Budućnost o kojoj smo nekad sanjarili u romanima, stripovima i TV serijama polako postaje stvarnost. Premda još ne svjedočimo kolonijama na drugim planetima, letećim automobilima i robotskim spremačicama, tehnologije koje bi svijet mogle učiniti sigurnijim i zdravijim mjestom za život svakog dana postaju sve bliže.

Konkretno, protekla godina promijenila je način na koji gledamo na trend električnih automobila. Dok neke države objeručke prihvaćaju električna vozila i zabranjuju prodaju onih na benzin ili dizel, druge još oklijevaju, no jedna stvar je sigurna - vozila na električni pogon sve je više. Gdje u tu priču ulazi tehnologija vozila na vodik, otkrila nam je Ankica Kovač, stručnjakinja iz Zavoda za energetska postrojenja, energetiku i okoliš s Fakulteta strojarstva i brodogradnje u Zagrebu.

'Vozila na pogon vodikom također su električna vozila. Međutim razlika je u tome što električna vozila 'tankaju' struju u baterije (spremnik energije ekvivalentan spremniku goriva, recimo benzina), dok vozila na vodik 'tankaju' vodik. Vodik se na vozilu pohranjuje u visokotlačne spremnike i tijekom vožnje u posebnom uređaju koji nazivamo svežanj gorivnih članaka (engl. fuel cell stack) spaja se s kisikom iz okoline', kaže Kovač.

Premda ovo zvuči zanimljivo, pri potencijalnom odabiru vozila na vodikov pogon vrijedi obratiti pažnju i na tehnološka ograničenja, odnosno nedostatke.

'Prednost vozila na vodik je u tome da se prosječni spremnik od pet kilograma vodika (potrošnja kilograma na 100 kilometara) napuni za tri, četiri minute, a električni se pune satima. Prednost vodikovih vozila je i u putnom dosegu, dvostruko većem. Prednost je i u manjoj masi vodikovog pogonskog sustava u odnosu na baterijski sustav', naglasila je Kovač.

Nedostaci tehnologije pogona vodikom

A nedostaci? 'Nedostatak vodikovih vozila je u tome da ih nemate gdje napuniti vodikom. Iako postoji razvijena tehnologija proizvodnje, masovnog transporta i punionica vodika, takvi sustavi (posebno punionice) nisu instalirani ni blizu u potrebnom broju. Prednost pohrane električne energije u baterije je postojanje razvijene električne mreže kao izvora struje za punjenje baterija i sve više električnih punionica', kazala je tportalova sugovornica.

Kada smo pitali kakva bi vozila koristila pogon na vodik, Kovač je spomenula transkontinentalne kamione i putničke vlakove, kao i podmornice s pogonom na vodik. Također valja naglasiti da su osobna vozila na vodik prilično raširena, no uglavnom u Japanu, u kojem se proces prelaska na vodikov pogon pretvorio u nacionalni plan. 'To nije iznenađujuće ako znamo da je japanska automobilska kompanija Toyota lansirala prvi komercijalni višeserijski automobil na vodik. Simbolično, automobil je nazvan Mirai, što na japanskom znači 'budućnost'. Broj od 13 tisuća možda zvuči premalo gledajući ukupan broj automobila od otprilike 1,2 milijarde vozila s motorima na unutarnje izgaranje fosilnih goriva, no svakako nije zanemariv', naglasila je Kovač.

Vodik protiv baterije?

Jedan od razloga zbog kojih vozila na baterije brojem premašuju vozila na vodik leži u energetskoj učinkovitosti proizvodnog procesa. Vodik, premda neovisan o električnoj mreži, puno je skuplje proizvesti. Našu smo sugovornicu pitali na koji način pogon na vodik može postati alternativom raširenim i vrlo popularnim litijevim baterijama.

'Vodik je već sada alternativa baterijama', kazala je Kovač te nastavila: 'Vodik može, ali i ne mora biti ovisan o električnoj mreži. Ako je npr. elektrolizator u Zagrebu, a fotonaponsko polje pokraj Splita, koristi se električna mreža za prijenos struje. Drugo, proizvodnja vodika iz fosilnih goriva reformiranjem vodenom parom jedna je cjenovna priča, elektroliza vode druga, ali postoji i višak vodika iz kemijske industrije koji ima neku treću cijenu ili je čak besplatan.'

Premda se radi o donekle konkurentskim tehnologijama, valja naglasiti da se obje razvijaju iznimno velikom brzinom. 'Danas se vodik najvećim dijelom proizvodi reformiranjem fosilnih goriva (čak 96%), a u preostalih četiri posto elektrolizom vode. Reformiranje fosilnih goriva ujedno je najjeftinija metoda proizvodnje vodika, no s obzirom na popratne emisije CO2, previsoka je to cijena koju plaćamo. S druge strane, proizvodnja vodika elektrolizom vode je čak tri, četiri puta skuplja u odnosu na reformiranje, ali kako je elektroliza vode potpuno čist proces, bez popratnih štetnih emisija, koristi su mnogostruke', ističe Kovač.

Ekološka osviještenost i energetska učinkovitost

Kako stvari stoje, danas imamo sustave svežnja elektrolizatora s učinkovitošću i preko 80 posto. Većina kompanija koje proizvode vodik upravo prelaze na elektrolizu vode korištenjem obnovljivih izvora energije. Kada se tako proizvedeni vodik koristi u gorivnim člancima, voda koju dobivamo kao nusprodukt vraća se u elektrolizator i na taj način ostvaruje se kruženje vodika u prirodi bez popratnih emisija CO2.

Naša sugovornica naglasila je da ovaj koncept proizvodnje vodika primjenjuju i u Laboratoriju za energetska postrojenja FSB-a te da se vodikovu tehnologiju i baterije ne bi trebalo promatrati kao konkurente.

'Postoji velik broj parametara koji određuju cijenu nečega, npr. porezi ili suprotno – subvencije, tako da je ta usporedba velika znanost koja mora uključivati jako puno parametara i tek onda ima smisla. Odabirom ili pretpostavkom ulaznih parametara može se utjecati na konačnu cijenu. Dakle obje tehnologije trebale bi težiti istom cilju transporta s nultim, odnosno smanjenim emisijama. Kada se to ostvari, tehnologije postaju konkurentne i kreću u slobodno tržišno natjecanje za svakog klijenta na temelju razvijenih značajki vlastitih sustava', nadodala je.

Dostignuća i promocija tehnologije u Hrvatskoj

Ove godine na FSB-u smo svjedočili promociji prvog hrvatskog bicikla na vodik, a nešto kasnije i otvorenju prve hrvatske punionice vodikom.

Vodikovi električni pogoni su u svijetu dospjeli u pretkomercijalnu i komercijalnu fazu pa će uskoro biti prisutni i u Hrvatskoj. Deklaracija EU parlamenta, kojom se klimatske promjene proglašavaju klimatskom krizom, i najava europskog Green Deala, koji će biti ozakonjen u 2020. godini, zasigurno će biti vjetar u leđa obnovljivim izvorima energije i vodikovim tehnologijama.

'Prvi hrvatski bicikl na vodik i 'Prva hrvatska punionica vodika' su flagship projekti FSB-a, Zagreba, Hrvatske. S ta dva projekta, čija sam voditeljica, zaokružili smo demonstracijski sustav u transportu koji ne koristi ugljikovodična goriva i ne emitira CO2. U principu, njegove komponente koriste samo sunce i vodu. On predstavlja primjer koncepta koji je primjenjiv općenito, kako u transportu tako i u energetici. Takvi sustavi stoje na tri stupa. Prvi je Sunčeva energija, drugi voda i treći oprema, odnosno komponente sustava. Hrvatska ima sunca i vode, a nema nikakvog razloga da se ne prihvati i proizvodnje potrebne opreme. Ova platforma će nam omogućiti daljnji razvoj prema jednog dana komercijalnom proizvodu kako bismo na taj način potaknuli razvoj hrvatskog gospodarstva', kazala je Kovač.

Vizija za budućnost

Premda dostignuća Ankice Kovač i njezinog tima predstavljaju velik korak prema budućnosti u kojoj fosilna goriva zamjenjuju ekološki osviještene tehnologije, na jedno pitanje nismo dobili odgovor, a to je kada će takve tehnologije postati dominantnima. Štoviše, hoće li tranzicijski proces biti postupan ili ćemo se odjednom pronaći u svijetu u kojem su punionice vodikom zamijenile benzinske crpke?

'EU upravo donosi planove o gotovo potpunom prestanku emisija stakleničkih plinova do 2050. godine. Dakle za nekih 30 godina trebali bismo se masovno voziti u vozilima s nultom emisijom stakleničkih plinova, a današnja klasična vozila morala bi praktički izumrijeti. Vjerujem da bismo do 2035. godine u EU mogli imati više vozila s nultom emisijom od klasičnih. Punionice vodika najvjerojatnije će nicati na mjestima na kojima su sada benzinske pumpe jer će vodeće kompanije koje su vlasnici tih pumpi morati prijeći na goriva bez emisija zbog visokih financijskih opterećenja ako to ne naprave', kazala je Kovač.

Europska unija ima plan

Kao najbolji primjer ove tehnologije naša sugovornica izabrala je autobuse. Prema trenutno važećoj Direktivi (EU) 2019/1161, definirani udio čistih autobusa u Republici Hrvatskoj treba biti 27 posto u razdoblju od 2. kolovoza 2021. do 31. prosinca 2025. godine te 38 posto u razdoblju od 1. siječnja 2026. do 31. prosinca 2030. godine, s time da polovica minimalnog cilja za udio čistih autobusa mora biti ispunjena nabavom autobusa s nultim emisijama.

'Upravo ta činjenica otvara širom vrata autobusima na pogon vodikom! Sva vozila na pogon vodikom su nultih emisija jer elektrokemijskim izgaranjem vodika i kisika u svežnju gorivnog članka, uz električnu energiju kao glavni produkt, imamo samo vodu i toplinu kao nusprodukte. Dakle proces je u potpunosti bez popratnih štetnih emisija', naglašava Kovač.

Što se nekih bližih prognoza tiče, pretpostavlja se da će do 2025. vozila na vodik postati česta pojava na cestama. Do tog trenutka u Europi se planira instalirati minimalno 747 punionica vodika, u Kaliforniji 200, u Kini 300, a u Japanu 320. Prema hrvatskoj energetskoj strategiji, u Republici Hrvatskoj bi do 2030. godine trebalo biti instalirano 25 vodikovih punica, do 2040. godine 50, da bismo ih do 2050. godine imali ukupno 75. 'Izgradnja infrastrukture omogućit će brže uvođenje automobila na vodik te se 2030. očekuje 10-15 milijuna osobnih automobila i 500 tisuća kamiona na vodik. Vrlo važan prijelaz na pogon vodikom očekuje i autobuse, pogotovo za gradski prijevoz', kaže Kovač.

Trebamo li se požuriti?

'Ako se osvrnemo na klimatske promjene ili, bolje rečeno, ovu klimatsku katastrofu kojoj svjedočimo, taj prijelaz ne smije biti postupan ukoliko želimo utjecati na smanjenje štetnih emisija, i to prvenstveno CO2, u atmosferu', tvrdi Kovač te nastavlja: 'U svim segmentima društva ovoga trenutka trebali bismo ukinuti sve nečiste tehnologije, ovoga trenutka trebali bismo prijeći na obnovljive izvore energije, ovoga trenutka trebali bismo prijeći na transport s nultim emisijama. Svaki nagli prijelaz, prekid, nazovimo to kako god, težak je i bolan, ali nema drugog izlaza. I što to prije shvatimo i prihvatimo, bit će nam svima manje bolno.'

>>> Božić i Novu godinu čitateljima tportala čestitaju Nenad Bjelica, Massimo, braća Sinković, Gordan Jandroković…