Vodík pro palivočlánková vozidla: úskalí statistik a
srovnávání
 26.1.2015
V rámci připravované aktualizace studie „E-mobilita v
MHD“ se její
zpracovatelé zabývají mj. jednoduchým srovnáním elektrických pohonů pro
autobusy, mj. i z hlediska dopadu na životní prostředí. Jedním z
podkladů pro toto srovnání byla i publikovaná metodická pomůcka
„CIVITAS policy note: Smart choices for cities – Clean buses for your
city“, publikovaná v roce 2013 v rámci evropské iniciativy CIVITAS.
Zpracovatelé zde narazili na problém srovnatelnosti a interpretace dat
v souvislosti s palivočlánkovým pohonem. Zmíněný dokument totiž uvádí
jednotkovou produkci skleníkových plynů, a tím i dopad na klimatické
změny, u palivočlánkových autobusů 1,5násobně vyšší než u klasického
dieselu (lokálně jsou palivočlánkové autobusy zcela bezemisní) – viz
graf dole.
Takto jednoduše formulované srovnání však ne zcela
koresponduje s podporou palivočlánkových vozidel ze strany EU i s
dosavadními poznatky zpracovatelů naší studie z konkrétních projektů
palivočlánkových autobusů v Evropě (příklady viz dále). Věc proto byla
konzultována s pracovníky ÚJV Řež, a.s., kde mj. v roce 2013 vznikla
studie „Polák, L., Čermáková, J. Analýza energetické náročnosti pro
stanovené způsoby výroby, distribuce, skladování a využívání
vodíku“. Závěry jsou rozhodně zajímavé a pro připravovanou
studii podnětné.
Způsob výroby vodíku se výrazně liší stát od státu.
Celosvětově se dnes většina vodíku (cca 95 %) vyrábí s fosilních paliv
(v první řadě parním reformingem zemního plynu, dále parciální oxidací
nižších uhlovodíků a v poslední řadě jako vedlejší produkt při
zkapalňování či zplyňování uhlí). Všechny tyto procesy jsou doprovázeny
výraznými emisemi CO2, kdy např. parní reforming
zemního plynu lze
pomocí chemické reakce zjednodušeně popsat:
CH4 + 2 H2O
→ CO2 + 4 H2
Při standardní účinnosti této reakce kolem 80 %
odpovídají měrné emise CO2 více než 7 kg na 1 kg
H2. Tímto způsobem nicméně vzniká vodík především jako
odpadní surovina v
chemické výrobě a případný provoz palivočlánkových vozidel pak není
příčinou jejich vzniku. Jedná se vlastně o využití odpadu či druhotných
surovin pro energetické účely. Příkladem je provoz palivočlánkových
autobusů v Antverpách, kde vodík
vzniká jako vedlejší produkt při chloro-alkalické výrobě chemického
koncernu Solway. Tomu pak budou odpovídat i skutečně vznikající emise v
porovnání alternativ s provozem a bez provozu palivočlánkových vozidel.
Porovnání emisí
skleníkových plynů celkem (zdroj:
CIVITAS 2013) ZVĚTŠIT OBRÁZEK
Kromě emisí spojených s výrobou vodíku je nutné
zohlednit také jeho distribuci, která dnes téměř bez výjimky probíhá ve
stlačené podobě silničními nákladními vozidly. Jisté energetické nároky
následně představuje i samotné tankování, kdy energie kompresoru je
přímo úměrná požadovanému tlaku (35 či 70 MPa) a množství emisí CO2
se
opět odvíjí od energetické mixu dané země.
Současně ve světě existuje celá řada projektů, kdy je
vodík vyráběn pomocí elektrolýzy štěpením vody za využití „zelené“
elektřiny z obnovitelných zdrojů energie (fotovoltaika či vítr). V
případě, že je takto vyrobený vodík použit v dopravním sektoru, mohou
se emise CO2 v celém řetězci od výroby k pohonu
blížit nule a být
zatíženy pouze požadavky na kompresi vodíku (tankování). Do této
kategorie spadá většina nově vybudovaných zdrojů vodíku primárně
zaměřených na jeho výrobu pro provoz palivočlánkových vozidel (viz
například projekt H2BER
nebo plnicí stanice pro palivočlánkové
autobusy ve skotském Aberdeenu).
Problém lze tedy shrnout následujícím způsobem:
Jestliže lze s jistou tolerancí považovat průměrné
evropské hodnoty emisí u čistě elektrického pohonu (baterie,
superkapacitory) za relevantní i pro ČR, jelikož podíl bezemisních
zdrojů elektřiny v ČR je v úhrnu podobný evropskému průměru (oba se
pohybují v rozmezí 40 – 50 % a liší se zejména poměrem jaderných a
obnovitelných zdrojů energie), pak u palivočlánkových pohonů by
takovéto zjednodušování mohlo být velmi zavádějící. Vždy je nutno
vědět, jaký je konkrétní zdroj vodíku a zda jde o odpadní produkt nebo
zda se vyrábí za účelem pohonu vozidel.
Ing.
Jakub Slavík, MBA, s využitím podkladů ÚJV Řež, a.s.
Ilustrační
foto a obrázek © archiv redakce Proelektrotechniky.cz
 Přečtěte si také:
 Palivové
články slouží k přímé přeměně chemické energie
na stejnosměrný elektrický proud.
Základem jsou elektrochemické
procesy. Při chemické reakci vstupních látek – paliva a
okysličovadla - se chemická energie přeměňuje na elektrickou energii.
Nejčastějším palivem
je vodík 
 Na odborném
semináři Hydrogen Day, představil ÚJV Řež, a.s.
experimentální zařízení pro vysokoteplotní elektrolýzu vody. Výsledky
výzkumu se mohou
uplatnit při výrobě vodíku v energetických zařízeních mj. pro využití v
palivových článcích.
 16.1.2015
Studie „E-mobilita v MHD“, zabývající se stavem a
vývojem elektrických autobusů v ČR a ve světě, kterou zpracovala v roce
2013 firma Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services pro potřebu
Sdružení dopravních podniků ČR a která je volně přístupná na našem
portále zde,
zaznamenala začátkem ledna 2015 čtyři tisíce zájemců, kteří si ji z
portálu stáhli.
Prezentace z konference jsou ke stažení na konci článku. 24.11.2014 Jako doprovodný program veletrhu Czechbus 2014 proběhla
21. 11. 2014 v Praze odborná konference „Elektrické autobusy pro město
III“, zaměřená na problematiku autobusů s elektrickým pohonem a
nezávislým provozem, tj. především elektrobusů a parciálních
trolejbusů, a jejich infrastruktury. Pod záštitou Sdružení dopravních
podniků ČR a v úzké spolupráci s ním v rámci Pracovní komise pro
e-mobilitu ji
opět pořádala konzultační firma Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting
Services.
 6.11.2014 Pod názvem ESPACE (francouzsky: prostor –
akronym z anglického „European Service and Parts Centre for fuel cell
buses“) začíná od listopadu 2014 v belgickém Lieru fungovat společné
servisní centrum pro palivočlánkové autobusy Van Hool
s vodíkovými
pohonnými jednotkami od kanadského výrobce Ballard.
 20.10.2014 O využití palivových článků jako zdroje energie pro
elektrické manipulační vozíky jsme se na našem portále zmiňovali již
vícekrát. Zatímco Evropa v současné době prověřuje ve zkušebním provozu
první desítky těchto vozíků v rámci projektů HyLIFT-DEMO a
HyLIFT-EUROPE, v
USA je jich nyní v provozu kolem tisíce a jejich trh dále úspěšně roste.
 25.9.2014
SDP ČR dlouhodobě sleduje rozvoj elektrické trakce v
městské hromadné dopravě. Kromě metra, tramvají, klasických trolejbusů
je tento zájem nově zaměřen na elektrobusy a trolejbusy s prodlouženým
dojezdem jakožto perspektivní druh dopravy, jehož technologie se
průběžně zdokonaluje. Pro podporu tohoto rozvoje vznikla Pracovní
komise pro elektromobilitu jako partnerství mezi SDP ČR a konzultační
firmou Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services.
 20.3.2014
Po necelém půlroce od prvního běhu proběhlo již
druhé pokračování odborného semináře „Elektrické autobusy pro město“,
opět s organizací a odbornou garancí firmy Ing. Jakub Slavík, MBA –
Consulting Services a pod záštitou Sdružení dopravních podniků ČR.
Takto
krátký časový odstup si vyžádal především aktuální běh událostí v
oblasti možného financování projektů elektrické MHD a podpořil jej i
rychlý postup technologií pro elektrobusy a trolejbusy.
 1.9.2013
Náš
portál Proelektrotechniky.cz zveřejnil ke stažení a volnému použití již
dříve avizovanou studii „E-mobilita
v MHD“ (viz předchozí informace zde).
Studie se zabývá současným stavem technologií, provozními zkušenostmi a
vývojovými trendy v elektrických autobusech, tj. elektrobusech,
palivočlánkových autobusech a diesel-hybridních autobusech. Tyto
elektrické autobusy studie porovnává se standardními dieselovými
autobusy, autobusy na CNG a trolejbusy.
|
