Jak działa autobus wodorowy?

Mówiąc o pojazdach elektrycznych, zazwyczaj mamy na myśli te wyposażone w baterie. Elektryczne jednak są także autobusy i samochody napędzane ogniwami wodorowymi. Wodór przeżywa obecnie wielką popularność i przez wielu jest nazywany paliwem przyszłości. Jak więc działa autobus wodorowy?

Zalety wodoru

Zalety wodoru jako nośnika energii są niezaprzeczalne. Przez swoją gęstość energii i lekkość pierwiastek ten może stanowić źródło czystej energii w pojazdach. Pojazdy wyposażone w technologię wodorową osiągają przy tym większy zasięg niż bateryjne – na jednym tankowaniu mogą pokonać dystans nawet kilkuset kilometrów. Sam proces tankowania wodorem jest wygodny, łatwy i nie jest wiele dłuższy od napełniania baku benzyną.

O tym, ile mamy aktualnie stacji tankowania wodoru w Europie, dowiesz się tutaj.

Wodór to paliwo, które idealnie nadaje się także do napędzania ciężkich, wielkogabarytowych pojazdów – w tym także autobusów, niezbędnych w transporcie miejskim. Technologia wodorowa wykorzystana do produkcji elektryczności umożliwia pokonywanie przez autobusy jeszcze większych dystansów bez absolutnie żadnych emisji, przy niskim poziomie hałasu i wibracji.

Ogniwo paliwowe jak miniaturowa elektrownia

Sercem wodorowego autobusu jest ogniwo paliwowe, które pełni funkcję miniaturowej elektrowni wodorowej na pokładzie pojazdu. Urządzenie działa na zasadzie odwróconej elektrolizy, wytwarzając prąd w trakcie użytkowania pojazdu. Jedynymi produktami reakcji chemicznej zachodzącej w ogniwie są ciepło oraz para wodna. Pojazd nie generuje więc absolutnie żadnych szkodliwych substancji. Energia elektryczna przekazywana jest bezpośrednio do układu napędowego. Dzięki tej technologii autobus na pojedynczym tankowaniu osiąga zasięg nawet kilkuset kilometrów.

W autobusach wodorowych marki Solaris wykorzystano zestaw ogniw paliwowych o mocy 70 kW, ale w skład całego układu wodorowego wchodzą także urządzenia pomocnicze, odpowiadające m.in. za dostarczanie wodoru i powietrza pod odpowiednim ciśnieniem, recyrkulację pierwiastka, który nie został zużyty wcześniej, a także za utrzymanie odpowiedniej i stabilnej temperatury ogniw podczas pracy.

Jak działa autobus wodorowy?

Co tak naprawdę dzieje się podczas jazdy i jak wygląda przepływ energii w autobusie? Na początku do ogniwa paliwowego trzeba dostarczyć wodór i tlen. Wodór – ze zbiorników umieszczonych na dachu, tlen – z powietrza. W kolejnym kroku, w wyniku reakcji chemicznej wytwarzana jest energia elektryczna i para wodna. Wodór dociera do katalizatora i rozdziela się na protony i neutrony. W ogniwie znajduje się protonowymienna membrana PEM. Protony przenikają na drugą stronę, a elektrony są przechwytywane i wysyłane do zewnętrznego obwodu, wytwarzając prąd elektryczny, pozwalający na zasilenie silników. Protony wodoru, który przechodzi na drugą stronę do katalizatora po stronie katody, wiążą się następnie z tlenem, tworząc czystą wodę. Z jednej strony mamy czysty wodór i czysty tlen, z drugiej strony – tylko trochę wody.

PRZEPŁYW ENERGII W AUTOBUSIE WODOROWYM

Krok 1. Pobieranie powietrza (tlenu)

Krok 2. Tlen z powietrza i wodór ze zbiorników dostarczane są do ogniwa paliwowego

Krok 3. W wyniku reakcji chemicznej powstaje prąd elektryczny i woda

Wodór w kontakcie z katalizatorem rozpada się na protony i elektrony. Membrana PEM przepuszcza przez siebie jedynie protony, które przechodzą na stronę katody. Elektrony pozostałe z rozpadu wodoru przewodzone są do obwodu zewnętrznego w postaci strumienia elektrycznego. Protony, które przedostały się przez membranę, powracające elektrony oraz tlen z powietrza łączą się, produkując wodę oraz ciepło

Krok 4. Prąd dostarczany jest do silników w osi, a także do baterii w zależności od zapotrzebowania

Krok 5. Silnik pracuje, pojazd rusza

Krok 6­. Woda usuwana jest na zewnątrz pojazdu

Bateria do pomocy

Autobus wyposażony jest w małą baterię trakcyjną, która ma za zadanie wspomaganie ogniwa paliwowego w chwilach największego zapotrzebowania na energię. Bateria ładowana jest energią pochodzącą z wodoru oraz poprzez rekuperację z procesu hamowania. Jest też możliwość podładowania jej poprzez gniazdo plug-in. Uzupełnienie układu napędowego stanowi oś ze zintegrowanymi silnikami elektrycznymi.

Bezpieczeństwo przede wszystkim

Wodór gromadzony jest w postaci gazowej w najnowocześniejszych, kompozytowych zbiornikach na dachu autobusu. Same zbiorniki wodoru są poddawane rygorystycznym testom, i są zaprojektowane w celu zapewnienia maksymalnego bezpieczeństwa kierowcy, pasażerom i przechodniom. Na końcu każdego ze zbiorników zamontowany jest zawór multifunkcyjny zawierający szereg zabezpieczeń: zawór elektromagnetyczny, zawór awaryjny aktywowany w przypadku podwyższonej temperatury oraz zawór przeciążeniowy odcinający wypływ wodoru w przypadku rozszczelnienia układu. Dzisiejsza zaawansowana technologia przechowywania wodoru gwarantuje najwyższy poziom bezpieczeństwa.

Elektromobilność niejedno ma imię

Które pojazdy w takim razie są lepsze: autobusy elektryczne czy też wodorowe? Nie ma jednej właściwej odpowiedzi na to pytanie. Pojazdy te wręcz nie powinny stanowić dla siebie konkurencji. Oba rodzaje napędów posiadają swoje niezaprzeczalne zalety, i oba potrafią odpowiedzieć na inne wyzwania i potrzeby transportowe miast. Jedno jest pewne: jednoczesny rozwój różnych technologii z obszaru e-mobility – czy to wykorzystywanych w pojazdach elektrycznych, czy też wodorowych – przyspieszy transformację transportu na czysty, ekologiczny i gwarantujący zrównoważony rozwój.