Budoucnost nákladních vozidel na vodíkový pohon

Vodík (H₂) lze použít k pohonu těžkých užitkových vozidel s prakticky nulovými emisemi – jinými slovy bez přímých emisí skleníkových plynů (zejména CO₂) a látek znečišťujících ovzduší (oxidy dusíku, saze atd.). Proto jsou vodíková nákladní vozidla v EU právně definována jako vozidla s nulovými emisemi, což znamená, že jsou zvýhodňována, pokud jde například o mýtné pro nákladní vozidla nebo zákaz vjezdu do center měst.

Přesto vodíková nákladní vozidla stále zaostávají za bateriovými elektrickými vozidly (BEV), pokud jde o technologii a implementaci. Nákladní vozidla BEV jsou postupně k dispozici jako sériová vozidla pro přepravu na krátké vzdálenosti a od roku 2025 budou k dispozici také nákladní vozidla BEV pro přepravu na dlouhé vzdálenosti s dojezdem až 500 km. Oproti tomu vodíková vozidla jsou k dispozici pouze jako prototypy nebo se v lepším případě vyrábějí ve velmi malých sériích. Zatím není jasné, jaký vodíkový pohon a jaký způsob tankování bude převažovat.

V zásadě se rozlišují vodíková nákladní vozidla se spalovacím motorem (HICEV) a vozidla s elektrickým pohonem na vodíkové palivové články (FCEV). Vozidla HICEV využívají stávající spalovací a dieselové technologie: vodík se vstřikuje do pístového motoru, zapálí se a uvolněná energie se přemění na pohyb a teplo. Tato technologie má své výhody i nevýhody. Pro tuto technologii hovoří fakt, že vychází z dnešní vyspělé technologie spalování. V tuto chvíli je to výhoda, ale s rostoucím posunem k platformám elektromobilů se to nakonec může ukázat jako nevýhoda, protože výrobci originálních dílů (OEM) se v dlouhodobém horizontu zaměří na jedinou platformu. Kromě toho vozidla HICEV vypouštějí minimální zbytkové množství CO₂ a látek znečišťujících ovzduší. Z velkých výrobců užitkových vozidel oznámily svůj záměr pokračovat ve vývoji technologie spalování H₂ společnosti MAN, Volvo a DAF.

Zaměření na palivové články

Pokud jde o vodíkové technologie, většina předních výrobců užitkových vozidel se obrací k palivovým článkům. V palivovém článku probíhá katalytická reakce, která zbavuje atomy vodíku jednoho elektronu. Tím vzniká elektřina, která je buď přímo spotřebovávána elektrickým hnacím ústrojím, nebo je ukládána do záložní baterie. V kombinaci s přiváděným kyslíkem vzniká jako odpadní produkt reakce vodní pára (H₂O) a teplo. Nákladní vozidlo FCEV je založeno na platformě e-mobility a tato technologie je účinnější než srovnatelné pohony HICEV. Na koncepcích FCEV pro tahače nákladních automobilů pracují zejména společnosti Daimler Trucks, Volvo a Iveco, které již mají prototypy v provozu. Skutečná sériová vozidla s odpovídající servisní sítí však nebudou představena dříve než koncem desetiletí. Jihokorejský výrobce Hyundai v současné době vyrábí malou sérii nákladních vozidel FCEV s palivovým článkem XCIENT a společnost DACHSER již více než rok používá toto vodíkové vozidlo Hyundai s přívěsem ve dvousměnném provozu – s dojezdem přes 400 km obvykle bez problémů jezdí mezi svou domovskou základnou v Magdeburgu (hlavní město spolkové země Sasko-Anhaltsko) a Berlínem.

Samotná technologie palivových článků je v nákladních vozidlech již poměrně vyspělá, chybí pouze norma pro skladování vodíku ve vozidle. O prvenství se přetahují tři systémy: Standardem v městských autobusech a například i v nákladních vozidlech Hyundai je skladování plynného vodíku v plynových lahvích pod tlakem 350 barů. Technologie s tlakem 350 barů je vyzkoušená a počet čerpacích stanic s touto technologií je odpovídající. Má však jednu zásadní nevýhodu: lahve se stlačeným plynem vyžadují poměrně hodně místa, takže při daných rozměrech vozidla je dosažení dojezdu nad 500 km prakticky nemožné bez obětování nákladového prostoru. To znamená, že při tlaku 350 barů neexistuje žádná přímá výhoda dojezdu oproti BEV.

Výrobci jako Daimler a Iveco proto sáhli po technologii 700 barů. Vodík uložený v plynových lahvích pod vyšším tlakem umožňuje dojezd kolem 750 kilometrů bez ztráty nákladového prostoru. Potřebná síť 700barových čerpacích stanic pro nákladní automobily má být na základě směrnice AFIR vybudována na hlavní dálniční síti EU do roku 2030.

Daimler sleduje nejambicióznější technologii skladování vodíku. Vodík zkapalněný pod tlakem při nízkých teplotách (LH₂) lze skladovat ve speciálních zásobnících jako kapalinu. Je to srovnatelné s technologií LNG, kdy se za podobných podmínek zkapalňuje zemní plyn. Vysoká energetická hustota technologie LH₂ by měla umožnit dojezd nákladních automobilů na vzdálenost více než 1.000 kilometrů. Protože však proces zkapalňování spotřebovává velké množství energie, je tato technologie skladování vodíku v současné době ještě nejdále od široké dostupnosti.