Orlen dokłada coraz więcej środków w wodorowe technologie, uznawane za energetyczne rozwiązanie przyszłości. Z zastosowaniem wodoru w pojazdach sporo osób spaja również wizję przyszłej motoryzacji. Jednakże nadal część ludzi nie jest świadoma, iż jednostki napędowe na wodór to nie jedna, a dwie różne techniki, które w sposobie działania wykazują znaczne różnice. Aczkolwiek w obu przypadkach wykorzystywane jest identyczne paliwo, a z pojazdu wydobywa się tylko… woda.
- Orlen inwestuje w rozwiązania wodorowe, mające na celu redukcję emisji dwutlenku węgla w gospodarce oraz rozwój zrównoważonego transportu.
- Zawarł umowy z przedsiębiorstwami z Finlandii, aby wspomóc wytwarzanie i składowanie ekologicznego wodoru.
- Planowane nakłady finansowe obejmują konstrukcję wielkoskalowych instalacji, a także rozbudowę infrastruktury dla transportu opartego na wodorze.
- Rozwój mechanizmów napędowych na wodór obejmuje dwa typy: silniki z zapłonem iskrowym oraz ogniwa paliwowe, cechujące się różnymi metodami użytkowania wodoru.
- Pojazdy wodorowe wciąż stanowią niszowy segment rynku, lecz rokują wiele korzyści dla środowiska naturalnego wraz z udoskonaleniem sieci infrastruktury.
Wodór jako paliwo przyszłości?
W obliczu zwiększającego się nacisku na redukcję emisyjności gospodarki, krajowy koncern Orlen zwiększa starania w kierunku postępu technologicznego w obszarze wodoru. Niedawno podpisane porozumienia z trzema firmami fińskimi — ABO Energy Suomi, Nordic Ren-Gas i VolagHy Kuopio SPV — mają zagwarantować dostawy odnawialnego wodoru i jego pochodnych, co doprowadzi do utworzenia europejskiego ekosystemu wodorowego.
Kooperacja dotyczy rozwoju produkcji, logistyki oraz magazynowania, z uwzględnieniem redukcji emisyjności przemysłu i transportu. Fińscy partnerzy rozwijają zaawansowane projekty: ABO Energy Suomi planuje obiekty o wydajności do 100 tys. ton wodoru rocznie w Oulu i Nivala, osiągając pełne zdolności produkcyjne w 2035 r.; Nordic Ren-Gas buduje fabryki e-metanu, wykorzystując odnawialny wodór i biogeniczny CO2, celując w 2,7 TWh rocznie do 2035 r.; z kolei VolagHy Kuopio SPV koncentruje się na paliwach syntetycznych, takich jak eSAF, z produkcją 50 tys. ton rocznie od 2031 r. i planami rozszerzenia do pięciu fabryk w regionie nordyckim do 2040 r.
Orlen ma w planach wykorzystać swoje podziemne magazyny solne do hurtowego składowania wodoru, co zapewni ciągłość zaopatrzenia polskich rafinerii i zakładów chemicznych. To następstwo wcześniejszej współpracy z P2X Solutions Oy, która rozwija instalację w Harjavalta o mocy do 1 GW do 2035 r. Minister Wojciech Balczun akcentuje, iż ta inicjatywa nie tylko różnicuje źródła energii, ale też umożliwia budowę ponad 100 stacji do tankowania wodoru w Polsce, umacniając bezpieczeństwo energetyczne.
- Czytaj także: Orlen zawiera porozumienia z Finami. „Szanse na postęp technologii wodorowych w Polsce”
Niemniej warto wiedzieć, że na szosach można dostrzec samochody, wykorzystujące wodór jako substancję napędową na dwa zupełnie inne sposoby. Koncepcje są tak odmienne, jak — dosłownie — motory spalinowe oraz elektryczne.
Silnik spalinowy na wodór
Motory spalinowe znamy od wielu dziesięcioleci. Zaczynając od silnika wysokoprężnego, przez silniki z zapłonem iskrowym zasilane benzyną, LPG lub CNG. Co jednak, jeśli zamiast benzyny lub gazu w samochodzie zamontować pojemnik z wodorem? Pewna liczba firm na świecie stworzyła spalinowe motory z zapłonem iskrowym, pracujące właśnie na bazie wodoru. Są to m.in. Toyota, Deutz oraz Aquarius Engines.
Analogicznie jak w przypadku innych motorów na paliwa gazowe, takie jak LPG czy CNG, tak samo wodór także musi być przechowywany w zbiorniku pod dużym ciśnieniem. Następnie zostaje on wtryskiwany do komory silnika, gdzie zachodzi wybuch, a w wyniku rozprężania się gazu, tłok zostaje odepchnięty, obracając wał korbowy i generując ruch obrotowy, który następnie — w ogromnym uproszczeniu — przekazywany jest na koła.
Dlaczego mielibyśmy zamienić benzynę na wodór w tym przypadku? Jak pokazały pierwsze testy Toyoty, silnik (w tym wypadku jednostka trzycylindrowa o pojemności 1,6 l) dzięki spalaniu wodoru pracuje z mniejszym hałasem oraz ograniczone są jego wibracje. Znaczącą zaletą jest także wpływ na środowisko. Podobnie jak w przypadku gazu ziemnego (CNG), znanego m.in. z naszych domowych kuchenek, na skutek spalania wodoru nie uwalniają się żadne szkodliwe lub zatruwające środowisko substancje, w tym dwutlenek węgla. Teoretycznie wynikiem spalania wodoru z tlenem jest tylko… woda. To o wiele czystszy związek chemiczny, który za parę lat może wydostawać się z rur wydechowych licznych samochodów na świecie.
- Czytaj także: Nowy przełom technologiczny w Chinach. Już teraz są liderami, ale planują pójść o krok dalej
Co więcej, do spalania wodoru da się dostosować część silników wysokoprężnych, co ma miejsce m.in. w przypadku ogromnych maszyn używanych przy wydobyciu diamentów w Afryce Południowej.
Silnik elektryczny na wodór
Samochody na prąd są znane ludzkości jeszcze dłużej niż ich spalinowe odpowiedniki. To także rodzaj pojazdu określanego mianem „przyjaznego środowisku”, lecz w opinii wielu osób ta ekologiczność rodzi wiele wątpliwości. Przede wszystkim ze względu na akumulatory, które stały się obowiązkowym elementem samochodów elektrycznych.
Produkcja akumulatorów nie należy do tanich, a także — łącznie z utylizacją — również zostawia po sobie ślad węglowy. Baterie, o czym wspomniano wcześniej, to nadal również słaby punkt elektryków, z powodu którego wiele osób wciąż nie decyduje się na takie rozwiązanie. Baterie są bowiem ciężkie, generują duże niebezpieczeństwo w trakcie pożaru auta, a ich naładowanie może pochłonąć całe godziny. Gdyby tylko dało się z auta elektrycznego je wyeliminować…
Otóż jest to wykonalne! I to na co najmniej parę sposobów. Są też te mniej skuteczne, takie jak dostarczanie energii z paneli słonecznych umieszczonych na dachu pojazdu. Z uwagi na ich niską wydajność, nie stosuje się tego w sposób komercyjny, a tylko w ramach naukowych projektów ultralekkich pojazdów. Drugim, zdecydowanie wydajniejszym i już powszechnie stosowanym rozwiązaniem, jest generowanie prądu z ogniw paliwowych — nie gromadzimy energii napędzającej silnik elektryczny w bateriach, lecz wytwarzamy ją na bieżąco z paliwa, które posiadamy w zbiorniku. I wodór sprawdza się w tej roli znakomicie. Jak to funkcjonuje?
Schemat działania ogniw paliwowych został opracowany już w 1838 r. przez niemiecko-szwajcarskiego chemika Christiana Friedricha Schönbeina. Ogniwo jest zbudowane z dwóch elektrod — katody i anody — oddzielonych elektrolitem bądź membraną elektrolityczną. Zwykle elektrody mają formę nawęglonego papieru pokrytego platyną jako katalizatorem reakcji.
Po doprowadzeniu wodoru do ogniwa, zachodzi jego utlenianie, czyli oddaje elektrony, co ostatecznie wytwarza kationy wodorowe. Na katodzie tlen wchodzi w reakcję z elektronami, redukując się do anionów tlenowych. Umieszczona wewnątrz membrana umożliwia przepływ protonów od anody do katody, natomiast uniemożliwia przedostanie się innym jonom, w tym powstałym anionom tlenowym. Kationy wodorowe po dotarciu do katody reagują z tymi anionami tlenkowymi, dając w rezultacie wodę, a elektrony z anody przedostają się do katody poprzez obwód elektryczny, generując energię.
- Czytaj także: Co zniechęca Polaków do elektryków? Ujawnili dwa kluczowe argumenty
Ujmując to w skrócie — ogniwo rozkłada wodór na kationy oraz aniony. Te pierwsze bez przeszkód przechodzą przez ogniwa, lecz te drugie muszą poszukać drogi dookoła. W tym przypadku biegnie ona przez obwód, w którym powstaje napięcie.
Jednak nie znajdowano powszechnego zastosowania ogniw wodorowych aż do lat 60. XX w., kiedy stały się one częścią statków kosmicznych NASA, w tym Gemini 5 oraz programu Apollo. Przy ich pomocy nie tylko wytwarzano prąd w kosmosie, ale korzystano też z efektu ubocznego — wody pitnej, powstałej w procesie generowania prądu.
Korzyści takiego rozwiązania jest co najmniej tyle, co w akumulatorowych autach na prąd, a dodatkowo dochodzą wszystkie plusy związane z brakiem baterii. Co więcej, zbiornik wodoru jest bardzo lekki. Ponad 120 l sprężonego wodoru może ważyć (w zależności od ciśnienia) nawet około 5 kg.
Niestety, istnieją także wady. Największa — poza dostępnością oraz ceną wodoru — to temperatura robocza. I chociaż aktualnie stosuje się ogniwa niskotemperaturowe, pracujące w zakresie od kilkudziesięciu do 250 st. C, za każdym razem niezbędne jest „rozgrzanie” silnika przed jego uruchomieniem. Oznacza to konieczność odczekania od paru do kilkunastu sekund przed ruszeniem, w zależności od generacji i modelu silnika z ogniwem wodorowym. Na szczęście coraz nowsze modele redukują te wymogi, więc wiele wskazuje na to, iż niedługo silniki z ogniwami wodorowymi będą zapalały „od ręki”.
Koszty samochodów wodorowych i tankowania w Polsce
W roku 2026 auta wodorowe nadal stanowią niszę na polskim rynku, z niewielką sprzedażą (w pierwszym półroczu 2024 r. na świecie zaledwie 5621 sztuk, spadek o 34 proc. r/r), Toyota Mirai w cenach bazowych oscyluje w okolicach 310-320 tys. zł, Hyundai Nexo podobnie. Globalnie sprzedaż tych aut jest jednak nadal znikoma i oscyluje w granicach poniżej 10 tys. sztuk.
Cena tankowania wodoru w Polsce wynosi na dzień dzisiejszy około 60–90 zł za kg, zależnie od stacji. Przyjmując zużycie 1 kg na 100 km, cena przejechania 100 km wynosi w przybliżeniu 60 zł — znacznie więcej niż w przypadku tradycyjnych paliw. Porównując to z innymi napędami:
- Benzyna: ok. 35–40 zł (przy zużyciu 6–7 l na 100 km).
- Diesel (ON): ok. 30–45 zł (przy zużyciu 5–6 l na 100 km).
- LPG: ok. 22–26 zł (przy zużyciu 7–8 l na 100 km).
- Wodór: ok. 60 zł na 100 km.
Pomimo wyższych kosztów, wodór zapewnia korzyści ekologiczne, a rozbudowa infrastruktury (planowane 100 stacji) może obniżyć ceny w przyszłości. Dla firm ulgi podatkowe promują wodór jako inwestycję w zrównoważony transport.
- Czytaj