększyć swoją zdolność produkcyjną XCIENT Fuel Cell do 2000 sztuk rocznie. Wartość tej inwestycji sięga aż 1,3 miliarda dolarów.
Hydrogen Vehicle Systems
Firma Hydrogen Vehicle Systems (HVS) jest brytyjskim startupem, który skupia się na rozwoju pojazdów napędzanych wodorem. Niedawno HVS zaprezentowało swoją pierwszą ciężarówkę zasilaną wodorem. Ta demonstracyjna ciężarówka o masie 5,5 tony, nazwana HVS HGC, została wyposażona w zintegrowany wodorowo-elektryczny układ napędowy.
HVS planuje wyposażyć ciężarówkę w system KERS (Kinetic Energy Recovery System), który umożliwi odzyskiwanie energii podczas hamowania i zoptymalizuje jej wykorzystanie. Układ napędowy pojazdu będzie również kontrolowany przez wewnętrzny system o nazwie „Semas”, który według HVS cechuje się wysoką trwałością i niskim zużyciem paliwa.
HGC będzie testowany w ośrodku Mira w hrabstwie Warwickshire w środkowej Anglii. Startup HVS rozważa również budowę pilotażowego zakładu w Midlands, który miałby zatrudniać ponad 600 pracowników. Firma ma również plany dotyczące projektowania 40-tonowej ciężarówki wyposażonej w wodorowy system elektryczny. Jeśli te plany się zrealizują, HVS będzie pierwszą brytyjską firmą, która wyprodukuje taką ciężarówkę.