Viitorul camioanelor de bază de hidrogen
Camioanele pe bază de hidrogen sunt considerate o alternativă promițătoare pentru drumurile fără emisii. Dar înainte de a începe rularea lor în număr cât mai mare, este nevoie de răspuns pentru câteva întrebări tehnologice și economice.
Hidrogenul (H₂) poate fi folosit pentru a susține vehicule comerciale de mare tonaj cu zero emisii de carbon - în alte cuvinte, fără emisii directe cu efect de seră (în special CO₂) și poluanți de aer (precum oxizi de nitrogen, funingine). Din acest motiv camioanele pe bază de hidrogen sunt definite legal drept vehicule fără emisii de carbon în UE, ceea ce înseamnă că dispun de tratement preferențial când este vorba despre taxe și interzicerea intrării în centrul orașelor.
Cu toate acestea camioanele sunt în urma vehiculelor electrice (BEVs) în termeni de tehnologie și implementare. Camioanele BEV devin în mod gradual disponibile ca vehicule de producție pentru transporturile de scurtă durată - începând cu anul 2025, vor exista și transporturi BEV de lungă distanță cu o autonomie de 500 km. În contrast, vehiculele pe bază de hidrogen sunt disponibile doar ca și prototip sau în cel mai bun caz, produse în loturi foarte mici. Este neclar care metodă de reîncărcare cu combustibil va fi dominantă.
O distincție de bază este făcută între camioanele pe bază de hidrogen cu motor cu combustie internă (HICEVs) și cele cu o putere electrică pe bază de hidrogen (FCEVs). HICEVs utilizează combustia existentă și tehnologia diesel: hidrogenul este injectat într-un piston de motor și pornit și energia eliberată este convertită în mișcare și căldură. Această tehnologie are puncte forte și slabe. Ca și puncte forte se bazează pe tehnologia cu combustie matură de astăzi. Acum acest lucru este un avantaj, dar cu creșterea nevoii de vehicule electrice, se va dovedi a fi un dezavantaj, căci OEMs se vor concentra pe o singură platformă într-o perioadă mai lungă de timp. Mai mult, HICEVs emit cantități reziduale de dioxid de carbon și poluanți de aer. Marii producători de vehicle comerciale, MAN, Volvo și DAF au anunțat intenția de a dezvolta mai mult tehnologia ICE pe bază de hidrogen.
Atenție specială - celula de combustibil
Când vine vorba despre tehnologia pe bază de hidrogen, mai mulți producători de vehicule comerciale se îndreaptă către celula de combustibil. Într-o astfel de celulă se produce o reacție catalitică care eliberează atomi de hidrogen dintr-un electron. Acest lucru generează electricitate care este fie consumată direct de motopropulsorul electric sau păstrate în bateria de rezervă. În combinație cu oxigenul tras în interior, reacția produce vapori de apă (H₂O) și căldură ca și reziduu. Camionul FCEV se bazează pe platforme de e-mobilitate și tehnologia este mai eficientă în comparație cu ICE pe bază de hidrogen. Daimler Trucks, Volvo și Iveco, în special, lucrează la un concept de camion FCEV de tip tractor și deja au un prototip de șosea. Cu toate acestea, producția de vehicule asociate cu o rețea de servicii nu va fi anunțată înainte de finalul acestei decade. Producătorul sud coreean Hyundai produce acum un lot mic de camioane FCEV care beneficiază de XCIENT Fuel Cell, iari DACHSER a început să folosească vehicule pe bază de hidrogen Hyundai precum și trailere cu două trepte de operare, de peste un an. Cu o autonomie de peste 400 de km, aceste vehicule rulează între zona de bază și Magdeburg (capitala Saxony-Anhalt) și Berlin, fără nicio problemă.
DACHSER a folosit vehicule Hyundai pe bază de hidrogen și trailer în două trepte de operare de peste un an.
Tehnologia celulei de combustibil este deja în stare matură în cadrul camioanelor - ce lipsește este un standard pentru inmagazinarea hidrogenului în vehicule. Trei sisteme se luptă pentru o poziție aici - Stocarea hidrogenului gazos în cilindri sub presiune de 350 de bari este standard în autobuzele urbane și, de exemplu, în camioanele Hyundai. Tehnologia de 350 de bari este testată și utilizată, iar numărul stațiilor de alimentare care utilizează această tehnologie este foarte mare. Cu toate acestea, are o mare dezavantajă: cilindrii de gaz comprimat necesită destul de mult spațiu, astfel încât, având în vedere dimensiunile vehiculului date, este practic imposibil să se atingă distanțe de peste 500 de km fără a sacrifica spațiul de marfă. Acest lucru înseamnă că la 350 de bari nu există un avantaj direct în ceea ce privește autonomia față de vehiculele electrice cu baterie (BEV).
Producători precum Daimler și Iveco sunt, prin urmare, interesați de tehnologia de 700 de bari. Stocat în cilindri sub presiune mai mare, hidrogenul permite autonomii de aproximativ 750 de kilometri fără niciun sacrificiu al spațiului de marfă. Rețeaua necesară de stații de alimentare de 700 de bari pentru camioane urmează să fie construită pe rețeaua de autostrăzi de bază a UE până în 2030, în baza reglementării AFIR.
Daimler urmărește cea mai ambițioasă tehnologie de stocare a hidrogenului. Hidrogenul lichefiat sub presiune la temperaturi scăzute (LH₂) poate fi stocat în containere speciale sub formă lichidă. Este comparabil cu tehnologia LNG, unde gazul natural este lichefiat în condiții similare. Densitatea energetică ridicată a tehnologiei LH₂ ar trebui să permită camioanelor să parcurgă distanțe de peste 1.000 de kilometri. Cu toate acestea, deoarece procesul de lichefiere consumă atât de multă energie, această tehnologie de stocare a hidrogenului este în prezent cea mai îndepărtată de disponibilitatea largă.
Costurile fac diferența
Tehnologia hidrogenului este încă în urmă față de camioanele BEV într-o comparație directă a costurilor. Deoarece nu sunt încă produse în serie, camioanele FCEV costă de două ori mai mult la achiziție (capex) decât camioanele BEV comparabile. În ceea ce privește costurile de operare (opex), factorii care sunt deosebit de relevanți sunt consumul de energie al vehiculelor și prețul hidrogenului verde sau al electricității, inclusiv costurile pentru infrastructura de realimentare și reîncărcare. Totuși, nivelurile de preț variază foarte mult în Europa.
Când timpii de operare sau autonomiile de bine peste 500 de km joacă un rol în calcul, camioanele pe bază de hidrogen ar putea avea un avantaj economic față de BEV-uri. Dacă, de exemplu, lipsa încărcătoarelor rapide disponibile consumă timp prețios pentru reîncărcarea BEV-urilor sau dacă nu este posibilă operarea BEV-urilor 20 de ore pe zi, atunci camionul pe hidrogen ar putea avea un avantaj în ceea ce privește costurile totale datorită timpului scurt de realimentare de aproximativ 15 minute.
Furnizorii de camioane pe bază de hidrogen trebuie să clarifice standardele de realimentare, astfel încât să se poată investi în extinderea infrastructurii și să înceapă producția în serie. Aceasta este singura modalitate prin care camionul pe hidrogen poate contribui la atenuarea încălzirii globale. Din perspectiva DACHSER, logistica are nevoie de toate tehnologiile cu zero emisii care au fost aprobate pentru transportul rutier de mărfuri în UE. Discuția despre meritele BEV-urilor versus vehiculele pe hidrogen poate fi adesea aprinsă, dar un lucru este cert: nu este o chestiune de „fie una, fie cealată”, ci mai degrabă de „ambele, vă rog”.
Autor: Andre Kranke, Head of Corporate Research & Development la DACHSER