Vodíková abeceda (podľa Toyoty)

Auto na vodík? Hoci to mnohým znie ako sci-fi, dnes je to už realita.

V skutočnosti je získavanie vodíka a jeho využitie na pohon vozidiel omnoho jednoduchšie, ako sa zdá na prvý pohľad. Zoznámte sa s vodíkovou abecedou, dozviete sa mnoho zaujímavého.

A – akumulátor

Autá s vodíkovými palivovými článkami sú vybavené trakčnou batériou s veľkým obsahom. Slúži na hromadenie energie získanej počas spomaľovania a brzdenia, ktorú vytvára elektromotor poháňaný kolesami a v tomto prípade plní úlohu generátora. Táto energia sa neskôr využíva na pohyb vozidla, čo umožňuje znížiť spotrebu vodíka a zároveň zvýšiť dojazd a dynamiku auta.

B – bezpečnosť

Vodík je známy ako horľavý plyn, no pre svoje ďalšie vlastnosti je to omnoho bezpečnejšie palivo ako  benzín alebo LPG.  Ako plyn, ktorý je 14-násobne ľahší ako vzduch, bleskovo uniká nahor a nepredstavuje nebezpečenstvo pre vozidlo ani pre ľudí. Navyše  vodíkový systém  vozidla je neustále monitorovaný a v prípade zistenia úniku je prerušený jeho prívod z nádrže. Samotné nádrže sú neobyčajne pevné – majú trojvrstvové steny z kompozitných materiálov spevnených uhlíkovými vláknami a dokonca ani v prípade prestrelenia vysokokalibrovou zbraňou nevybuchnú. Vodík sa aj v tomto prípade bezpečne rozplynie v atmosfére.

C – čistá energia

Vodík nielenže umožňuje získať energiu bez škodlivých emisií, ale môže byť vyrábaný spôsobom, ktorý je neškodný pre životné prostredie. Napríklad v Dánsku už väčšina produkcie vodíka na pohon vozidiel pochádza z obnoviteľných zdrojov. Rovnako aj v Nemecku na získanie vodíka využívajú elektrinu z veterných a slnečných elektrární.

D – dobrý vodík

Často zaznieva otázka, prečo Toyota investuje do vozidiel s palivovými článkami a nie do elektromobilov. Japonský koncern je presvedčený, že obe riešenia majú svoje prednosti a investuje do obidvoch. Podľa Toyoty sa autá poháňané akumulátormi (BEV – Battery Electric Vehicles) a palivovými článkami (FCEV – Fuel Cell Electric Vehicles) navzájom dopĺňajú, pretože napĺňajú rozličné potreby používateľov.

BEV sa osvedčuje na krátke vzdialenosti a v mestskom prostredí. Problémom ostáva dlhý čas nabíjania, najmenej 20 minút alebo viac. Tankovanie FCEV trvá iba 3-5 minút a dojazd je porovnateľný s konvenčnými automobilmi.

E – elektrina

Auto s palivovými článkami je zároveň poháňané elektromotorom. Jediný rozdiel medzi  FCEV a BEV spočíva v tom, že  elektromobil poháňaný palivovými článkami je poháňaný elektrickou energiou, ktorá nepochádza zvonka, ale je vyprodukovaná v palivových článkoch.

F –  FCHV Toyota

FCHV (Fuel Cell Hybrid Vehicle) je séria prototypových automobilov poháňaných vodíkovými palivovými článkami, ktoré Toyota vyrábala od roku 1997. Posledný model FCHV-adv, vyrobený v malej sérii, bol od roku 2008 sprístupnený v leasingu vybraným zákazníkom a predstavoval predpoveď sériovo vyrábanej Toyoty Mirai.

G – Green Car of the Year

Počas autosalónu New York International Auto Show 2016 udelila  porota zložená zo 73 motoristických novinárov z 23 krajín celého sveta modelu Toyota Mirai titul 2016 World Green Car of the Year – najekologickejšieho automobilu roku 2016. Porotcovia sa zhodli, že Toyota poháňaná palivovými článkami je auto, ktoré mení tvár súčasnej motorizácie.

H – Hydrogenium čiže vodík

Vodík (lat.hydrogenium) je chemický prvok, ktorý je najrozšírenejší v celom vesmíre a tretí najrozšírenejší na Zemi. Voľný vodík sa v bežných podmienkach nevyskytuje, ale je možné vytvoriť ho kdekoľvek na svete – stačí na to voda a energia.  Pri využívaní vodíka ako pohonnej látky nevznikajú žiadne škodlivé emisie, len  vodná para.

I – inovácie

Vývoj unikátnej sústavy palivových článkov s malými rozmermi, veľkým výkonom a inovatívnym systémom zvlhčovania umožnil vytvoriť automobil, ktorý vyrába energiu priamo na palube. K vzniku sériových vodíkových automobilov prispel aj neustály rozvoj hybridných áut. Pri navrhovaní vozidiel poháňaných vodíkovými palivovými článkami Toyota využila svoje bohaté skúsenosti nadobudnuté pri navrhovaní a výrobe hybridných automobilov. Vo vodíkovej Toyote Mirai bol použitý celý rad komponentov z hybridných automobilov najnovších generácii, napríklad výkonný elektromotor,  regulátor napájania a NiMH trakčné batérie.

J – Japonsko

Japonsko je krajina s najhustejšie vybudovanou infraštruktúrou vodíkových čerpacích staníc  na svete. V súčasnosti je ich okolo 100 a pribúdajú ďalšie.  Krajina, ktorej energetika je založená na dovoze palív, vidí v rozvoji vodíkovej ekonomiky možnosť, ako zvýšiť svoju energetickú nezávislosť. Nezanedbateľnú úlohu tu hrá aj ekologická uvedomelosť  spoločnosti.

K – kilowatt

Sústava palivových článkov  Mirai má maximálny výkon 114 kW,  postačujúci na to, aby dosiahlo auto dobrú dynamiku. Možno ju však využívať aj iným, zaujímavým spôsobom: ako núdzový zdroj napájania, schopný zásobovať domácnosť elektrinou počas celého týždňa.

L – liter

Dva vysokotlakové zásobníky Toyoty Mirai pojmú súčasne 122,4 l vodíka pod tlakom 70 MPa (700 barov), čo postačí na zdolanie trasy vyše 500 km.

M – Mirai

Mirai znamená po japonsky ,,budúcnosť”. Zároveň je to aj názov automobilu poháňaného vodíkovými palivovými článkami, ktoré od základu navrhla a sériovo vyrába Toyota. Palivové články nevylučujú žiadne neželané látky, čo z nich robí ideálny zdroj elektrickej energie pre budúcnosť.  Aby sa však autá na vodík stali samozrejmosťou – ako dnes hybridné Toyoty – musia byť ich ceny prístupnejšie. Aj to sa už dnes deje, náklady na palivové články v modeli Toyota Mirai sú o 95% nižšie ako v prípade jeho predchodcu, Toyoty FCHV-adv.  Komponenty sú menšie, ľahšie, efektívnejšie a lacnejšie pre masovú výrobu.

N – nosič energie

Vodík v podstate nie je palivo, ale výhodný a bezpečný nosič energie, ktorý možno získať rozličným spôsobom. V Európe sa väčšina vodíka vyrába cestou termického rozkladu metánu (použitím zemného plynu ako suroviny) alebo elektrolýzou vody. Tento druhý spôsob umožňuje vytvárať vodík výlučne s použitím energie z obnoviteľných zdrojov ako sú napr. solárne panely, veterné turbíny alebo vodné elektrárne, bez najmenších škôd pre životné prostredie.

O – ovzdušie

Srdcom vodíkového elektromobilu je systém palivových článkov. V nich prebieha reakcia spájania vodíka s kyslíkom z ovzdušia, pričom vzniká elektrická energia. Jediným výfukovým plynom je pritom neškodná vodná para, ktorá sa dostáva do ovzdušia. Je to možné vďaka špeciálnej polymérovej membráne, ktorá oddeľuje elektróny od protónov a prepúšťa iba protóny, ktoré sa následne spájajú s kyslíkom. Prúd elektrónov prechádza cez vonkajší elektrický obvod a sú zdrojom elektrickej energie.

P – patenty

V roku 2015 Toyota urobila čosi výnimočné – bezplatne poskytla všetkých  5 680 svojich patentov k vodíkovým palivovým článkom, ktoré boli výsledkom ich 20-ročného výskumu. Približne 1 970 z nich sa týka systému palivových článkov, asi 290 vysokotlakových nádrží na vodík a 3 350 riadenia palivových článkov.

Q – QDR

Skratka QDR znamená Quality, Durability, Reliability – akosť, trvanlivosť a spoľahlivosť. Aby Toyota dokázala, že tieto vlastnosti sa vzťahujú aj na vodíkový sedan Mirai, uskutočnila test na trase dlhej 200-tisíc kilometrov. Štrnásť pilotov šoférovalo Mirai 16 hodín denne počas 254 dní po uliciach miest, autostrádach a vidieckych cestách. Aj napriek teplotám od -20°C až po 37°C sa neobjavili žiadne problémy s rozjazdom auta, ani mechanické závady. Automobil sa ukázal ako stopercentne spoľahlivý. Jedinými servisnými zásahmi okrem bežných kontrol bola výmena brzdových kotúčov a dvakrát výmena brzdového obloženia.

R – Rada pre vodík

Ani najodhodlanejšia firma nie je schopná sama dosiahnuť rozšírenie vodíka pre potreby ekonomiky a motorizácie. Preto Toyota spolupracuje s inými firmami pri propagácii vodíka a palivových článkov. Spoluprácu koordinuje Rada pre vodík,  ktorú založila automobilka a 12 ďalších popredných globálnych firiem z rôznych priemyselných a energetických odvetví počas posledného svetového ekonomického fóra vo švajčiarskom Davose.

S – sieť čerpacích staníc

Infraštruktúra výroby, distribúcie a predaja vodíka je  v začiatkoch, no postupne sa rozrastá. V roku 2015, keď  sa Toyota Mirai objavila na trhu, bolo v Európe 40 staníc na tankovanie vodíka. V roku 2020 ich má byť 200 a do roku 2025 ich počet narastie na 1 000. Okrem počtu však bude dôležité aj optimálne rozmiestnenie staníc vo veľkomestách  a pozdĺž hlavných ciest, ktoré ich spájajú.

T – tankovanie

Obrovskou prednosťou automobilov poháňaných vodíkovými palivovými článkami v porovnaní s elektromobilmi je rýchlosť tankovania, ktoré trvá iba 3 minúty. Celý proces je veľmi jednoduchý  – stačí iba spojiť plniacu pištoľ stojana a tankovacie hrdlo na vodík na automobile. Po automatickom overení správneho spojenia už prebieha tankovanie stlačeného vodíka samočinne.

U – úžitkové vozidlá

Vodíkové autá, to nie sú iba osobné automobily. Napríklad v Los Angeles testuje Toyota vodíkové nákladné autá, ktoré slúžia na prevoz tovaru v prístave a vo svojich fabrikách vodíkové vysokozdvižné vozíky, ktorých počet má do roku 2020 dosiahnuť 180 kusov. Hostí na LOH v Tokiu 2020 bude prevážať viac ako 100 vodíkových autobusov Toyota.

V – volt, jednotka napätia

Napätie získavané zo sústavy palivových článkov Toyoty Mirai je zvyšované špeciálnym meničom napätia až na 650 V. Vďaka tomu môže elektromotor dosiahnuť výkon 113 kW (154 koní) pri nižšej intenzite prúdu, čo umožňuje použitie tenších cievok a vinutia s nižšou hmotnosťou a takisto obmedzuje množstvo vytváraného tepla.

Y – Yaris

Toyota Yaris poháňaná vodíkom? Dnes síce ešte nie, ale o nejaký čas všetky automobily – dokonca aj tie menšie – budú môcť využívať čistú energiu, vytváranú z obnoviteľných zdrojov.

Z – „zelený” vodík

Čoraz viac elektrickej energie vo svete pochádza z obnoviteľných zdrojov, ako sú napríklad solárne panely alebo veterné turbíny. Nedostatkom týchto zdrojov je závislosť od doby dňa a počasia – niekedy sú schopné dodať viac energie ako je potrebné, inokedy ju nedodávajú vôbec. Preto musíme stále využívať drahé konvenčné elektrárne, ktoré ničia životné prostredie.

Vodík je nosič energie, ktorá pomôže vyriešiť tento problém. Je možné vyrobiť ho elektrolýzou vody v obdobiach nadprodukcie energie a vo chvíľach nedostatku využívať na výrobu prúdu v palivových článkoch. Vďaka tomu predstavuje vodík univerzálne riešenie, ktoré zároveň zmodernizuje energetiku a motorizáciu.

Toyota (šr)