Wodór jako paliwo w motoryzacji

Wodór jako paliwo w motoryzacji

Marcin Ślęzak(1), Piotr Wiśniowski(1), Maciej Gis(1)

(1) Instytut Transportu Samochodowego, Jagiellońska 80 03-301 Warszawa

STRESZCZENIE

W pracy przedstawiono zasadność oraz możliwości wykorzystania wodoru jako paliwa do zasilania pojazdów. Podano założenia odnośnie cen pojazdów i wodoru do ich zasilania w odniesieniu do aut zasilanych konwencjonalnymi paliwami. Przeanalizowano obecne postępy prac w tej dziedzinie, możliwości budowy stacji paliw oraz prognozy dotyczące rozwoju rynku motoryzacyjnego w perspektywie do 2050 roku.

1. WSTĘP

Intensywne prace nad wykorzystaniem wodoru w transporcie samochodowym podjęto jeszcze w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku. Wodór może być wykorzystany do napędzania pojazdów samochodowych na dwa sposoby, albo jako paliwo w tradycyjnym silniku, które ulega spaleniu w komorze silnika, albo w ogniwach paliwowych do wytworzenia energii napędzającej silnik elektryczny. Ze względu na szereg zalet (lekkość, łatwość, szybkość ładowania) i brak istotnych wad towarzyszących technologii bezpośredniego spalania wodoru w komorze silnika (przedwczesny zapłon, energochłonność przechowywania wodoru w stanie ciekłym itp.), rozwijana jest ta technologia, jak również druga, wykorzystująca wodór do wytwarzania energii przez ogniwa paliwowe.

2. WODÓR JAKO PALIWO W MOTORYZACJI

2.1 WPROWADZENIE

Samochody wykorzystujące ogniwa paliwowe są wyposażone w silniki elektryczne, akumulatory i system odzyskiwania energii hamowania. Tradycyjne silniki i zbiorniki paliwa płynnego w pojazdach konwencjonalnych, zastąpiono ogniwami paliwowymi oraz zbiornikami na wodór. Ogniwa paliwowe wytwarzają energię w reakcji utleniania wodoru, a pojazdy nimi napędzane emitują jedynie parę wodną. W odróżnieniu od samochodów elektrycznych korzystających z akumulatorów, o zasięgu średnio 100 - 150 km i konieczności konwencjonalnego ładowania przez kilka godzin (przy tzw. szybkim ładowaniu rzędu kilkunastu minut (mniejsza trwałość akumulatorów)), pojazdy na ogniwa paliwowe można napełnić wodorem w kilka minut, a pełen zbiornik umożliwia zasięg zbliżony do pojazdów napędzanych silnikami spalinowymi.

Prace studyjne nad samochodami z ogniwami paliwowymi zajęły praktycznie dwie dekady. Pierwsze produkowane seryjnie samochody z ogniwami paliwowymi pojawiły się dopiero w 2014 roku.

Podstawowymi barierami rozwoju technologii napędu wodorowego były koszty oraz względy bezpieczeństwa całego łańcucha dystrybucji wodoru, od miejsca jego wyprodukowania do miejsca jego zużycia w samochodzie.

Cena zakupu (pomimo wielokrotnego zmniejszenia się w okresie zaledwie kilku lat) jest niestety nadal niekonkurencyjna. Mirai kosztuje w Japonii i w USA 57,5 tys. dolarów, a w Europie 66 tys. euro + VAT. Należy przy tym podkreślić, że administracja publiczna w Japonii dopłacać będzie do zakupu Mirai blisko 20 tys. dolarów, a administracja amerykańska 8 tys. dolarów. Szacuje się jednak, że do 2020 roku cena samochodu z ogniwami paliwowymi może zrównać się nawet z ceną samochodu hybrydowego (PHEV – diesel) [1].

Znacznie korzystniej kształtują się już relacje kosztów eksploatacyjnych takich samochodów. Samochód osobowy zużywa ok. 1 kg wodoru na pokonanie 100 km (autobus ok. 10 kg), co przy cenie 8-9 euro/kg wodoru powoduje, że koszty zużycia paliwa wodorowego na 100 km przebiegu zrównają się plus - minus z kosztami konwencjonalnych paliw płynnych.

Według ekspertów upowszechnienie technologii napędu wodorowego dopiero rozwija się i jest o ok. 10 lat za rozwojem samochodów elektrycznych. Obecnie, w 2015 roku, mamy fazę przed- komercyjną, która zakłada powstanie w samej Europie ok. 200/300 stacji wodorowych w różnych zurbanizowanych regionach dla 5000 samochodów osobowych i ok. 500 autobusów wyposażonych w ogniwa paliwowe (tzw. FCEV). Wczesna faza komercyjna technologii napędu wodorowego powinna pojawić się w Europie ok. 2020 r. i zapewnić powstanie infrastruktury wodorowej na strategicznych ciągach transportowych, liczącej ok. 2000 stacji napełniania wodorem / minimum 1000/, obsługujących 500 tys. samochodów osobowych oraz 1000 autobusów wyposażonych w ogniwa paliwowe. Faza komercyjnego rozwoju technologii napędu wodorowego powinna nastąpić ok. 2025 roku [2].

Docelowo w 2020 r. cena samochodu wyposażonego w ogniwa paliwowe nie powinna przekraczać 50 tys. dolarów, co stanowić będzie  1/40 kosztów pierwszego prototypu z 2008 roku (w 2010 roku koszty stanowiły 1/3 kosztów prototypu z 2008 roku. W roku 2012 1/6 kosztów prototypu z 2008 r, w 2015 1/20 kosztów prototypu z 2008 roku). Około 80% kosztów samochodu nowej generacji wynikało z kosztów ogniw paliwowych [3]. Cena samochodu z ogniwami paliwowymi powinna nadal zmniejszać się, szczególnie po 2025 roku w wyniku rozwoju produkcji wielkoseryjnej. W chwili obecnej w różnej fazie rozwoju technicznego i rynkowego jest ponad 60 modeli samochodów zasilanych ogniwami paliwowymi, przygotowanych praktycznie przez wszystkie liczące się koncerny motoryzacyjne [2].

Jak do tej pory na skalę względnie masową, produkcję samochodów z ogniwami paliwowymi uruchomiła jesienią 2014 roku  Toyota. W 2014 roku modelu Mirai wyprodukowano 700 sztuk, a plan na 2015 zakłada wyprodukowanie 3500 egzemplarzy. Samochody z ogniwami paliwowymi produkuje też Hyundai.

U schyłku pierwszej dekady XXI wieku, w krajach zaawansowanych motoryzacyjnie i technologicznie, zaczęto tworzyć programy wieloletnich prac nad nowymi technologiami ogniw paliwowych oraz wykorzystania wodoru w transporcie.

W Europie największy obecnie program wodoryzacji transportu, o budżecie wynoszącym 1,4 mld euro, prowadzą Niemcy. Program zatytułowany „National Innovation Programme Hydrogen and Fuel Cell Technology” koordynowany jest przez Nationale Organisation Wasserstoff – und Brennstoffzellentechnologie (NOW GmbH).

W Wielkiej Brytanii prace nad programem wodoryzacji gospodarki podjęto jeszcze w 2004 roku [4]. W Indiach Narodowy Program Wodoryzacji gospodarki przyjęto w 2006 roku. W ramach 11 (lata 2007-2011) i 12 (lata 2012-2017) Planu Gospodarczego przewidziano m.in. 50% dofinansowanie dla badań związanych z upowszechnieniem wodoru jako nośnika energii dla sektora przemysłowego i 100% dla sektora naukowego [5].

W Japonii organizacja promująca wodoryzację transportu samochodowego i rozwój pojazdów wyposażonych w ogniwa paliwa Fuel Cell Commercialization Conference of Japan (FCCJ) powstała w marcu 2001 roku. Obecnie należy do niej 105 przedsiębiorstw i 15 organizacji, w tym najwięksi japońscy producenci samochodów.

Jednym z najważniejszych elementów planu wodoryzacji transportu w Brazylii (Program of Science, Technology and Innovation for H2 and FC) jest Fuel Cell Bus Project zakładający wodoryzację autobusów miejskich [5].

Również Kanada podjęła działania mając na celu badania nad wodoryzacją transportu - projekt Stowarzyszenia APMA (Automotive Perts Manufactures Association of Canada), a także Canadian Hydrogen and Fuel Cell Association [6].

W Korei Południowej w ramach programu rządowego wsparcia rozwoju technologii napędu wodorowego w latach 2009-2012 wydano 2,5 mln euro.

Łącznie już do 2010 roku administracja publiczna wydała na badania związane z wodoryzacją transportu samochodowego miliard dolarów (w tym USA- 0,5 mld dolarów, UE – 250 mln dolarów, Japonia – 300 mln dolarów, Korea Płd. – 100 mln dolarów, Chiny – 60 mln dolarów).

Istnieje kilka opcji dostarczania wodoru do stacji tankowania pojazdów wodorem – hydrogen refueling station - HRS. Każda z nich ma wpływ na konstrukcję i działania HRS, ale wszystkie stacje umożliwiają dostarczanie wodoru do pojazdów samochodowych o ciśnieniu 350 bar (autobusy) lub 700 bar (samochody osobowe). Ww. opcjami są [7]:

•    produkcja wodoru na miejscu z wykorzystaniem elektrolizy wody,
•    produkcja wodoru na miejscu z wykorzystaniem reformingu metanu,
•    scentralizowana produkcja i dystrybucja sprężonego wodoru w postaci gazowej (CGH2) do HRS w zasobnikach (200 bar, 300 kg) lub przy wykorzystaniu wysokociśnieniowych zbiorników (aż do 500 bar i 1000 kg), przy wykorzystaniu samochodów ciężarowych,
•    scentralizowana produkcja i dystrybucja wodoru w postaci gazowej (CGH2) do HRS rurociągiem przy wartości ciśnienia zależnej od lokalizacji i wahającej się od 8 do 60 bar,
•    scentralizowana produkcja i pozyskanie wodoru w postaci ciekłej oraz dystrybucja ciekłego wodoru (LH2) w zbiorniku (o masie do ok. 4000 kg), przy wykorzystaniu samochodów ciężarowych.

2.2 STAN I PROGNOZA ROZWOJU TECHNOLOGII WODOROWEJ W TRANSPORCIE SAMOCHODOWYM W PERSPEKTYWIE 2050 ROKU.

Pierwszą na świecie stację tankowania wodoru uruchomiono w Dearborn w USA. Kolejne pojedyncze stacje tankowania wodoru uruchamiano z reguły przy okazji wielkich światowych imprez takich jak np.: wystawy światowe Expo w Osace w 2005 roku, w Saragossie w 2007 roku, w Szanghaju w 2010 roku, igrzyska olimpijskie w Pekinie w 2008 roku itp.

Dynamiczny rozwój liczby stacji tankowania wodoru nastąpił z początkiem drugiej dekady XXI wieku. Przykładowo w roku 2012 na świecie uruchomiono 27 nowych stacji tankowania wodoru, a w 2014 roku 17 stacji. W lipcu 2014 r. koncern Linde rozpoczął seryjne wytwarzanie stacji tankowania wodoru (28 już zamówiła Japonia). Uruchamianiu nowych stacji tankowania wodoru towarzyszy zamykanie lub czasowe zawieszanie funkcjonowania niektórych stacji już działających – najczęściej w USA (20 stacji), ale także np. we Włoszech (16 stacji), czy w Hiszpanii (3 stacje).

W rezultacie w marcu 2015 roku na świecie funkcjonowały 184 stacje tankowania wodoru (82 w Europie, 63 w Ameryce Północnej, 3 w Ameryce Południowej, 38 w Azji), podczas gdy jeszcze w 2013 roku takich stacji na świecie funkcjonowało 252.

Należy przy tym zwrócić uwagę, że jedynie 40% stacji tankowania wodoru (74 stacje) miało charakter publiczny. Pozostałe najczęściej funkcjonowały w ramach różnego typu ośrodków badawczych, jednostek przemysłowych i energetycznych, lub jako stacje prywatnego użytku.

Według dostępnych globalnych prognoz liczba stacji ładowania wodoru na świecie powinna w roku 2020 przekroczyć 1000 (obecnie wraz z istniejącymi stacjami nieczynnymi które mają być ponownie uruchomione potwierdzoną lokalizację ma kolejnych 129 stacji z tego 53 w Europie, w tym 24 w Niemczech), w roku 2025 – 2,5 tysiąca i w roku 2030 – 4 tysiące. Jest to prawdopodobnie liczba zaniżona, jako że tylko Japonia zakłada na rok 2030 posiadanie 5 tysięcy stacji (przy 1000 w Niemczech i 500 we Francji czy w Korei Południowej).

2.3 OGNIWA PALIWOWE

Ogniwa paliwowe to urządzenia elektrochemiczne konwertujące energię chemiczną reakcji bezpośrednio na energię elektryczną [8], [9]. Produktami tego rodzaju konwersji są energia cieplna i woda. Jeżeli do zasilania ogniw paliwowych stosujemy czysty wodór, nie emitują one praktycznie zanieczyszczeń [10], [11]. Jeżeli do produkcji wodoru wykorzystuje się odnawialne źródła energii, emisja gazów cieplarnianych jest mała w porównaniu do występującej dla paliw kopalnych [12].

Napięcie odwracalne ogniwa jest skorelowane z molarną energią swobodną Gibbsa, będącą funkcją ciśnienia i temperatury [11]. Termodynamiczna sprawność ogniwa paliwowego zmniejsza się ze wzrostem temperatury [8], [9], [11].

Istotnym jest rozpoznanie strat napięcia ogniwa paliwowego, powodowanych ograniczeniami kinetycznymi. Umożliwia to analiza kinetyki tych ogniw [11].

Transfer elektronów, obejmowany przez reakcje elektrochemiczne, ma charakter powierzchniowy. Powstający prąd to miara przebiegu reakcji. Szybkość ww. reakcji (prąd) jest proporcjonalna do powierzchni na której ona zachodzi. Bariery aktywacji wstrzymują konwersję reagentów do produktów. Pewna część napięcia ogniwa jest wykorzystywana na zmniejszenie barier aktywacji [8], [9]. Zwiększa to, konwersję reagentów do produktów, a więc gęstość powstającego prądu. Poświęcony woltaż (straty), to tzw. nadwoltaż (nadnapięcie) [8], [9], [10], [11].

Straty nadnapięcia aktywacji minimalizuje się przez maksymalizację tzw. współczynnika wymuszonej gęstości prądu (funkcja wykładnicza Butlera-Volmera) [8], [9], [11]. Występują cztery zasadniczo sposoby ograniczenia ww. strat [8], [9], [10], [11]:

•    zwiększenie koncentracji reagentów,
•    podwyższenie temperatury reakcji,
•    zmniejszenie bariery aktywacji poprzez zastosowanie katalizatorów,
•    zwiększenie liczby centów aktywacji (stosowanie elektrod o dużym polu powierzchni  w strukturze trójwymiarowej).

Ogniwa paliwowe pracują przeważnie przy dużych gęstościach prądu i dużym nadnapięciu aktywacji. Kinetyka wodoru w ogniwie paliwowym daje małe straty aktywacji zaś kinetyka tlenu duże (wolny przebieg reakcji – znaczne straty aktywacji ( przy małej temperaturze).
Kinetyka ogniw paliwowych zależy od rodzaju paliwa, charakteru chemicznego elektrolitu i temperatury pracy. Stosowane katalizatory to: katalizatory platynowe (ogniwa niskotemperaturowe), katalizatory niklowe lub ceramiczne (ogniwa wysokotemperaturowe) [8].

Wymagania stawiane ww. katalizatorom to [11]: aktywność, przewodność, stabilność (termiczna, mechaniczna, chemiczna, w warunkach pracy).

Transport ładunku w ogniwach paliwowych występuje pod wpływem gradientu napięcia (tzw. przewodność). Napięcie zużyte na transport ładunków to strata energii wytworzonej w ogniwie – to tzw. nadnapięcie omowe, wynikające z oporu omowego ogniwa.

W ogniwach paliwowych występują w zasadzie trzy rodzaje elektrolitów: ciekły, polimerowy, ceramiczny. Przewodnictwo elektrolitu polimerowego zależy od zawartości wody (im jest większe, tym przewodność jest większa).

Transport masy w elektrolitach ogniwa paliwowego jest zdominowany przez dyfuzję, natomiast w układach przesyłowych przez konwekcję (transport składowej przez ruch całego płynu). Dyfuzja wynika z gradientu stężeń reagentów [8], [9], [10], [11].

Ogniwa paliwowe pracują na następujących zasadach [8], [9], [11]:

•    wodór (lub zawierające go paliwo) jest dostarczany do strefy anodowej. Katalizator oddziela elektrony od protonów  (2H2→4H+ + 4e-),
•    na katodzie tlen łączy się z elektronami (w niektórych przypadkach z protonami i wodą), w wyniku czego powstaje woda (O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O) lub jony hydroksylowe,
•    protony poruszają się poprzez elektrolit do katody, gdzie łączą się z tlenem i elektronami, dając wodę i ciepło (ogniwa paliwowe w formie membrany polimerowej).  W przypadku ogniw paliwowych z elektrodami alkalicznymi (za stopionymi węglanami lub stałymi tlenkami) jony ujemne poruszają się w elektrolicie do anody, gdzie łączą się z wodorem, dając wodę i elektrony,
•    elektrony ze strefy anodowej ogniwa nie mogą przejść przez elektrolit do dodatnio naładowanej katody, muszą poruszać się przez zewnętrzny obwód elektryczny, aby dotrzeć do drugiej strony ogniwa.
Większość ogniw paliwowych zawiera [8], [9], [11], [13].
•    stos (pakiet) – w którym wytwarza się elektryczność w formie prądu bezpośrednio powstającego w wyniku przebiegu reakcji chemicznych w ogniwie,
•    procesor (konwertor) – konwertujący paliwo do formy użytkowanej przez ogniwo,
•    falownik i kondycjoner – przystosowujące prąd płynący z ogniwa do potrzeb urządzeń  go stosujących,
•    układ odzysku ciepła ( ogniwa generują dużo ciepła).

Części składowe ogniw paliwowych to: zestaw membranowy ogniwa, anoda, katoda, katalizator (każda elektroda jest pokryta tylko na jednej stronie warstwą katalizatora, która zwiększa szybkość reakcji tlenu i wodoru), elementy konstrukcyjne (np. płytki, jedna na anodzie, druga na katodzie, o strukturze porowatej zapewniającej efektywną dyfuzję każdego gazu do katalizatora zestawu membrana/ elektroda). Płytki wspomagają gospodarką wodną w ogniwie. Między płytkami znajdują się płyty bipolarne, które działają jak kolektory prądu.

Ogniwa paliwowe klasyfikuje się głównie ze względu na stosowany elektrolit (określa on rodzaj reakcji elektrochemicznych zachodzących w ogniwie, decyduje o rodzaju katalizatora, wymaganym zakresie pracy ogniwa itd.) [11], [13].

Najczęściej spotykane obecnie rodzaje ogniw paliwowych to [8], [9], [11], [13]:

•    ogniwa z protonowymienną membraną polimerową (PEMFC) – najbardziej odpowiednie dla pojazdów z uwagi na krótki czas startu, małą temperaturę pracy i korzystny stosunek mocy do masy dają też dużą gęstość energii, mają małą masę i małą objętość w odniesieniu do innych ogniw, wadą ich jest wrażliwość katalizatora najczęściej platynowego, na zatrucie CO [8], [9], [11], [12],
•    ogniwa z elektrolitem alkalicznym (AFC),
•    ogniwa z kwasem fosforowym jako elektrolitem (PAFC), stosowane niekiedy do pojazdów ciężkich,
•    ogniwa ze stopionymi węglanami (MCFC),
•    ogniwa ze stałymi tlenkami (SOFC).

W tabeli poniżej padano zalety użytkowe ww. ogniw paliwowych [11]. Natomiast w kolejnej tabeli przykładowe zużycie energii i koszty przy stosowaniu ogniw paliwowych w autobusach miejskich [12].

Tabela 1. Zalety użytkowe ogniw paliwowych  [11]

Tabela 2. Zużycie energii i koszty w przypadku autobusów z ogniwami paliwowymi (zielone pole = istniejąca technologia, żółte pole = oczekiwane osiągi) [12]

Niezawodność pojazdów z ogniwami paliwowymi ocenia się obecnie do około 5000 godzin pracy przy temperaturze 40 – 80°C [12] (przy stosowaniu silników spalania wewnętrznego jest to obecnie ok. 5000 h pracy (300 000 km)) [11], [12]. Firma ACAL Energy podaje, że testowane w laboratorium systemy ogniw paliwowych pracowały niezawodnie przez 10 000 godzin, co miałoby odpowiadać przebiegowi pojazdu ok. 300 000 km [12]. Firma Hyundai uważa, że możliwe jest osiągniecie przynajmniej 200 000 km przebiegu pojazdu w rzeczywistych warunkach użytkowania [12].

Niezawodność akumulatorów litowo-jonowych określana jest obecnie na ok. 8 lat (1000 – 3000 cykli ładowania) [12]. Dla samochodów Nissan Leaf o dotychczasowym zasięgu 120 km (obecnie nawet 180 km) jest to niezawodność działania rzędu 120 000 – 360 000 km, zależnie jednak od sposobu ładowania akumulatorów (szybkie ładowanie ogranicza ww. niezawodność działania w znaczący sposób) [12]. Wykorzystanie samochodów z ogniwami paliwowymi intensyfikujące się obecnie, będzie stanowiło praktyczną weryfikację omawianej niezawodności działania tych pojazdów.

Obecnie trwają intensywne prace konsorcjów Daimler/Nissan/Ford, jak też Toyota/BMW czy Honda/GM oraz VW/Ballard, a także firmy Hyundai nad nowoczesnymi ogniwami paliwowymi o gęstości mocy rzędu 2,0 (2,5)-3,0 kW/dm3. Konsorcja te deklarują produkcję w najbliższych latach setek tysięcy pojazdów wyposażonych w ogniwa paliwowe [12]. Koszty produkcji omawianych samochodów szacuje się, jak podano we wprowadzeniu do niniejszego opracowania, na ok. 50 000 USD [12]. Tankowanie samochodów osobowych wyposażonych w ogniwa paliwowe trwa 3- 4 minuty, a więc podobnie jak konwencjonalnych samochodów tego typu i krócej niż takich samochodów elektrycznych (ok. 20 - 30 minut do kilku godzin) [12]. Tankowanie autobusów z ogniwami paliwowymi trwa dłużej do 20 min. Oczekiwany przebieg pojazdów wyposażonych w ogniwa paliwowe to 500 – 700 (nawet 900 km), co wpisuje się w przebiegi osobowych samochodów elektrycznych klasy premium tj. np. Tesla S (ok. 400 - 500 km). Pojazd wyposażony w ogniwa paliwowe, będący w sprzedaży Hyundai ix35 może być eksploatowany w temp. nawet -25 0C [12].

2.4    RODZAJE STACJI TANKOWANIA ZE WZGLĘDU NA SPOSÓB POZYSKIWANIA WODORU

Najczęściej stosowanymi obecnie stacjami tankowania ze względu na sposób pozyskania wodoru są:

•    Stacje tankowania mogące być wyposażonymi w urządzenia do reformingu parowego metanu, do produkcji wodoru z gazu ziemnego, biogazu czy innych paliw. Metoda ta polega na poddaniu metanu procesowi katalizy w wysokiej temperaturze, gdzie otrzymuje się wodór i tlenek węgla, a w dalszym procesie realizacji wodór i dwutlenek węgla. Stacja tego typu wyposażona jest w zbiornik wody, reformer (konwertor) np. do konwersji węglowodorów do mieszaniny gazowej wodoru i komponentów węglowych zwanych „reformatem”, system oczyszczania, sprężarkę wodoru i filtry, osuszacze, pompy napełniające wodorem. Produkcja wodoru na takiej stacji może zawierać się typowo w granicach 100-1000 kg dziennie [14].
•    Stacje tankowania wyposażone w urządzenia do elektrolizy wody. W procesie tym powstaje wodór i tlen. Większość urządzeń tego typu osiąga sprawność powyżej 75%, niektóre nawet 80–85%, a demonstracyjne w laboratoriach nawet 90%. Stacja taka składa się zazwyczaj ze zbiornika wody, dejonizatora, elektrolizera, układu oczyszczania, sprężarek, osuszaczy, filtrów i układu napełniania. Produkcja wodoru na takiej stacji typowo zawiera się w granicach 30-100 kg dziennie [14].

Według ocen amerykańskich, scentralizowana dostawa wodoru głównie rurociągami będzie stanowiła 90% rynku, a zaledwie 10% produkcji wodoru lokowane będzie bezpośrednio na stacjach tankowania. Docelowo najtańszym i najbardziej racjonalnym rozwiązaniem w dalszej perspektywie będzie wykorzystanie istniejących rurociągów dostarczających wodór w postaci gazowej, trzeba jednak mieć na uwadze, że budowa nowych rurociągów wymaga analizy szeregu problemów np. kruchości stali, konstrukcyjnych, wycieków wodoru, itp.

2.5    PRZEPISY DOTYCZĄCE STACJI TANKOWANIA WODORU W POLSCE

Przepisów dotyczących bezpośrednio stacji wodorowej w Polsce obecnie nie ma. Starając się o pozwolenie na budowę należy spełnić szereg wymagań ogólnych dotyczących stacji paliw w ogóle.

Ponadto w przypadku dostawy wodoru w postaci sprężonej spełnione powinny być specjalne wymagania dla stacji oferującej jako paliwo gazy sprężone.

W przypadku dostawy wodoru w postaci skroplonej stosowane wymagania są na większym poziomie niż dla gazu sprężonego. Jest to rozwiązanie bardziej efektywne, ale również bardziej skomplikowane. Na przykład dla tego przypadku wymagania w USA są na większym poziomie niż dla gazu sprężonego. Ocenia się, że dla wodoru skroplonego trudno będzie sprostać wymaganiom, tak żeby można było taką stację zlokalizować w obszarze gęsto zabudowanym. W Polsce istnieją stosowne przepisy, które są wykorzystane przy dopuszczaniu do eksploatacji stacji tankowania LNG.

3. Wnioski

Zastosowanie paliwa wodorowego do pojazdów stanowi jedno z głównych rozwiązań przyszłej motoryzacji. Na chwilę obecną dostępne są dwa seryjnie produkowane samochody. Ich cena oraz możliwości zatankowania wodorem są jednak ograniczone. W związku z tym konieczne jest zintensyfikowanie działań na rzecz rozbudowy sieci stacji wodorowych, jak też rozpowszechnienie pojazdów nim zasilanych. Pozwoli to na znaczną dywersyfikację paliw. Z pewnością jest to paliwo przyszłości, którego złoża są praktycznie nieograniczone.

LITERATURA

[1] Wallmark C., Schaap G.: Infrastruktura wodorowa dla transportu. Fakty i plan koncepcyjny dla Szwecji 2014 – 2020, 31.12.2014.
[2]     European Union Hydrogen Highway, http://www.hydrogencaronow.com/eu-hydrogen- highway.htm
[3]     Hirose K.: Toyota Aproach to Sustainabilate Mobility and Fuel Cell Vehicle Development, Toyota
[4]    UK Hydrogen Energy Strategic Framework – Analisis, grudzień 2004, www.dti.gov.uk./energy/sepn/hydrogen
[5]     Hydrogen Energy and Fuel Cells Development in India, Prezentacja na posiedzenie Komitetu Sterującego IPHE, Ministry of New and Renewable Energy, May 2014.
[6]     Karlson T.: Hydrogen and Fuel Cell in Canada County Update, 20 IPHE Steering Committee Meeting City of Fukuoka, Japan November 20-21, 2013.
[7]     Weeda M.: National Implementation Plan (NIP) for Hydrogen Refueling Infrastructure in Netherlands (NL), June 2014.
[8]     Fuel Cell Handbook (Fifth Edition), National Energy Technology Laboratory, Morgentown, West Virginia 26507-0880, U.S. Department of Energy 2000.
[9] Fuel Cell Handbook (Seventh Edition), National Energy Technology Laboratory, Morgentown, West Virginia 26507-0880, U.S. Department of Energy 2004.
[10] O’Hayre R., Suk-Won Cha, Colella W.: Fuel Cell Fundamentals, New York, Wiley 2006.
[11] Surygała J.: Wodór jako paliwo, WNT, Warszawa 2008.
[12]    Wallmark C., Schaap G.: Infrastruktura wodorowa dla transportu. Fakty i plan koncepcyjny dla Szwecji 2014 – 2020, 31.12.2014.
[13] www.energy.gov/eere/fuelcells/types-fuel-cells
[14]    Nan Q., Brooker P.: Hydrogen Fueling Stations Infrastructure, University of Central Florida Cocoa, USA.

 

 

 

 

Sponsor:

CookiesAccept

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem

Free Joomla! template by Age Themes