První se sériově vyráběným vozem s palivovými články přišla na trh Toyota modelem Mirai. Blok palivových článků a trakční baterie pohání střídavý synchronní elektromotor poskytující 335 N.m. Maximální rychlost 179 km/h. Z nuly na 96 km/h to zvládá za 9 s. Zásoba 5 kg vodíku je uskladněna ve dvou karbonových zásobnících o celkovém objemu 122,4 litrů. Nádrže mají být schopny odolat i střele z ruční palné zbraně. Náplň má teoreticky stačit na 700 km, prakticky to ale bude jen okolo 500km. (Kredit:  www.toyota-media.de)

U palivových článků se stále zdůrazňuje, jak je tato technologie šetrná k životnímu prostředí a ekologové celého světa na jejich uplatnění v autech čekali řadu let. Už se dočkali a výrobci je presentují jako auta jezdící na sluncem-generovaný vodík s nulovými emisemi. K výhodnosti auta na palivové články tak trochu svádí i vize kogeneračních jednotek, které nám v našich domácnostech mají převádět bioplyn, nebo zemní plyn, na elektřinu a ještě k tomu budou zadarmo vytápět byt. Dominic Notter, zaměstnanec  Švýcarských federálních laboratoří zaměřených na výzkum materiálů a technologie, se spojil s řeckými a brazilskými kolegy a na provoz stávajících palivových článků v autech si pořádně posvítili. Do své analýzy zakalkulovali nejen provoz, ale i náklady spojené s výrobou, dobu životnosti a následnou recyklaci jednotek. A porovnali to s dalšími motory, jaké automobilový trh nabízí. Automobilky již na palivové články své klienty nějakou dobu na autosalonech připravovaly a letos jsou již na trhu dva vozy. Toyota Mirai a Hyundai ix 35. Kalkulace výzkumníků ale pro ně ani trochu nevypadají dobře. Skoro se chce říci, že jejich provoz v praxi bude tristní.  

Hyundai ix35 s pohonem na vodíkové články v Copenhagenu v Dánsku jezdí již od loňského roku. Toto SUV zrychluje z 0-100 km/h za 12,5 sekund. Maximální rychlost je 160 km/h. Dvě nádrže s kapacitou 5,64 kg jsou umístěny mezi zadními nápravami. Teoretický dojezd 594 km. Hyundai je vyrábí v Jihokorejské továrně v Ulsanu. (Kredit: hyundai.presscorner.ch)

Pokud totiž palivový článek napájíme vodíkem získaným elektrolýzou vody za asistence elektřiny z evropské rozvodné sítě, pak se takové řešení výzkumníkům jeví jako holý nesmysl. Výsledkem je totiž akorát vysoká produkce emisí CO2.  Ani když zvažují vodík získávaný levněji, než doma v garáži, ale například stávající velkovýrobní technologií založené na přetváření zemního plynu, nedopadne to o mnoho lépe. Ani pak palivové články nevycházejí smysluplně. Celkovými náklady nejsou schopny konkurovat klasickým motorům, pokud ty začnou spalovat, například zemní plyn, přímo. Zkrátka a dobře, konvenční automobily odsouvají auta s palivovými články kamsi do pozadí, slovy slušnějšími - do budoucnosti. 

Podle nové studie auta na palivové články deklasují i elektromobily. Pro články je totiž potřeba nejprve z elektřiny generovat vodík, ten pak tlakovat do nádrží aby se z něj v autě  zase zpátky vyráběla elektřina. Taková dvojí konverze je na štíru s účinností a připomíná škrábání se pravou rukou na levém uchu. Kdo si místo palivočlánkové ekologické „zelené horké novinky“ zvolí raději elektrokolku a bude jí nabíjet doma ze sítě, bude jezdit za méně a ještě mu za to poděkuje životní prostředí.

Palivové články studie prakticky zavrhla s tím, že konkurenceschopné by se mohly stát až  když solárníci a větrníci budou vyrábět elektřinu ve velkém a levněji. Pak by teprve začaly převažovat klady článků, nad bateriemi. Překonaly by je rychlostí „tankování“ a o něco delším dojezdem. 

Když vědci proti sobě postavili palivový článek vyrobený na bázi  uhlíkových nanotrubek a Stirlingův motor, který umí přeměnit teplo na kinetickou energii k životnímu prostředí obzvláště šetrně, a jako zdroj energie zvažovali zemní plyn, vyznělo porovnání ve prospěch palivového článku. Ale jen nepatrně. Článek převádí vyšší podíl zemního plynu na energii elektrickou. Pokud se kalkuluje s elektrickou energií i se zužitkovaným produkovaným teplem, článek sice zúročí celých 90 procent energie obsažené v zemním plynu, což je opravdu hodně, ale je tu jedno „ale“. Palivový článek se neobejde bez vzácných kovů, jakým je například platina. Tyto nutné ingredience jsou výrobně a zpracováním náročné na energii a ekologicky nepřátelské. S rostoucí spotřebou a omezenými zdroji těchto kovů, se očekává, že jejich cena poroste. Tento trend by palivové články měl hendikepovat ve prospěch rivalů. Třeba i vůči málo účinnému Stirlingovu motoru, protože k jeho výrobě stačí ocel.

Dominic Notter, vedoucí mezinárodního výzkumného týmu, EMPA, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology: „Vozy poháněné palivovými články mají šanci se stát k životnímu prostředí šetrnějšími, až někdy v budoucnu. Zatím škodí více, než benzínová klasika“.

Vědci provedli porovnání aut poháněných palivovými články a těch jinak omotorovaných s pohonnou jednotku generující stejný výkon. Takových, které vozidlu poskytovaly výkon 55 kW, tedy hodnotu obvyklou pro elektromobily a menší vozy poháněné benzínovým motorem, potom se výzkumníci dobrali následujícího překvapení. Nejlépe dopadl klasický automobilový motor. Spotřeba těchto motorů se v průměru po ujetí 150 000 km běžně pohybuje na hodnotě 6,1 litru /100 km. Elektromobil provozovaný v EU zaneřádí životní prostředí stejně, jako klasický automobil s průměrnou spotřebou 6,4 l benzínu/100 km. Auta poháněná palivovým článkem, jejichž „nádrž“ plníme generátorem vodíku napojeným na elektrickou rozvodnou síť, jsou ze všech variant, tou nejhorší. Pokud se k takové volbě rozhodneme, přivodíme prý prostředí stejnou újmu, jako kdybychom si zadek začali vozit v monstru polykajícímu na sto kilometrů více než 12 litrů benzínu.

Literatura

Empa - a Research Institute of the ETH Domain   http://www.empa.ch/plugin/template/empa/3/*/---/l=2Life cycle assessment of PEM FC applications: electric mobility and ì-CHP", D.A. Notter, K. Kouravelou, T. Karachalios, M.K. Daletou, N. Tudela Haberland, Energy & Environmental Science, 2015, DOI: 10.1039/C5EE01082A