Перспективний водень
У ЄС прогнозують, що у 2030 році 17 відсотків нових вантажівок будуть водневими. Вони мають багато переваг, як і електромобілі, включаючи надзвичайно важливу відсутність забруднюючих викидів.
Водневі автомобілі також містять електродвигун, що живиться від водневих паливних елементів, які дозволяють водню реагувати з киснем, створюючи в хімічній реакції електроенергію та водяну пару. Електрика живить двигун, а нешкідлива водяна пара виділяється в атмосферу. Автомобілі на водневих паливних елементах, також відомі як електромобілі на паливних елементах, заправляються воднем на спеціальних станціях технічного обслуговування, що містять резервуари з природним газом під тиском.
Роздрібна ціна вантажівок на паливних елементах переважно визначається номінальною потужністю їх паливних елементів. Силова установка на паливних елементах та резервуар для водню системи складають майже 80 відсотків від загального кошту вантажівки.
Водневі транспортні засоби дорожчі за електромобілі, оскільки зараз на ринку немає бюджетних варіантів. Ціну нового водневого транспортного засобу можна порівняти з ціною електромобілів найвищого класу.
Згідно з TWI Global (однією з провідних незалежних дослідницьких та технологічних організацій) водневі автомобілі дорожчі у виробництві, ніж акумуляторні. Водень, будучи найпоширенішим хімічним елементом у всесвіті, все ще коштує досить дорого – приблизно у 8-10 разів дорожче за бензин. По-друге, його виробництво дуже енерговитратне – на виробництво одного кубометра водню за допомогою електролізу, наприклад, потрібно 4-5 кіловат електроенергії, і далеко не завжди вона надходить із «зелених» джерел. За оцінкою Міжнародного агентства з енергетики, заміщення воднем всього транспортного палива вимагало б виробництва вчетверо більшої кількості електроенергії. Для електролізу потрібна, зокрема, платина, видобуток якої теж дуже затратний і енергоємний і теж не відповідає зростаючим вимогам екологів.
Ці автомобілі все ще значно дорожчі, ніж еквівалентні дизельні автомобілі, тому вимагають великих інвестицій. Однак у транспортному секторі нам потрібні швидкі рішення для досягнення наших кліматичних цілей, – сказав Пітер Фог-Петерсен, керівник відділу автомобільного транспорту DSV. – Водень може відіграти значну роль в енергетичній трансформації. Технологія вже досягла такого рівня розвитку, який дозволяє нам протестувати її застосування та запустити потужний пілотний проєкт».
За даними DSV, вантажівки з водневим двигуном можуть досягати більшого запасу ходу, ніж електромобілі, а водень може відіграти важливу роль у майбутньому, особливо у секторі вантажних автомобілів. Саме тому компанія розпочала тестування водневої вантажівки Hyundai Xcient Fuel Cell Type 6×2.
Основна проблема використання енергії водню полягає у необхідності удосконалити технології його виробництва. Загальний бюджет на реалізацію водневих проєктів лише у Європі вже обчислюється мільярдами євро. Сьогодні вчені з усього світу працюють над здешевленням галузі за рахунок впровадження нових методів. Надзавдання – зробити водень так самo доступним, як і природний газ із наступним повним переходом на нього.
Передбачається, що у період з 2025 по 2030 рік витрати на системи зберігання водню (тобто резервуари на 700 бар та відповідні трубопроводи та структурні компоненти) знизяться на 21 відсоток.
У дослідженні, проведеному на замовлення державно-приватного партнерства ЄС та Спільного підприємства з паливних елементів та водню (FCH JU), зроблено висновок про те, що вантажівки на водневих паливних елементах (FCH) можуть стати конкурентоспроможними за вартістю експлуатації до 2027 р., якщо вартість водню впаде до 6 євро за 1 кг.
З переваг водневих вантажівок аналітики відзначають високу експлуатаційну гнучкість та відносно короткий час дозаправки порівняно з електровантажівками. Водневий автомобіль не потрібно заряджати, як електромобіль із батарейним живленням; його можна заправити менш ніж за п’ять хвилин. Фактично більшість водневих автомобілів можуть легко проїхати до 483 км на повному баку. Наприклад, Renault Kangoo ZE Hydrogen та Master ZE Hydrogen мають паливні елементи з подовжувачем запасу ходу, які забезпечують запас ходу понад 350 км та час заправки всього 5 хвилин.
Автомобілі з водневим двигуном також мають невелику вагу. Паливні елементи, що в них використовуються, набагато легші за акумулятори, що застосовуються в електромобілях, і суттєво не знижують вантажопідйомність автомобіля. Повний водневий бак важить близько 5 кілограмів, а акумулятор електромобіля важить до 700 кілограмів.
Проблема утилізації компонентів водневих вантажівок стоїть значно менш гостро, ніж у випадку транспортних засобів на електробатареях.
|
Серед мінусів вибору водневого автомобіля насамперед те, що зараз недостатньо інфраструктури для їхньої підтримки. Згідно з оцінками американської Національної лабораторії з вивчення відновлюваної енергії, вартість будівництва однієї водневої заправки варіюється від 1 до 4 млн. дол., тоді як обладнання для звичайної АЗС обходиться в середньому у 100 тис. дол. У Європі прогнозується, що до 2030 року необхідно більше 1 тис. водневих станцій та близько 300 тис. електричних зарядних станцій. При цьому визначення належного розташування зарядних станцій для вантажних транспортних засобів часто обмежене наявністю необхідної енергетичної інфраструктури та пропускною спроможністю напрямку. |
Для досягнення цілей ЄС з декарбонізації транспорту до 2030 р. водневі заправні станції (ВЗС) мають бути доступні не рідше ніж кожні 150 км на автомобільній мережі TEN-T, – вважає Адіна Велеан, єврокомісар з транспорту. – Це дозволить створити достатньо щільну мережу ВЗС, яка забезпечить адекватний транскордонний зв’язок із ЄС та підтримає 60 тис. водневих вантажівок, які ми очікуємо побачити на дорогах Євросоюзу до 2030 р.».
На ці цифри – 60 тис. – орієнтується і коаліція великих виробників автомобілів, що включає Daimler, Honda та Hyundai. Вони зобов’язалися до 2030 випустити 100 тис. вантажівок на паливних елементах для підтримки «декарбонізації європейського транспортного сектору».
У цьому світлі машини на батареях – тимчасове рішення на найближчі 20-30 років, у середньостроковій перспективі потенціал водню значно вищий. Також слід враховувати, що на даний момент основним бар’єром для транспортного сектора є не інфраструктура чи вартість технології, а нестача вантажних транспортних засобів на водні.
Водень, безперечно, стане паливом майбутнього. Однак це не найближче майбутнє. Ми з перевізниками обговорили можливість придбання водневих автомобілів. Виявилося, що це практично неможливо, – визнав Міхал Шимковський, голова правління Dachser у Польщі. – Цих машин немає на ринку, є лише прототипи та тестові зразки. Тому я думаю, що найближчим часом перевізникам доведеться пройти фазу електромобілів – цього не уникнути».
Обидва ці напрями вимагають подальших досліджень та розробок, причому електромобілі вимагають ефективної переробки відпрацьованих акумуляторів, швидшого заряду та збільшення запасу ходу. Тим часом водень потребує вдосконалення інфраструктури та зниження витрат на видобуток водню для заправки. Однак і той, й інший напрямок можна вважати перспективним у захисті клімату.
Електричні вантажівки найекологічніші?
У березні 2023 р. ICCT опублікував результати дослідження, яке порівнює викиди парникових газів протягом життєвого циклу електричних, водневих та газових і дизельних вантажівок та автобусів.
Улюблене кліше прихильників «краще використовувати дизель» полягає в тому, що електромобілі не чистіші, ніж автомобілі з ДВС, тому що для їх виробництва та зарядки витрачається викопне паливо.
У «Порівнянні викидів парникових газів протягом життєвого циклу європейських великовантажних транспортних засобів та палива» автори розглядають не лише викиди CO2 з вихлопних труб транспортних засобів, але й викиди ПГ, що виникають внаслідок виробництва транспортних засобів та їх компонентів, технічного обслуговування транспортних засобів, виробництва палива та електроенергії.
Ключовий висновок: найбільший вплив вантажних автомобілів та автобусів протягом усього терміну їхньої служби на клімат пов’язаний із фазою використання чи споживання палива, а не з видобутком сировини, виробництвом чи технічним обслуговуванням.
Проблема не в заводі, а в дорозі, – каже Микита Павленко, керівник паливної програми ICCT. – Висока інтенсивність викидів парникових газів, пов’язаних з експлуатацією вантажівки протягом усього терміну її служби, врівноважує викиди парникових газів, що утворюються при його виробництві чи виробництві палива чи енергії, яку він споживає. Наше дослідження розглядає невизначеність, пов’язану з участю викидів на всіх етапах життя транспортного засобу. Це доводить, що лише електричні вантажівки з акумуляторами та деякі електричні вантажівки з паливними елементами можуть відповідати кліматичним цілям сектору.
Порівняння різних варіантів трансмісії показує, що електричні акумуляторні вантажівки є кращим варіантом для зниження викидів парникових газів. Протягом усього терміну служби 40-тонний тягач із причепом з акумуляторною батареєю вироблятиме як мінімум на 63 відсoтки менше викидів у порівнянні з дизельним двигуном. Оскільки мережа продовжує декарбонізуватись, ці викиди будуть падати – дослідження показує скорочення викидів на 84 відсотки при використанні лише відновлюваної електроенергії.
Водночас, згідно з висновками дослідження, вантажівки на паливних елементах, що використовують водень, отриманий з викопного палива, створюють на 15 відсотків менше викидів парникових газів у порівнянні з їх дизельними аналогами. Скорочення викидів значною мірою залежить від джерела водню. Якби водень вироблявся лише з використанням відновлюваної електроенергії, скорочення викидів могло б досягти 85 відсотків.
Викиди транспортних засобів, що працюють на природному газі, протягом життєвого циклу нижче на 4-18 відсотків, ніж у їхніх дизельних аналогів. На думку авторів звіту, баланс автомобілів на газовому паливі обтяжений викидами метану, які утворюються під час виробництва та транспортування газів. Стійкий біогаз може покращити баланс, але ICCT передбачає, що стійкий біометан може покривати лише 2 відсотки парникових газів
Таким чином, цілі захисту клімату на автомобільному вантажному транспорті можуть бути досягнуті лише з використанням електромобілів або транспортних засобів на паливних елементах», – вважає Микита Павленко.
Вчені Норвезького інституту економіки та транспорту кілька років тому провели дослідження, після яких досвід вантажоперевезень електротягачами було визнано «багатообіцяючим».
З погляду витрат, ми очікуємо, що акумуляторні вантажівки стануть конкурентоспроможними, коли технологія досягне масового виробництва», – заявили автори дослідження.
Хоча вони звернули увагу на деякі недоліки (наприклад, обмеження гнучкості операцій для логістичних компаній), вчені бачать потенціал для повноцінного використання електротягачів на певних сегментах.
