Kas var gāzt akumulatoru elektroauto no nākotnes troņa?

Auto eksperti ir vienisprātis, ka nākotne pieder elektroauto. Taču arvien biežāk tiek uzdots jautājums – vai enerģijas uzglabāšana akumulatoros ir vienīgā iespēja? Ražotāji, kas meklē jaunus risinājumus, jau gadiem ilgi pilnveido ūdeņraža tehnoloģijas cerībā, ka tās var kļūt par lielisku alternatīvu.

Jau pašā sākumā šai tehnoloģijai bija divas nepārprotamas priekšrocības salīdzinājumā ar mašīnām, ko darbina ar akumulatoros glabātu enerģiju. Pirmā – ūdeņraža uzpildīšana aizņem tikai dažas minūtes, un otrā – nobraucamā distance ar pilnu tvertni daudz neatšķiras no iekšdedzes auto.

Hyundai ix35 FCEV, kas debitēja jau 2013. gadā, kļuva par pirmo masveidā ražoto auto ar ūdeņraža degvielas elementiem. 2015. gadā Toyota iepazīstināja ar pirmās paaudzes Mirai, bet gadu vēlāk parādījās Honda Clarity. Taču, tā kā infrastruktūras attīstība ir iestrēgusi, auto ražotāji nesteidzas ar jaunu projektu izstrādi. Attīstoties transporta elektrifikācijai, uzņēmumi izvēlas vienkāršāko ceļu – strauji attīsta hibrīda piedziņu, un vieglās hibrīda sistēmas ir iestrādātas pat mazākajos pilsētas modeļos. Piemēram, Honda 2021. gadā nolēma izbeigt Clarity ražošanu un līdz šim jaunu modeli nav ieviesusi.

Pašlaik ir palikuši divi uzņēmumi, kas stingri tic šīs tehnoloģijas perspektīvai. Viens no tiem – Hyundai – jau 2018. gadā iepazīstināja ar jauno Nexo, kas aizstāja pirmo ix35 FCEV. Lai gan šo auto būtībā var uzskatīt par ūdeņraža tehnoloģijas demonstrācijas modeli, uzņēmums trīs gadu laikā pārdeva 1000 eksemplārus. 2021. gadā Toyota prezentēja otrās paaudzes Mirai, atsevišķus projektus turpināja Mercedes-Benz, BMW un Volkswagen, taču pagaidām vācu ražotāji aprobežojas ar prototipiem.

Dabu mazāk piesārņojošas mašīnas ir kļuvušas aktuālākas nekā jebkad agrāk, taču arī šajā jomā Hyundai un Toyota ir vienīgie uzņēmumi, kas piedāvā visu veidu elektrificētos spēka agregātus, tostarp modeļus, ko darbina ar ūdeņradi.

Galvenais bonuss – uzpilde ir ātra un droša

Asociētais profesors Jons Vanags, kurš pasniedz lekcijas Viļņas Tehniskajā un Kauņas Tehnoloģiju universitātē, ir pārliecināts, ka auto, kuru elektromotorus darbina ar ūdeņraža pārstrādē iegūto enerģiju, jau tuvākajā nākotnē var nopietni konkurēt ar akumulatora elektroauto. Viena no šīs tehnoloģijas galvenajām priekšrocībām ir tā, ka ūdeņradis ir visizplatītākā viela Visumā. Atliek tikai atrast visefektīvāko veidu, kā to iegūt.

“Mēs varam lēti iegūt ūdeņradi no dabasgāzes, taču šai procesā izdalās CO2, un tad mums ir jārisina šīs gāzes uzglabāšanas problēma. Elektrolīzes metode ir ekoloģiska, bet dārgāka. Eiropā tiek veicināta tieši pēdējā, jo vienlaikus ir iespējams izmantot elektrību no atjaunīgiem avotiem,” skaidro zinātnieks.

Salīdzinot ar enerģijas uzglabāšanu akumulatoros, neapstrīdama ūdeņraža tehnoloģijas priekšrocība ir ievērojami ātrāka uzpilde. Pat izmantojot ātrās stacijas, akumulatora uzlāde aizņem aptuveni 30 minūtes, savukārt ūdeņraža tvertnes var piepildīt 3–4 minūtēs. Šī atšķirība ir vēl lielāka, ja akumulatoru lādē no mājas elektroligzdas vai pie sienas piestiprinātās stacijas.

“Sākotnēji bija bažas par tvertņu uzpildes drošību, taču pašreizējās tehnoloģijas novērš noplūdi un citus negadījumus, pat ja lietotājs kļūdās. Tagadējais ūdeņraža staciju aprīkojums garantē, ka viss būs kārtībā,” Jons Vanags atspēko joprojām dzīvu mītu.

Masveida ražošana samazinās cenu

Ūdeņraža tvertnē ir aptuveni 5 kg saspiesta ūdeņraža. Tilpuma ziņā šādas tvertnes īpaši neatšķiras no tradicionālās degvielas tvertnes – vieglā auto ūdeņraža tvertnes tilpums sasniedz aptuveni 75 litrus, un ar to pietiek vismaz 500 km. Savukārt ekonomiskās klases elektromašīna ar vienu uzlādi var veikt aptuveni 350 km. Jaunākās paaudzes modeļi, piemēram, Hyundai Ioniq 5 un Kia EV6, nobrauc lielāku attālumu, taču to veiktspēja nav labāka kā ūdeņraža auto.

“Turklāt – kas nav mazsvarīgi – jaudīga mašīna ar pilnu standarta ūdeņraža tvertni var nobraukt 500 km, neuztraucoties par enerģijas patēriņu. Tajā pašā laikā elektroauto reti kad tiks tālāk par ražotāja deklarēto maksimumu,” galveno atšķirību iezīmē zinātnieks.

Pagaidām lielākais ūdeņraža auto trūkums ir cena. Tas maksās vismaz 60 tūkstošus eiro. “Ūdeņraža mašīnas vēl netiek ražotas masveidā. Taču, kad tas sāksies, cena ievērojami samazināsies. Pagaidām šādu modeļu tirgus nav liels. Domāju – ja tiks izveidota nepieciešamā infrastruktūra, uz mūsu ceļiem tie parādīsies tuvāko piecu gadu laikā,” ir pārliecināts zinātnieks.

Blakusprodukts ir tikai ūdens tvaiks

Mašīnas ar ūdeņraža elementu efektivitātes ziņā nedaudz atpaliek no parastajiem elektriskajiem auto. Pēc elektromobiļa akumulatora uzlādes vairāk nekā 95 procenti tā enerģijas tiek iztērēta lietderīgi, t.i. – tiek nodoti motoram, kas griež riteņus. Turpretim ūdeņraža sistēmas efektivitāte sasniedz aptuveni 70 procentus. “Šajā gadījumā elektrība tiek iegūta, ūdeņradim plūstot caur speciālu degvielas elementu, bet šī procesa laikā aptuveni 30 procenti enerģijas pārvēršas siltumā,” skaidro Jons Vanags.

Pašlaik galvenā uzmanība tiek pievērsta ar ūdeņradi darbināma pasažieru un kravas transporta attīstīšanai. Šī tehnoloģija būtu īpaši noderīga pilsētās, jo vienīgais tās blakusprodukts ir ūdens tvaiks. Pašlaik Vācijas pilsētās tiek īstenoti pilotprojekti ar šādiem autobusiem, un uzņēmums Hyundai tajos pašvaldībām piegādā testa autobusus.

Jāveido infrastruktūra

Tomēr pašlaik aktuālākā problēma ir infrastruktūras trūkums. Ūdeņraža stacijas izveidošanas izmaksas pakāpeniski samazinās, taču tam joprojām vajag aptuveni miljonu eiro. Lielākais ūdeņraža staciju tīkls tiek veidots Kalifornijas štatā (ASV). Arī Dienvidkoreja, Japāna un Vācija tam pievērš lielu uzmanību, tāpat Ķīna šādas stacijas uzstāda diezgan strauji, bet citas valstis šo tehnoloģiju joprojām vērtē piesardzīgi.

“Tiek prognozēts, ka 2026. gadā ūdeņraža stacija izmaksās 300–500 tūkstošus eiro, un tas jau ir līdzīgi kā parastai gāzes stacijai. Tāpat samazinās arī ūdeņraža ieguves izmaksas. Pirms 10 gadiem viens kilograms maksāja aptuveni 16 eiro, bet tagad izdevumi sarukuši līdz 6 eiro,” stāsta zinātnieks.

Hibrīdi saglabā savu pozīciju

Paredzams, ka tuvāko pāris gadu laikā pārmaiņas auto industrijā kļūs straujākas. Taču, kamēr tās gaidām, labākā alternatīva, kas ļauj samazināt tradicionālo auto degvielas patēriņu un ietekmi uz vidi, joprojām ir dažādu tipu hibrīdi. Diemžēl uzlādes punktu uz mūsu ceļiem vēl nav tik daudz, lai plānotu masveida pāreju uz elektroauto, tāpēc, braucot pa noslogotākajiem ceļiem ārpus pilsētas, autobraucējam var nāksies gaidīt stundu vai pat ilgāk, līdz pienāk viņa kārta pie uzlādes stacijas.

“Hibrīds pagaidām sniedz lielāku mieru un brīvību. Ar to ceļojot, vari būt drošs, ka nebūs jāapstājas kaut kur ārpus apdzīvotas vietas un vairākas stundas jāgaida, kamēr tehniskā palīdzība palīdzēs nokļūt līdz uzlādes stacijai,” saka Jons Vanags.

Un vēl viens aspekts – elektroauto konstrukcija nav tik labi piemērota valstīm ar aukstu klimatu. Aukstā ziemas dienā akumulators darbojas vājāk – samazinās tā kapacitāte, spēja uzkrāt enerģiju un pārvades efektivitāte. Rezultātā ievērojami saīsinās arī sniedzamība, tāpēc braucieni ir jāplāno vēl rūpīgāk.

Attēls: publicitātes