Kauno technologijos universiteto Matematikos ir gamtos mokslų fakulteto (KTU MGMF) Fizikos katedros docentas dr. Benas Gabrielis Urbonavičius
Šiuo metu viso pasaulio visuomenės susiduria su dideliais iššūkiais, kuriems reikia strateginių sprendimų. Ne išimtis ir klimato kaitos mažinimas. Viena iš priemonių – transporto sektoriaus dekarbonizacija – siekis sumažinti išmetamo CO2 kiekį. Viena iš priemonių yra alternatyviųjų degalų naudojimas, o tarp jų – vandenilis.
Viešojoje erdvėje, žiniasklaidoje, galima pamatyti įvairių mokslininkų, politikų, nuomonės formuotojų pranešimų apie tai, kad vandeniliniai lengvieji automobiliai yra transporto ateitis. Tačiau tokius serijinius automobilius galima įsigyti jau nuo 2015 metų, o teiginiai apie tai, kad ši technologija tik kuriama, rodo pareiškėjų nežinojimą.
Vandeniliu varomi automobiliai
Šiuo metu galima įsigyti du naujus vandeniliu varomus automobilius – antros kartos „Toyota Mirai“ ir „Hyundai Nexo“. Apskritai egzistuoja 4 vandeniliu varomi automobilių modeliai, kuriuos galima įsigyti – „Hyundai ix35 FCEV“ („Tucson FCEV“ JAV rinkoje), „Hyundai Nexo“, „Toyota Mirai“ JPD10, „Toyota Mirai“ JPD20. Čia reiktų paminėti ir „Honda Clarity FCEV“ bei „Mercedes-Benz GLC F-Cell“, bet juos buvo galima naudoti tik išperkamosios nuomos būdu JAV ir Vokietijoje atitinkamai.
Vandeniliu varomi automobiliai vietoje vidaus variklio turi vandenilio kuro elementą – įrenginį, kuriame jungdamasis su deguonimi iš oro, vandenilis virsta vandeniu (vienintelis išmetimas) ir generuoja elektros energiją, kuri savo ruožtu maitina elektros variklį, sukantį ratus.
Vandenilis saugomas dviejose arba trijose talpose (visuose modeliuose bendras talpų tūris yra apie 140 kubinių litrų) dideliame slėgyje (700 bar). Šiuose automobiliuose yra ir mažos talpos (kaip hibriduose) akumuliatorius. Jis tiekia energiją elektros varikliui greitai akseleruojant, kadangi kuro elementui užtrunka „įsibėgėti“.
Taip pat toks akumuliatorius leidžia naudoti regeneratyvinį stabdymą. Vienu užpildymu visi minėti vandeniliniai automobiliai gali nuvažiuoti 500–600 km. Talpose telpa 5–6 kg vandenilio. Vandenilio kaina Rygoje (artimiausia vandenilio kolonėlė) šio teksto rašymo metu buvo 15,94 Eur/kg. Pagrindinis tokios sistemos privalumas – galimybė automobilį užpildyti vandenilio dujomis per kelias minutes, t. y. ženkliai trumpiau, jei lygintume su elektromobilių įkrovimo laiku.
Eksploatacinės išlaidos
Be įprastinių automobilio važiuoklės, stabdžių sistemų ir kt. priežiūros vandeniliu varomiems automobiliams, vandeniliniuose automobiliuose keičiami oro ir kuro elemento aušinimo skysčio (jonų) filtrai bei kuro elemento ir variklio aušinimo skysčiai.
Oro filtras šiek tiek brangesnis už įprastus, nes naudojamas papildomas aktyvintos anglies sluoksnis cheminiams radikalams neutralizuoti. Kainos svyruoja tarp 30–75 Eur + (priklausomai nuo automobilio) importo mokesčiai.
Jonų filtro kaina yra apie 200 Eur + importo mokesčiai. Aptarnavimo intervalai „Hyundai Nexo“ yra 10 tūkst. km, kuomet keičiamas jonų filtras. Tuo tarpu antros kartos „Toyota Mirai“ intervalas jau yra 50 tūkst. km. „Hyundai Nexo“ naudoja du filtrus 60 tūkst. km arba 3 metų intervalais. Aušinimui naudojamas labai mažo laidumo aušinimo skystis, kurio keitimas, priklausomai nuo automobilio, numatytas vidutiniškai kas 50 tūkst. km. Skysčio kaina gali siekti iki 1 tūkst. Eur.
Šiems automobiliams taikomi ir kiti techniniai apribojimai, susiję su vandenilio talpomis – numatytas jų tarnavimo laikotarpis yra 15 metų nuo pagaminimo, be galimybės, praėjus 15 metų, atliktų jų patikrą ir naudoti toliau (kaip yra su gamtinių dujų balionais). Naujų talpų kaina yra 20–40 tūkst. Eur. Svarbu įvertinti, kad vandeniliniai automobiliai praranda iki 80 % savo vertės per 5 metus. Vidutinis Lietuvos automobilių parko amžius – 16,2 metų (2023 m. „Regitros“ duomenimis).
Ką reiškia tokį automobilį turėti Lietuvoje?
Šiuo metu Lietuvoje yra registruoti tik 2 vandeniliu varomi automobiliai („Toyota Mirai JPD10“ ir „Hyundai ix35 FCEV“, pastarasis priklauso šio teksto autoriui – red. past.)
Kadangi nei vienas iš vandeniliu varomų automobilių neturi galimybės įkrauti akumuliatorių iš išorės, Lietuvoje jie nėra laikomi elektromobiliais ir registruojami kaip automobiliai su vidaus degimo varikliais, nors faktiškai ratus suka elektros variklis ir nėra jokios oro taršos.
Šio teksto rengimo metu, Lietuvoje nebuvo galima vandeniliu varomos transporto priemonės techninės apžiūros ataskaitoje nurodyti vandenilio kaip kuro rūšies, nurodoma „elektra“ (registracijos liudijime kuro rūšis nurodoma teisingai). Šiuo metu vyksta diskusija su „Transeksta“ situacijai išspręsti.
Artimiausia vandenilio stotelė yra Rygoje, todėl norint važinėti Lietuvoje, automobilį pildymui reikia vežtis į Rygą. Rygos viešajame transporte yra naudojami vandeniliu varomi troleibusai, todėl pagrindinė infrastruktūra jau įrengta, o lengvųjų automobilių užpildymo galimybė padidina ekonominį projekto tvarumą. Svarbu žinoti, kad sunkiajame transporte naudojamas vandenilio slėgis yra 350 bar, o lengvuosiuose automobiliuose – 700 bar. Todėl sunkiojo transporto vandenilio kolonėlėje lengvieji gali užsipildyti tik „pusę bako“.
Vandenilio gamyba
Nors net „Vandenilio sektoriaus plėtros Lietuvoje 2024–2030 metais gairėse“ nurodyta, kad vandenilis yra labiausiai paplitęs cheminis elementas, svarbu, kad jis grynas praktiškai neegzistuoja ir yra būtina skaidyti jau esamus cheminius junginius tam, kad išgautume gryną vandenilį.
Šis procesas reikalauja didelių energijos sąnaudų. Šiuo metu pasaulyje didžioji vandenilio dalis yra pagaminama skaidant gamtines dujas (pvz., AB „Achema“) ir į aplinką išskiriant didelius kiekius CO2. Toks vandenilis vadinamas pilkuoju.
Svarbesnis ateičiai yra žaliasis vandenilis, kuris gaunamas vykdant vandens elektrolizę ir naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius (nėra jokios CO2 emisijos). Tokio vandenilio gavybai AB „Achema“ vykdo daugiau nei 300 mln. eurų vertės projektą. Tačiau tokio vandenilio naudojimas lengvuosiuose automobiliuose kelia abejonių, nes viso vandenilio gavybos, perdavimo ir panaudojimo kuro elementuose proceso efektyvumas pradinio energijos kieko atžvilgiu siekia tik iki 30 %.
Bet, jei tą pačią pradinę energiją panaudotume tiesiogiai lengvajam elektromobiliui, efektyvumas gali būti didesnis nei 80 %.
Kiaušinio ir vištos klausimas
Vandenilinių automobilių daugiausiai yra JAV Kalifornijos valstijoje, Pietų Korėjoje, Japonijoje ir Vokietijoje. Tai galima paaiškinti ten esančiu vandenilio kolonėlių tinklu.
Europoje veikiančių vandenilio pildymo stotelių tinklą galima stebėti čia: https://h2.live/en/. Lietuvos energetikos instituto pateikta vienos žaliojo vandenilio kolonėlės įrengimo kaina yra 3,9–4,4 mln. Eur. „Ignitis“ grupės (2021-06-10) – 1,5 mln Eur.
Dėl ypatingai didelės infrastruktūros kainos kyla didžiausias vandeniliniu lengvųjų automobilių trūkumas. Nėra investuotojų, norinčių investuoti tokius pinigus, nes nėra automobilių, o automobiliai nėra paklausūs, nes nėra kur juos užpildyti vandeniliu.
Ženklaus kolonėlių įrengimo kainos sumažėjimo artimiausiu metu tikėtis būtų naivu, nes tam reikalingos dar neišrastos technologijos. O ir pačių vandenilinių automobilių kaina išlieka nekonkurencinga lyginant su kitų kuro rūšių transportu.
Vandenilio technologijų ateitis Lietuvoje
Lietuvoje turime Vandenilio sektoriaus plėtros Lietuvoje 2024–2030 metais gaires, kurių įgyvendinimo priemonių planas turi būti parengtas iki šių metų birželio 30 dienos.
Jose numatoma, kad iki 2026 metų galėtų būti pastatytos iki 5 vandenilio stotelių tiek lengvajam, tiek sunkiajam transportui. „Ignitis“ grupės 2021-06-10 parengtame dokumente „Vandenilio perspektyva Lietuvoje“ buvo planuojama, kad 2025 metais Lietuvoje bus 1000–3600 vandenilinių lengvųjų automobilių ir bus įrengtos 5–7 kolonėlės. Deja, panašu, kad ši perspektyva nepasitvirtins.
Pagal dabar galiojančią tvarką Lietuvoje, nuo 2030 m. nebus galima registruoti naujo komercinio transporto su vidaus degimo varikliu. Galbūt tai ir yra galimybė vandenilio technologijai.
