o nejaký čas ďalšie palivo. Ešte nedávno sa zdalo, že to bude možno metanol. Najpravdepodobnejší je však vodík. Zásoby surovín na výrobu tradičných uhľovodíkových palív ubúdajú. Podľa aktuálnych prieskumov vystačia v súčasnosti známe náleziská ropy len na najbližších štyridsať rokov. Dve tretiny z nich pritom ležia na geopoliticky nestabilnom Blízkom východe. Ak sa ľudstvo vďaka produkcii skleníkových plynov nechce uvariť
vo vlastnej šťave a ak sa mieni vyhnúť apokalyptickým vojnám o čierne zlato, musí hľadať alternatívne palivá.Ako alternatívne zdroje energie pre pohon automobilov v súčasnosti prichádzajú do úvahy vodík, prírodný (zemný) plyn, skvapalnený propán-bután, biopalivá, alkoholy, oleje rastlinného pôvodu a splynená biohmota.
Palivom budúcnosti je nepochybne vodík. Javí sa ako ideálna alternatíva klasických fosílnych palív. Dnes sa pracuje na zvládnutí bezpečných technológií jeho výroby, skladovania, prípravy a spaľovania. Najčastejšie sa vyrába chemicky a elektrolyticky. V tomto prípade sa ukazuje ako veľmi perspektívne spojenie s fotovoltaickými článkami. Slnečná energia tak môže štiepiť vodu na vodík a kyslík ekologicky najčistejšou technológiou. Pritom v procese, v ktorom vodík slúži ako nositeľ energie, nevznikajú žiadne škodlivé emisie. Len vodná para. Tá sa celkom nebadane a bez vedľajších následkov rozpustí v zemskej atmosfére. Vodík možno vyrobiť aj z obnoviteľných zdrojov, napríklad z biomasy. Znižuje to závislosť krajín od hŕstky štátov s nerastným bohatstvom. Na to, aby vodík nahradil benzín, naftu či iné palivá, treba prejsť ešte dlhú cestu. Vývoj pritom prebieha už dlhé roky. Venujú sa mu nielen progresívne automobilky, ale aj gigantické naftárske spoločnosti. Vidia za obzor a nechcú v budúcnosti ostať mimo hry. Výsledky ich snáh sa postupne začínajú objavovať i v praxi.
Ochrana životného prostredia a minimalizácia nákladov na energie a palivá sú v súčasnosti nanajvýš aktuálne úlohy. Veď vo svete jazdí 800 miliónov automobilov, ale z nich asi len milión je vybavených iným ako spaľovacím motorom. Vývoj alternatívnych pohonov sa uberá tromi hlavnými smermi - elektrické pohony, hybridné pohony a palivové články.
Ťažkopádne elektromobily
Aj keď automobily na elektrický pohon zaznamenali v posledných rokoch výrazný pokrok, na trhu sa vyskytujú len okrajovo. V roku 2000 na cestách Európy jazdilo deväťtisíc elektromobilov. Z nich dve tretiny vyrobil koncern PSA Peugeot Citroën v spolupráci s firmou Heuliez. General Motors vyprodukoval sériu 900 vlastných elektromobilov. O EV-1 však záujem rapídne klesal, až ustal na nule. GM ich stiahol z ponuky. Ford prestaval na elektrický pohon model Ka a vybavil ho špeciálnymi lítium-iónovými batériami. Tiež Mitsubishi vyvinul ultrakompaktný dvojsedadlový mestský automobil s hliníkovým skeletom a magnézium-lítiovou batériou. Vo vývoji sa angažuje aj Honda.
Nevýhodou elektromobilov ostáva malá operatívnosť, vysoká hmotnosť a malý akčný rádius - 130 až 150 kilometrov. Veda ani prax nedokážu v súčasnosti do batérií akumulovať dosť energie. Pritom majú batérie výrazne obmedzenú životnosť. Použitie elektromobilov má lokálny prínos k ochrane životného prostredia, najmä v mestách, lebo neprodukujú emisie. Nerieši však problém exhalátov pri výrobe samotnej elektrickej energie. Len ak by sa elektrina vyrábala z vodných, veterných či príbojových elektrární.
Hybridné pohony sú len medzistupňom
Hybridný pohon je kombináciou spaľovacieho motora a elektromotora. V praktickom nasadení najďalej dospeli japonské automobilky. V Honde sa stal priekopníkom dvojsedadlový športový automobil Insight. Je vybavený mimoriadne účinným zážihovým trojvalcovým motorom VTEC a elektromotorom s výkonom 10 kW. Dosahuje priemernú spotrebu 3,4 l/100 km a so 40-litrovou palivovou nádržou odjazdí až 1 100 km. Na trhu USA sa za rok predalo takmer 24-tisíc týchto vozidiel a ďalších 21-tisíc hybridných verzií Hondy Civic.
Podobne Toyota vyvinula hybridný automobil pod typovým označením Prius. Bolo to prvé sériovo vyrábané auto na svete s týmto pohonom. Má kombináciu 1,5-litrového zážihového štvorvalca (43 kW/59k) a elektromotora (30 kW/41 k) a spotrebu 5,1 l/100 km. V súčasnosti je aj v Európe na trhu jeho druhá generácia.
Nevýhodou hybridných pohonov voči klasickým spaľovacím motorom je ich vyššia hmotnosť a potreba niektorých náročných materiálov. Ani z energetického hľadiska neprinášajú mimoriadny zisk. Z lokálneho hľadiska sú prínosom pre životné prostredie, lebo v mestách využívajú elektrický pohon. Z globálneho hľadiska prinášajú čiastočnú úsporu uhľovodíkových palív a redukciu emisií.
Experti tvrdia: budúcnosť patrí vodíku
Pre dlhodobé riešenie problémov dopravy má najväčšiu šancu vodíku. Môže ako palivo budúcnosti zvýšiť konkurenciu medzi dodávateľmi pohonných látok a znížiť energetickú závislosť vyspelých krajín od dovozu ropy. Vodík sa dá vyrobiť z obnoviteľných zdrojov - z biomasy, vodnej, veternej a slnečnej energie a okrem uhľovodíkov aj pomocou jadrovej energie. Môže byť pritom zdrojom energie pre mobilné telefóny, počítače, tlačiarne, televízory, ale aj pre celé domácnosti a budovy. Už roky ho používajú kozmické raketové nosiče. V súčasnosti sa vývojom turbín leteckých motorov a nádrží lietadiel na vodík zaoberajú letecké firmy.
Vodík môže tiež slúžiť ako palivo v klasických spaľovacích motoroch automobilov s upraveným systémom zmiešavania so vzduchom. Z hľadiska exhalátov vypúšťajú takéto motory trikrát menej emisií, ako rovnako výkonné agregáty spaľujúce benzín, naftu alebo zemný plyn. Experti však dávajú väčšiu perspektívu autám s pohonom na palivové články. To je cesta k nulovým emisiám. Komerčne sa autá na vodík dostanú na trh okolo roku 2010, možno 2015... Ale čo dovtedy? Treba vyriešiť ešte veľa problémov. Napríklad vodík je nízko výbušný. Čo neznamená, že je úplne bezpečný. Nakoniec s každým palivom, ktoré má v sebe ukrytú energiu, je späté určité riziko. Pri vodíku je však dosť nízke a zvládnuteľné. Pokiaľ ide o bezpečnosť, vodíkové autá sú na tom lepšie ako tie tradičné. Ak prestrelíte benzínovú nádrž, takmer určite vybuchne, lebo sa vznietia vysoko horľavé a výbušné výpary. Vodík na horenie potrebuje veľmi veľa kyslíka a toľko ho ovzdušie v okolí nádrže neobsahuje - tvrdia odborníci.
Podľa spoločnosti Shell Hydrogen budú prvotné transformátory vyrábať vodík zo zemného plynu, alebo iných fosílnych palív. Aj napriek tomu by sa mali emisie skleníkových plynov znížiť na polovicu. Palivové články budú podľa firmy Shell predstavovať najefektívnejšie využitie zásob energetických nerastných surovín. Takzvané nulové emisie prídu na rad až oveľa neskôr. Aj to v miestach s veľkým potenciálom na výrobu elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov.
Rozhodnú náklady a zisk
Komerčná úspešnosť vyžaduje ponúknuť atraktívne auto s dobrými parametrami za dobrú cenu. Automobiloví producenti musia byť pritom schopní dosahovať zisk. Nová konštrukcia pohonu automobilov na palivové články dovoľuje viac experimentovať s dizajnom karosérie. "Vodíkové" autá budú v budúcnosti atraktívnejšie aj na pohľad. Pohon na palivové články má menej pohyblivých súčiastok ako klasický pohon. To hovorí v prospech znižovania nákladov na výrobu a údržbu takýchto automobilov. Lenže kilowatt výkonu auta poháňaného palivovými článkami je zatiaľ trikrát až šesťkrát drahší ako kilowatt výkonu auta poháňaného turbodieslom. Ekonomiku palivových článkov zatiaľ totiž najviac kazia drahé katalyzátory z platiny a paládia. Veď platina sa považuje za najdrahší kov na svete. Podčiarknuté a zrátané, automobilky musia náklady na kilowatt výkonu stlačiť na 30 až 70 dolárov. To je úroveň súčasných spaľovacích motorov.
Vodíkový spaľovací motor má len prechodnú perspektívu. Budúcnosť patrí takzvanému palivovému článku, ktorý neprodukuje vôbec žiadne emisie. Pracuje na princípe syntézy molekúl vodíka a kyslíka, ktorého výsledkom je elektrická energia, poháňajúca elektromotor automobilu a teplo. S technológiou palivových článkov sa najďalej dostala japonská Honda. Vývoj prvého automobilu s vodíkovým motorom, modelu FCX, ukončila v roku 2002. Získala naň osvedčenie kalifornských i federálnych amerických autorít, čím sa mu otvorila cesta ku komerčnému použitiu. V tomto roku technológiu FCX na sériovú výrobu certifikovali aj v Japonsku. Náskok Hondy dokumentuje fakt, že povolenia síce dostali aj iní výrobcovia, ale vždy len pre automobily určené na testovacie účely. Nedávno Honda predstavila novú štúdiu s rovnakým názvom. Píšeme o nej na strane 6.
Kúpime si auto na vodík?
Existujú už aj odhady, ako sa vodíkové autá začnú presadzovať medzi spotrebiteľmi. Napríklad v Japonsku očakávajú, že v roku 2010 bude po jeho cestách jazdiť 50-tisíc áut s palivovými článkami a že za ďalšiu dekádu ich počet narastie na pol milióna. Stále to bude iba kvapka v mori.
Prognostici Európskej únie rátajú s tým, že v roku 2020 sa bude na starom kontinente pohybovať šesť miliónov vodíkových automobilov. Ak by sa predstavy zástancov palivových článkov splnili, v polovici 21. storočia by bolo v prevádzke 350 miliónov vozidiel na vodíkový pohon.
Long, long way...
Napriek výhodám povedie od prototypov palivových článkov k ich hromadnej výrobe ešte náročná cesta. Totiž vodík sa na Zemi vyskytuje v obrovskom množstve, no jeho väčšina je viazaná s kyslíkom vo vode. Prípadne voľne lieta v horných vrstvách atmosféry. Na to, aby mohol slúži ako palivo, ho treba umelo vyrobiť. A to je práve kameň úrazu.
Produkcia vodíka, napríklad z biomasy, uhlia alebo ropy, je v súčasnosti energeticky náročná. A teda aj drahá. Výroba vodíka je o tretinu drahšia než rafinovanie benzínu alebo nafty.
Okrem toho takáto produkcia vodíka znečisťuje životné prostredie. Lebo sa iba presúva spotreba energie z vodiča na výrobcu vodíka. Riešenie pritom existuje. Je ním fúzny reaktor, ktorý vyprodukuje desaťnásobne viac elektrickej energie ako súčasné jadrové elektrárne.
Kde tankovať
Asi pomerne veľký problém bude distribúcia vodíka pre autá. Zo súčasných čerpacích staníc bude možné využiť len voľnú nezastavanú plochu a budovu predajne s pokladnicou.
Podľa štúdie EÚ z roku 2002 si vybudovanie siete päťtisíc vodíkových púmp, ktoré by priestorovo dostatočne pokryli starý kontinent, vyžiada minimálne štyri miliardy eur (156 mld. Sk). V súčasnosti to už môže byť viac. O ešte vyšších nákladoch hovorí štúdia spoločnosti General Motors. Podľa nej by len v metropolitných oblastiach USA na pohodlné obslúženie motoristov malo slúžiť 12-tisíc čerpačiek. Pritom na diaľniciach by mala vodíková pumpa stáť na každom štyridsiatom kilometri. Náklady - 12 miliárd dolárov (390 mld. Sk). Predstavuje to polovicu sumy, za ktorú by sa dal v súčasnosti postaviť ropovod z Aljašky...
Dotácie
Vzhľadom na obrovské predpokladané investície už zástancovia vodíkovej ekonomiky hovoria o nevyhnutnosti pomocnej ruky štátu. "Priemysel väčšinu nákladov na prechod na vodík neunesie. To znamená, že určitý počet čerpačiek zaplatí štát priamo z peňazí daňovníkov a že okrem toho sa vzdá časti príjmov vo forme daňových úľav.
To si však vyžaduje širokú politickú podporu. Dane z palív tvoria významnú zložku štátneho rozpočtu, i keď nie najväčšiu. Ale o tak významnú časť príjmu vlády štátov nebudú chcieť prísť... Nebudú chcieť, ale asi budú musieť. Ropy už naozaj nie je veľa. A navyše... ak sa pozrieme na východ, do regiónu Ázia - Pacifik, kde na štartovacej čiare ekonomickej revolúcie (a konzumného spôsobu života) stoja krajiny ako Čína, India, Pakistan a ďalšie, pripravené vymeniť milióny bicyklov za motorové vozidlá, musíme konštatovať, že v ekosfére bude čoskoro horúco. Platí to doslovne aj v prenesenom význame slova. Aj napriek tomu, že v týchto krajinách si pod motorovým vozidlom predstavia skôr moped či skúter, ako klasické štvorkolesové auto.
Preto nie je asi žiadna náhoda, že popredné automobilky sústreďujú vývoj a výrobu vozidiel s alternatívnym pohonom, palivové články nevynímajúc, práve do Číny. Platí to zatiaľ najmä o nemeckom Volkswagene. Plánuje vyrábať v Číne v spolupráci s Tongji University a nemeckou firmou IAV model vozidla s palivovými článkami.
Ďalší producenti sa zameriavajú na výrobu diesel-elektrických dopravných prostriedkov. General Motors v spolupráci so Shanghai Automotive Industry Corp. bude vyrábať v Šanghaji autobusy s takýmto pohonným agregátom a Toyota Motor oznámila, že plánuje v meste Changchun na severovýchode Číny produkovať svoj model limuzíny Prius s hybridným palivovo-elektrickým motorom.
Niet inej cesty?
Drahá ropa dokáže negatívne ovplyvňovať ekonomiku prakticky celej planéty. Môže však byť aj horšie, keď dopyt po tejto surovine začnú v čoraz väčšej miere diktovať rastúce potreby čínskej a ďalších rozvíjajúcich sa ekonomík. Dnes cenou na burzách dokážu zamávať správy o zime a zásobách vykurovacích olejov v USA. Ale čo bude, keď Číňania vymenia bicykle za autá? Budeme musieť vymeniť naše autá za bicykle? Dnes je ešte ťažké odhadnúť, čo sa bude diať. Možno vývoj prinesie postupom času pokrok a technológia výkonných palivových článkov sa zdokonalí natoľko, že klasický motor nebude potrebný. Ostáva len dúfať, že výskumníci preteky s časom vyhrajú a prijateľné riešenia nájdu skôr, než sa vyčerpajú zásoby ropy. JOVI
