V tomto týdnu automobilka Toyota uspořádalo tiskovou konferenci, na které českým novinářům představila vůz Toyota Mirai. Resp. jeho druhou generaci. Komu nejsou auta cizí, ten už ví. Toyota Mirai je auto “na vodík”.
Design nadchne
Už při prezentaci bylo jasné, že design hraje u auta důležitou roli. Mirai nevypadá jak pojízdná laboratoř. Auto bylo postavené tak, aby se líbilo. Design ustupuje všemu a Mirai vypadá jako velké kupé. To znamená, že řidič má dostatek místo, ale cestující na zadních sedadlech jsou na tom už o něco hůře a na kufr místo téměř nezbylo. Pravdou ale je, že v manažerské limuzíně není třeba převážet přepravky. Mirai bude obouvat 19″ nebo 20″ kola, svítit budou BiLED světlomety, zkrátka se za Mirai nikdo stydět nebude.
Elektromobil
Toyota si s vodíkem pohrává už dlouhou dobu. A to nejen na úrovni aut, ale i dalších dopravních prostředků. Aby nedošlo ale k mýlce: vodík se v autě nespaluje. Alternativní paliva se hledají i z toho důvodu, aby nedocházelo k produkci emisí, což by spalování vodíku neřešilo.
Vodík v palivovém článku reaguje se vzdušným kyslíkem a vyrábí elektřinu (a vodu). Elektřina pak pohání elektromotor. Ten pochází z Lexusu UX300e. Palivový článek nestíhá elektřinu vyrábět tak rychle, jak potřebuje řidič, proto je zde přítomna i baterie, která v případě nenadálé potřeby výkonu funguje jako jakýsi buffer.
Posaďte se na lahev vodíku
Klíčovou komponentou systému jsou lahve s vodíkem. V autě jsou tři. Jedna pod zadními sedadly, druhá v místě pro kufr, třetí pak podélně uprostřed. Dohromady pojmou 5,6 kg vodíku. Vyrobeny jsou ze tří vrstev. To aby vodík skrz ně neunikal. Vodík je tvořený jedním protonem a jedním elektronem, jde tak o nejmenší atom, jaký známe. Proto velmi snadno proniká jakýmkoliv materiálem. Toyota tvrdí, že nádrže jsou natolik pevné, že k úniku nedochází. Otázkou je, co kolem takových částí, jako jsou třeba ventily.
Velký tlaky
Vodík je zde totiž pod obrovským tlakem – 700 barů. A to je sakra hodně. Trochu opáčka z fyziky: 1 bar = 100 000 Pascalů. A Pascal je jednotka tlaku, která udává sílu v Newtonech na 1 m2. Pro lepší představu si sílu můžeme představit jako tíhu. Kdy 1 kg na naší planetě vyvolá tíhu 9,81 N. Takže zpět k tomu tlaku. 700 barů = 70 000 000 Pascalů. Tedy 70 MPa. 70 meganewtonů na 1 m2. Tedy asi 7 135 576 kg. Tedy asi 7 135 tun. Na metr čtvereční. Ano, tlak odpovídá hodnotě 7 135 tun na m2. To je fakt hodně. Vodík je zde pod velkým tlakem.
Po tomhle výpočtu se trochu bojím, že jsem v tom autě seděl. Na druhou stranu neznám případ, kdy by lahev bouchla, takže je to asi spíše nedůvěra. Tak či tak, životnost lahví je 15 let. Ptal jsem se na cenu nových, ta zatím není známa. Ale asi to bude hodně, protože je to klíčová komponenta vodíkového systému. Odhaduji, že se cena za 3 nádrže přiblíží částce milionu korun.
650 km na jedno natankování
Pokud se vám podaří 5,6 kg vodíku do nádrží dostat, můžete počítat s dojezdem 650 km. A to je velmi slušná hodnota, obzvláště v nadcházející éře elektromobilů, kdy si musíme zvykat na hodnoty 300 – 400 km. Jediné emise, které auto vypustí je čistá voda – H2O. Mirai navíc při jízdě vzduch čistí. Pro reakci v palivovém článku je třeba velmi čistý kyslík, proto prochází nasávaný vzduch přes filtr. Zpět tedy vrací vzduch ochuzený o kyslík, ale čistší, než jaký byl nasán.
S tankováním je pak samozřejmě potíž. V České republice vhodnou tankovací stanici nenajdete. Respektive v Neratovicích je tankovací stanice na vodík, ale nabízí tlak jen 300 barů. Takže Mirai zde není možné natankovat ani na 50 %, dojezd pak úměrně tomu klesá.
S dalšími stanicemi to také nevypadá slavně. Unipetrol (vlastník Benziny) se chystá postavit veřejnou tankovací stanici v Praze na Barrandově, která by měla parametry vyhovovat. Jenže to slíbil už v roce 2019 a zatím se tak neděje. Další stanice by měly stát v Litvínově a Brně. No, i kdyby se tyto stanice otevřely, na komfortní používání to skutečně nebude.
Kde budou stanice?
Jedna vodíková čerpací stanice podle Unipetrolu vyjde asi na 1 milion Eur. Troufám si odhadovat, že dokud tady nebude nějakých 20 čerpacích stanic, k masivnímu rozšíření vozů na vodík se nedočkáme. A stanice jsou velmi drahá investice. Do toho se nikdo nepohrne, pokud zde nebude jezdit dostatek automobilů.
Začarovaný kruh může rozseknout nákladní doprava – autobusy a kamiony na vodík. Dokážu si představit města, jejichž autobusy začnou jezdit na vodík a město tak vybuduje tankovací stanici. Jenže zase právě autobusům stačí tlak cca 300 barů, takže proč budovat dražší tankovací stanici pro osobní auta? Tohle je velmi složité.
Ještě něco vás zajímá o voze Toyota Mirai? Podívejte se na prezentaci výše. Představuje jej velmi podrobně.
Unipetrol kupuje
Toyota má v letošním roce v plánu prodat v České republice 25 vozů Toyota Mirai. Pět automobilů si koupil právě Unipetrol. Pro ježdění na trase Litvínov – Praha – Brno asi rozumná volba, protože Unipetrol vyrábí vodík ve velkém. Běžný řidič nakupující vodík komerčně by neušetřil. Spotřeba činí 0,79 kg vodíku na 100 km. 1 kg přitom vyjde na cca 250 Kč. 1 km tak vyjde asi na 2 Kč.
Výroba vodíku
Provoz samotného auta je extrémně ekologický a čistý. Elektřinu vyrábí s jediným odpadem: vodou. Jenže co samotný vodík? Současná situace je tristní. Naprostou většinu vodíku dnes vyrábíme z fosilních paliv. Existují i čisté procesy, jako je elektrolýza vody. Stejnosměrný proud necháme procházet vodou a H2O se rozkládá na vodík a kyslík. Super, ne?
Navíc získáme kyslík, ten se také hodí. Jenže elektrolýza není moc účinná. Účinnost se pohybuje v rozmezí 25 – 35 %. Na výrobu 0,79 kg vodíku (pro ujetí na 100 km) je potřeba asi 50 kWh elektrické energie. To je strašně moc. Klasický elektromobil na tolik elektřiny ujede asi 200 km. A to máme vodík teprve vyrobený. Ještě ho potřebujeme stlačit a transportovat.
Nové cesty
Možná se v budoucnu ukáže, že vodík celou tu dobu získáváme špatně. Je to nejčetnější prvek ve vesmíru, přesto je pro nás tak složité jej vyrobit. Samozřejmě, že existují způsoby, jak ho vyrábět udržitelně, z obnovitelných zdrojů, ale v tomto případě se bavíme o velmi malých množstvích, které nemůžou v budoucnu pokrýt automobilovou dopravu. I tak ale bude nutné vodík natlakovat na ty šílené tlaky a transportovat. A když chcete něco takto brutálně stlačit, potřebujete na to velkou sílu a to stojí energii. A ta stojí peníze.
Nejvíce podobné benzinu
V diskuzích u článků o elektromobilech často vidím názory: elektromobily jsou slepá cesta, chceme vodík. Argumenty diskutujících jsou férové. Vodík mají natankovaný stejně rychle jako benzin, na jedno natankování lze ujet stovky kilometrů. Vodík boduje také vysokým množstvím energie ve vodík. Je to 33 kWh/kg, takže jako palivo je velmi lehký, oproti bateriím v automobilech. Jenže tím jeho výhody končí.
Budoucnost je elektrická
Celý moderní svět chce opustit auta na fosilní paliva. V naší bublině máme pocit, že za to může Evropská unie, ve skutečnosti jsou tahounem trhy jako USA, Čína a Japonsko. Zde přestanou jezdit spalovací auta mnohem dříve. Když se oprostíme od toho, že nám někdo něco zakazuje, dává to smysl. Ropa je ve vesmíru velmi unikátní látka, kterou je škoda jen tak spálit.
Její těžba a zpracování jsou energeticky velmi náročné, neekologické (Exxon Valdez by mohl vyprávět) navíc pochází z oblastí s horší politickou stabilitou. Jistou měrou se podílí i na globálním oteplování a vůbec vypouští emise, které jsou prokazatelně rakovinotvorné. V neposlední řadě je spalování derivátů z ropy velmi neefektivní.
Máme připravené 2 technologie, které v příštích desetiletích ropu nahradí. První z nich je vodík, na který sází především Toyota, částečně Hyundai. Svá vodíková auta představily téměř všechny automobilky, ale drtivá většina se přiklonila k elektřině a vnějšímu nabíjení. Elektřinu umíme vyrábět ve velkém a rychlým tempem zvyšujeme podíl obnovitelných zdrojů.
V loňském roce se v EU vyrobilo více elektřiny z obnovitelných zdrojů než z elektráren na fosilní paliva. Umíme ji snadno a levně transportovat na velké vzdálenosti a umíme ji vyrobit opravdu hodně (Česko exportuje do zahraničí tolik elektřiny, že by na ni mohly jezdit miliony elektromobilů).
Elektromobily mají náskok
Překážou elektromobility byl malý dojezd, ale ten se letos vyřešil. Letos přichází auta s dojezdem přes 500 km. Problematické zůstává nabíjení. Kdo nemá možnost nabíjet doma nebo v práci, ten má složitou situaci. Ale na to také existují plány a lze to vyřešit. Posledním negativem zůstávají akumulátory. Jsou těžké, drahé a obsahují nebezpečné chemikálie.
Opět se ale stačí podívat na to, kam se za poslední 3 roky baterie posunuly. Cenou i kapacitou. A automobilky rozjíždí programy, ve kterých slibují recyklaci až 95 %. Na dveře navíc klepou solid-state baterie, tedy s pevným elektrolytem. Všechny velké technologické firmy dnes pracují na vývoji lepších baterií, tady nás čekají lepší zítřky.
Aby uspěl vodík
Co se musí stát, aby měl vodík šanci? Spousta náročných věcí. Musíme se naučit získávat vodík levně, ekologicky a s nízkými nároky na energii. Nic z toho neumíme. Musíme se naučit ho stlačit na obrovský tlak a přitom energeticky nenáročně. To vypadá jako nemožné. A musíme vyřešit zásobování. Také dost problematické. Pak teprve začnou růst tankovací stanice na vodík. A až bude existovat infrastruktura, pak se začnou objevovat auta. Třeba jako Toyota Mirai. Je to skvělé auto. Designově vyčnívá, nabízí zajímavé technologie i parametry. Škoda, že není na elektřinu ze zásuvky.
Ale je to jen můj pohled a třeba se mýlím. Třeba jsem něco přehlédl. Je to jinak? Budu rád, když mi napíšete do diskuze.
