Spalovací motor na vodík: Slepá ulička, nebo pomocník pro těžkou práci?

Martin Frei Martin Frei
26. 10. 2021 12:31
Vodík nabízí vysokou energetickou hustotu a dlouhý dojezd. Alespoň pokud ho zpracujeme v elektrochemickém článku, který je asi dvakrát účinnější než motor na benzin. Nápad spalovat vodík v pístovém motoru vypadá jako krok zpátky. Přesto nedá spát některým výrobcům těžké techniky. Jak své počínání vysvětluje DAF a dodavatel stavebních strojů JCB? A co nám nechce prozradit Toyota?
Foto: JCB

Spalovací motor na vodík není nový nápad. Švýcarský vynálezce Isaac de Rivaz jeden takový sestrojil už roku 1806, moderní patenty pocházejí ze sedmdesátých let 20. století. BMW před patnácti lety uvedlo na trh limitovanou sérii řady 7, s níž možnosti vodíkového pohonu předvádělo mocným tohoto světa

Ne že by to bylo auto obzvlášť praktické. Atmosférický dvanáctiválec spotřeboval 3,6 kg vodíku na 100 km, třikrát víc než dnešní modely s elektrochemickými články. Do kryogenní nádrže se tankoval kapalný vodík podchlazený na -250 °C, takže pokud jste ho nespotřebovali dost rychle, odpařil se a unikl do atmosféry.

Smyslem projektu bylo ukázat vodík jako bezuhlíkový nosič energie. Elektrochemické články byly v té době doslova kosmicky drahé - pro nízkou hmotnost se používaly k napájení palubní sítě vesmírných lodí a raketoplánů, sériová výroba neexistovala. Luxusní limuzína s dvanáctiválcem hrála na prestiž při předvádění politikům a celebritám.

Od té doby se svět změnil k nepoznání. Elektrochemické články o polovinu zlevnily, a to jejich sériová výroba sotva začala. Na trh přišla osobní auta jako Toyota Mirai a Hyundai Nexo, v Ustí nad Labem by mělo za pár let jezdit dvacet vodíkových autobusů. Přesto se některé firmy orientované na těžkou techniku stále drží pístového motoru. 

První z nich je DAF, jehož konstruktéři upozorňují na paradox spojený s baterií. Vodíkové články nestíhají bezprostředně reagovat na přidání plynu, ke zrychlení je vždy třeba energie z akumulátoru. S hmotností vozidla strmě roste energie potřebná na opakované rozjezdy, stoupá tedy i kapacita a váha baterie. Tím ztěžkne celé auto, potřebuje ještě víc energie a tak pořád dokola.

Technická data již vyráběných vozidel tento argument potvrzují. Zatímco osobní Hyundai Nexo vážící něco přes dvě tuny vystačí s baterií na 1,4 kWh, 19tunový skříňový Hyundai Xcient potřebuje 78 kWh. Takový akumulátor váží kolem půl tuny. DAF zkouší v tahačích oba systémy a podle jeho konstruktérů se křivky účinnosti v jistém bodě protnou. U souprav vážících 30 nebo 35 tun už je spalovací motor efektivnější.

Podobně to vidí lord Anthony Bamford, jehož firma JCB vyrábí stavební a zemědělskou techniku včetně padesátitunových rypadel. Dodává, že jemné membrány palivových článků potřebují perfektně čistý vzdušný kyslík, což je v prašném prostředí stavenišť těžké zajistit. Spalovací motor je daleko levnější, za dekády produkce má vytvořené zázemí pro výrobu i servis a poradí si s horší kvalitou jak vzduchu, tak vodíku.

Ani tato technologie však zatím nemůže konkurovat dieselu, a to kvůli ceně paliva. Nedotovaná cena šedého vodíku u pump v Kalifornii či Británii se pohybuje kolem 280 až 320 Kč/kg. Takže i když kilogram vodíku obsahuje čtyřikrát víc energie než kilogram nafty, každá hodina práce bagru by vyšla třikrát dráž. 

Pokud by se provozní náklady měly dieselu přiblížit, musel by vodík zlevnit na třetinu. Což u převládajícího vodíku ze zemního plynu nehrozí, jelikož jeho cenu u pumpy tvoří z větší části doprava, nikoli výroba. 

Dopravce a stavební firmy by tedy k této cestě musel donutit úplný zákaz fosilních paliv nebo jiná podobně dramatická regulace. U těžké techniky se dnes mluví o ukončení prodeje konvenčních pohonů v roce 2040. Do té doby doufejme zlevní nejen vodík, ale i elektrochemické články a baterie. 

Vodíková Toyota Corolla při vytrvalostním závodě Fuji Super TEC 24 Hours
Vodíková Toyota Corolla při vytrvalostním závodě Fuji Super TEC 24 Hours | Foto: Toyota

Až sem by to tedy mohlo vypadat jako marketingové mlžení dvou firem, které vyrábějí vlastní spalovací motory a chtějí v tom co nejdéle pokračovat. Jenže letos se k nim přidal největší advokát a výrobce elektrochemických článků na světě - Toyota.

Vodíkový tříválec 1.6 turbo v upravené Corolle poslala na "japonské Le Mans", čtyřiadvacetihodinovku Fuji Super TEC. Sportovní fanoušky by výsledky asi nepotěšily. Přestože vůz v polovině závodu pro závady elektroinstalace odstoupil, strávil tři a půl hodiny tankováním, kvůli němuž stál po každých deseti kolech. S takhle rozdanými kartami by na okruh nikdo soudný nejel.

Technický ředitel Naojuki Sakamoto otevřeně přiznává, že o závodění nešlo. "Sledovali jsme reakce vstřikování a spalovací proces," vysvětlil redaktorům amerického serveru Autoblog a dodal, že technika se časem může objevit i v sériových vozidlech. Sice nevysvětlil v jakých, ale jedna podobnost je nápadná: nejen se závoďáky, i s kamiony se jezdí celý den na plný výkon. Nejspíš právě to bylo třeba vyzkoušet.

 

Právě se děje

Další zprávy