Vandeniliniai automobiliai yra automobilių pramonės ateitis. Kaip veikia vandeniliniai automobiliai, tokie kaip Toyota Mirai ir BMW X5?

Vandeniliniai automobiliai kol kas neužima stiprios pozicijos rinkoje. Nedaug gamintojų nusprendžia visą dėmesį skirti šios technologijos kūrimui. Vis dar daugiausia dirbama su elektros varikliais ir mažiau teršiančiais vidaus degimo arba hibridiniais varikliais. Nepaisant didelės konkurencijos, vandeniliniai automobiliai yra smalsumas. Ką verta apie juos žinoti?

Kaip veikia vandenilio energija?

Didžiausias vandeniliu varomų transporto priemonių privalumas yra jų ekologiškumas. Čia verta paminėti, kad norint juos taip apibrėžti, būtina paisyti aplinkos apsaugos principų ir gamybos procese. 

Vandeniliu varomi automobiliai veikia taip, kad gamina elektros energiją, reikalingą transporto priemonei pajudinti. Tai įmanoma dėl sumontuotų kuro elementų su vandenilio baku, kuris gamina elektrą. Elektrinė baterija veikia kaip buferis. Jo buvimas visoje transporto priemonės variklio sistemoje būtinas, pavyzdžiui, greitėjimo metu. Jis taip pat gali sugerti ir kaupti kinetinę energiją stabdymo metu. 

Procesas, vykstantis vandenilio variklyje 

Taip pat verta išsiaiškinti, kas tiksliai vyksta pačios transporto priemonės vandenilio variklyje. Kuro elementas gamina elektros energiją iš vandenilio. Taip yra dėl atvirkštinės elektrolizės. Pati reakcija yra ta, kad ore esantis vandenilis ir deguonis sąveikauja, sudarydami vandenį. Tai generuoja šilumą ir elektrą elektros varikliui valdyti.

Kuro elementai vandeniliniuose automobiliuose

PEM kuro elementai naudojami vandeniliu varomose transporto priemonėse. Tai polimerinė elektrolitinė membrana, atskirianti vandenilį ir deguonį, supantį anodą ir katodą. Membrana pralaidi tik vandenilio jonams. Tuo pačiu metu prie anodo vandenilio molekulės yra atskiriamos į jonus ir elektronus. Tada vandenilio jonai pereina per EML į katodą, kur jie susijungia su atmosferos deguonimi. Taigi jie sukuria vandenį.

Kita vertus, vandenilio elektronai negali praeiti pro EML. Todėl jie praeina per laidą, jungiantį anodą ir katodą. Tokiu būdu generuojama elektra, kuri įkrauna traukos akumuliatorių ir varo automobilio elektros variklį.

Kas yra vandenilis?

Jis laikomas paprasčiausiu, seniausiu ir kartu labiausiai paplitusiu elementu visoje visatoje. Vandenilis neturi specifinės spalvos ar kvapo. Paprastai jis yra dujinis ir lengvesnis už orą. Gamtoje jis pasitaiko tik surištoje formoje, pavyzdžiui, vandenyje.

Vandenilis kaip kuras – iš kur jis gaunamas?

Elementas H2 gaunamas elektrolizės procese. Tam reikia nuolatinės srovės ir elektrolito. Jų dėka vanduo suskaidomas į atskirus komponentus – vandenilį ir deguonį. Pats deguonis susidaro prie anodo, o vandenilis - prie katodo. H2 dažnai yra cheminių procesų, gamtinių dujų sintezės arba žalios naftos perdirbimo šalutinis produktas. Didelė dalis vandenilio poreikio patenkinama naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius.

Vandenilis iš atsinaujinančių šaltinių – kokios žaliavos patenka į šią grupę?

Verta pasiaiškinti, kokias konkrečiai medžiagas galima vadinti atsinaujinančiomis žaliavomis. Kad vandenilio ir kuro elementų transporto priemonės būtų tvarios, degalai turi būti gaunami iš tokių šaltinių kaip:

• fotoelektra;
• vėjo energija;
• vandens energija;
• saulės energija;
• geotermine energija;
• biomasė.

Vandeniliniai automobiliai – Toyota Mirai

2022 metų Toyota Mirai, kaip ir 2021 m., yra vienas dažniausiai klientų renkamų modelių. „Mirai“ gali nuvažiuoti iki 555 km, o automobilio gale sumontuotas 134 kW galios elektros variklis. Energiją gamina borto kuro elementai, esantys po priekiniu automobilio gaubtu. Vandenilis naudojamas kaip pirminė energija ir laikomas rezervuaruose vadinamajame kardaniniame tunelyje po galinėmis sėdynėmis. Cisternos talpina 5,6 kg vandenilio esant 700 barų slėgiui. Toyota Mirai dizainas taip pat yra privalumas – automobilio dizainas ne futuristinis, o klasikinis.

Iki 100 km/h „Mirai“ įsibėgėja per 9,2 sekundės, o maksimalus greitis siekia 175 km/h.. „Toyota Mirai“ užtikrina pastovią galią ir labai gerai reaguoja į vairuotojo judesius – tiek greitėjimą, tiek stabdymą.

Vandenilis BMW X5 – vertas dėmesio automobilis

Vandeniliu varomų transporto priemonių asortimente taip pat yra visureigių. Vienas iš jų – BMW X5 Hydrogen. Modelis savo dizainu nesiskiria nuo krosnies analogų iš tos pačios serijos. Gali skirtis tik šviesos plokštės arba ratlankių dizainas, tačiau tai nėra ryškūs neatitikimai. Bavarijos prekės ženklo gaminys turi du bakus, talpinančius iki 6 kg dujų, taip pat kuro elementus, kurių galia iki 170 AG. Įdomu tai, kad BMW suvienijo jėgas su „Toyota“. Vandeniliu varomas X5 modelis sukurtas naudojant tą pačią technologiją, kaip ir Azijos gamintojo Hydrogen NEXT automobiliai. 

Ar vandeniliniai automobiliai tikrai ekologiški?

Pagrindinis vandenilinių automobilių privalumas yra tai, kad jie yra draugiški aplinkai. Tačiau ar taip yra iš tikrųjų, labai priklauso nuo to, kaip gaminamas vandenilis. Tuo metu, kai pagrindinis kuro gavimo būdas yra gamyba naudojant gamtines dujas, elektra, kuri savaime yra ekologiška ir neteršianti teršalų, nesumažina visos vandenilio gamybos metu atsirandančios taršos. Net ir po ilgo naudojimosi automobiliu. Vandeniliu varomas automobilis gali būti vadinamas visiškai ekologišku, jei jo veikimui reikalinga energija gaunama tik iš atsinaujinančių šaltinių. Tuo pačiu metu transporto priemonė yra visiškai saugi aplinkai. 

Vandeniliniai automobiliai – santrauka

Elektrinės transporto priemonės turi nuolat didesnį atstumą, be to, jas labai smagu vairuoti. Tačiau elektrinių transporto priemonių degalų papildymas gali būti iššūkis. Tokios pavaros automobiliai puikiai pasiteisins didelių miestų, tokių kaip Varšuva, apylinkėse.Vandenilio degalinių mūsų šalyje vis dar yra nedaug, tačiau tai turėtų pasikeisti iki 2030 m., kai „Orlen“ teigimu, degalinių skaičius išaugs iki daugiau nei 100.