Automobilový průmysl čeká pozvolný přechod k dalším variantám pohonu, než je motor spalující fosilní paliva a produkující škodlivé zplodiny. Vozidla blízké i vzdálené budoucnosti budou nejspíše pohánět elektromotory, způsobů jak potřebnou energii na palubu dostat bude ovšem více. Zatímco pro menší vozidla do měst a na kratší trasy (dnes zcela běžně do 300 – 400 kilometrů) to budou nejspíše elektromobily s akumulátorem a dobíjením z rozvodné sítě, pro větší auta určená k častým jízdám po ještě delších trasách se předpokládá využití palivových článků spotřebovávajících vodík.
Jednou z prvních vlaštovek vodíkových elektromobilů je SUV Hyundai Nexo, jehož exemplář s belgickou SPZ jsme mohli krátce vyzkoušet. Díky vodíkovému projektu ÚJV Řež jsme si zkusili i tankování zatím netradičního paliva.
Palivový článek místo akumulátoru
Hyundai Nexo je elektromobil. Místo vysokokapacitního akumulátoru, který je potřeba nabíjet, je ale vybaven palivovým článkem, který chemickou reakcí vodíku a kyslíku vyrábí elektřinu potřebnou k jízdě. Vozidlo tak vodík nespaluje, ale používá pro výrobu elektřiny.
Do nádrže je potřeba čerpat pouze vodík, kyslík si článek vezme z okolního vzduchu. Vozidlo jej v přední části nasává, kaskádou filtrů čistí a na konci jej, ochuzený o spotřebovaný kyslík, zase vypouští ven. Výraz „spotřebovaný“ přitom není úplně vhodné slovo, výstupním prvkem chemické reakce v palivovém článku je vodní pára (H2O, dva atomy vodíku a jeden atom kyslíku), takže se vodík i kyslík (spolu s pročištěným vzduchem) vrací zpět do prostředí.
Hyundai Nexo vypadá jako celkem obyčejné SUV. O tom, že jezdí na vodík, informuje jen nápis Fuel Cell na pátých dveřích.
Vodík uchovává ve třech nádržích v zadní části vozu, kde jsou schované pod sedadly a zvýšenou podlahou v kufru, takže se nemusíte obávat nádrže v kufru jako u přestaveb na LPG – pro řidiče a posádku je to standardní vůz, plynové nádrže jsou ukryty v „podpalubí“.
Tankujeme vodík
Zatímco se u elektromobilů často hovoří o nerozvinuté infrastruktuře, u vodíku je v České republice síť plnících bodů zatím prakticky neexistující.
Vodíková čerpací stanice je totiž pouze jedna, v areálu společnosti Veolia Transport v Neratovicích u Prahy, přičemž ji provozuje ÚJV Řež, zejména pro testovací provoz prototypu vlastního vodíkového elektrobusu.
Tankování vodíku je podobné čerpání nafty nebo benzínu. Ventil na konci hadice nacvaknete na ventil vozidla, přičemž se zamkne a hermeticky utěsní průchod mezi čerpací stanicí a nádržemi auta. Pak na stanici stisknete tlačítko pro zahájení čerpání.
Po pár sekundách se ozve krátké fouknutí a ticho – to byl testovací „pšouk“ kterým stanice ověří těsnost spojení. O několik sekund později začne samotné tankování, které by mělo trvat v řádu jednotek minut. Jakmile je hotovo, odpojíte ventil, nasadíte krytku na ventil vozidla a zaklapnete dvířka. Hotovo.
Zázemí stanice, kam se zákazník nedostane. To modré napravo je pístové čerpadlo, které tlakuje vodík do vysokotlakého zásobníku na levé fotce zcela vlevo. Ty velké červené kulaté věci jsou tlakové ventily. Vše je poháněné hydraulicky - stlačeným olejem ze stavebně oddělené kompresorovny – pracuje se s vodíkem, elektrické jiskry je třeba eliminovat.
Možná vás, zcela správně, zarazil podmiňovací způsob v předchozím odstavci. Na neratovické čerpací stanici totiž dobu čerpání nádrží „do plna“ nelze vyzkoušet. Nexo má vodíkový systém tlakovaný na 700 barů, přičemž čerpací stanice v Neratovicích pracuje s tlakem 350 barů (což odpovídá potřebám onoho vodíkového autobusu). To znamená, že nádrže zde můžeme doplnit pouze do poloviny. U budoucích komerčních čerpacích vodíkových stanic se ovšem počítá s tlakem 700 barů.
A ani pak není doba tankování úplně pevná. Vodík se neskladuje při takto vysokých tlacích – pro srovnání, ve vodovodním řadu je tlak zhruba 4 bary, ve voze je tak tlak 175x vyšší – ale tlakuje se do mezizásobníku čerpací stanice. Záleží na jejím dimenzování, kolik nádrží/vozů dokáže takto rychle natankovat. Některé dnešní stanice zvládnou třeba jen dva vozy, u dalších se doba plnění bude prodlužovat. Kdyby v řadě stálo třeba osmé auto, klidně si na plnou nádrž počká i hodinu. Jakmile se začne počet vodíkových vozů zvyšovat, bude růst i kapacita čerpacích stanic a cílem je, aby plnění trvalo jednotky minut, ideálně by bylo hotovo do pěti minut (což je i údaj, který u Nexa uvádí výrobce).
Vstupní mezizásobník vodíku. Sem putuje vodík z úložiště – vysokokapacitní nádrže za betonovou stěnou zhruba o 15 metrů dál.
Strojovna s kompresorem vytvářející hydraulický tlak, který pohání tu část strojovny, kde se pracuje s vodíkem.
Chystané stanice budou také s vozidlem aktivně komunikovat, podobně jako nabíjecí stanice s akumulátorovými elektromobily. U vodíkových čerpacích stanic to bude řešené optickou cestou, jakmile se pracuje s vodíkem, nelze připustit možnost elektrického jiskření na konektorech.
Vše je v rámci možností uživatelsky zjednodušené - zatímco autobus má uzemňovací bod, kam se připojí kabel s kleštěmi od stanice, Nexo má zemnicí bod integrovaný přímo v čerpacím ventilu. Hadice vedoucí ke stojanu zajistí přívod vodíku, jejich opletení pak uzemnění vozidla.
Jízda a dojezd
Do nádrží Nexa se vejde 6,3 kg plynného vodíku. Při udávané průměrné spotřebě zhruba 1 kg na 100 kilometrů to představuje dojezd přes 600 kilometrů na jedno tankování. My jsme v čase, po který nám bylo Nexo k dispozici, najeli několik desítek kilometrů a dostali se na 0,9 kg na 100 kilometrů, takže výrobcem udávaných 660 kilometrů považujeme za reálných.
Čerpání vodíku na stanici v Neratovicích
Hyundai Nexo je poměrně velké SUV, které velikostně splní nároky na rodinný vůz. Jízdně je to elektromobil se vším souvisejícím – včetně způsobu řízení s brzděním rekuperací nebo skvělým tichem v kabině: absence hluku spalovacího motoru se kombinuje s dobrým odhlučněním, ozvučení vozu si i zde vzala na starost společnost Krell.
Palivový článek má výkon 95 kW, čímž je dán i výkonový limit vozu. S ním si Nexo drží poměrně příjemnou dynamiku – není to raketa jako stájová kolegyně Kona Electric, ale rozhodně ani žádný louda. Slovy čísel, z 0 na 100 km/h se rozjede za 9,2 sekund, z 80 na 120 km/h za 7,4 sekundy. Nejvyšší rychlost je pak 173 km/h.
Pracoviště řidiče překvapí velkým množstvím tlačítek na vysoko umístěné horizontální středové konzoli. Ve finále je to však nejspíše bezpečnější než listování v menu na dotykovém displeji. Za krátkou zkušební dobu si ovšem nedovolujeme zhodnotit.
Displeje za volantem a ve středu palubní desky nabídnou velké množství informací a také obraz okolí vozu. Při parkování umí i 360° pohled kolem vozu, jakmile dáte blinkr, vidíte za volantem obraz z kamery na odpovídajícím zpětném zrcátku – skvělé!
Součástí elektrické výzbroje Nexa je i malý 1,5 kWh akumulátor (jako má hybridní Ioniq) určený pro rozjezd po nastartování, kdy se teprve rozbíhá reakce v palivovém článku a zároveň jako úložiště energie z rekuperačního brzdění.
Heterogenní budoucnost
Přechod na ekologicky šetrnější technologie nejspíše nebude znamenat, že jedna technologie bude zcela zavržena a druhá ve stejné škále nasazena. Je stále jasnější, že budoucnost (nejen) dopravy bude technologicky pestrá a vzájemně se doplňující. Část poptávky pokryjí hybridní vozy kombinující klasické spalovací motory s elektrickým pohonem, další poptávku nasytí elektromobily s akumulátorem a nabíjením z rozvodné sítě a část elektromobily s dnes zatím poněkud „exotickým“ palivem, kterým je vodík.
Stejně jako jsou zatím otázky ohledně výroby a recyklace lithiových akumulátorů, jsou i diskuze ohledně výroby vodíku. Ten může být například odpadní surovinou při jiné chemické výrobě, nebo se vyrábět elektrolytickým rozkladem vody. K tomu je potřeba velké množství elektrické energie, takže se podle Aleše Doucka, vedoucího oddělení vodíkových technologií ÚJV Řež, který nás tankovací stanicí provedl, počítá i s možností, že by se výrobou vodíku vlastně uskladňovala přebytečná energie například při výkonových špičkách solárních a větrných elektráren.
Elektromobil s vodíkovými palivovými články Hyundai Nexo nabízí komfort, pohodlí a výbavu pokročilými systémy, na jaké jsme u špičkových elektromobilů zvyklí a zároveň možnost rychlého doplnění paliva, na které jsme zvyklí u vozů se spalovacími motory. Nexo je již v sériové výrobě a v některých evropských zemích si jej již můžete pořídit za 68 000 eur, tedy za zhruba 1,8 milionu korun.
Na český trh zatím nemíří, přeci jen jedna čerpací stanice s polovičním tlakem nedává jinou možnost. V příštím roce by se měly otevřít první tři komerční vodíkové čerpací stanice Unipetrolu v Praze (na Barrandově), v Brně a v Litvínově a nejspíše i dvě stanice Dopravního podniku Ostrava – jedna má stát v Ostravě, druhá v Opavě, přičemž jejich hlavním posláním bude doplňování paliva do flotily vodíkových autobusů.
