* Autobus s vodíkovým palivovým článkem * Výroba vodíku * Čerpací stanice *
Podrobnosti pro BUSportál ÚJV v Řeži. Pokračujeme v tématu. Záměrem projektu, který zařadí ČR po bok technologicky nejvyspělejších ...
Pátek, 12. května 2006, dabra
... a ekologicky odpovědných států, je uvedení ekologických technologií v dopravě prostřednictvím realizace a provozu autobusu na vodíkové palivové články, vodíkové čerpací stanice a zařízení na čištění vodíku. Na BUSportálu zatím vyšlo:
Zeptali jsme se na podrobnosti k chystanému českému 'hydrogenbusu'.

Ministerstvo průmyslu a obchodu iniciuje založení České vodíkové technologické platformy.

Překážkou pro uvedení každé nové technologie, natož celého energetického konceptu, nejsou pouze technická vyzrálost, vysoká bezpečnost, ekonomická a ekologická hlediska, ale především absence právního rámce pro provozování všech dílčích technologických celků a všeobecná akceptovatelnost širokou veřejností. Předkládaný projekt se dotýká všech těchto aspektů a zařadil by ČR po bok technologicky nejvyspělejších a ekologicky odpovědných států.

Realizace vodíkového autobusu umožní komplexně ověřit technologickou a bezpečnostní způsobilost vodíkových technologií a realizovatelnost v rámci technologického prostředí ČR. Neméně důležitým výstupem bude příprava technických podkladů pro vytvoření legislativního rámce provozu vozidel s vodíkovým pohonem a seznámení veřejnosti s moderními ekologickými možnostmi v dopravě.

Demonstrační projekt zahrnuje výrobu a provoz autobusu s palivovými články na vodík. Po jeho kompletaci proběhnou testy a schvalovací řízení v Ústavu pro výzkum motorových vozidel, aby mohl být zahájen jeho provoz na veřejných komunikacích města Neratovice. Obecně je ve světě v podobných projektech vodík vyráběn konvenčními způsoby (parní přeměnou zemního plynu nebo elektrolýzou vody) a vyžaduje tedy další investice pro svou výrobu. V předkládaném projektu je zásobování vodíkem pro potřeby provozu autobusu řešeno se smluvním partnerem Spolana Neratovice, který produkuje vodík jako sekundární produkt při výrobě chloru. Další z partnerů, Vysoká škola chemicko technologická v Praze, v současné době připravuje zařízení pro čistění vodíku, který je vlivem technologických postupů při produkci znečištěn zejména příměsí rtuti. Předkládaný projekt tedy představuje unikátní možnost komplexně ověřit všechny dílčí technologické celky i jejich vzájemné vazby.

Klíčovým zařízením, které je společným jmenovatelem většiny vodíkových aplikací, je palivový článek. Palivový článek je zařízení, které při elektrochemické reakci spaluje vodík s kyslíkem, výsledným produktem této reakce je pouze elektrická energie, teplo a voda případně vodní pára. Koncepce vozidla s elektrickým motorem a palivovým článkem jako zdrojem elektrické energie představuje moderní a ekologickou alternativu současným pohonům založených na spalování fosilních paliv.

Největší výhody koncepce s palivovým článkem oproti koncepci se spalovacím motorem

  • Vysoká celková účinnost – až dvojnásobná oproti konceptu vozidla se spalovacím motorem (reálně 1,5 x)
  • Žádné lokální znečištění – jako odpad pouze vodní pára
  • Omezení vibrací a hluku – provoz palivového článku je bez vibrací a hluku (jediným zdrojem hluku může být kompresor pro stlačování vzduchu a chladící jednotka)
  • Nezávislost na dovozu ropy – vodík je možné připravit z lokálních zdrojů

Momentální nevýhody

  • vysoké investiční náklady
  • chybějící infrastruktura čerpacích stanic
  • neexistující právní rámec pro provoz na veřejných komunikacích a komplikace související se skladováním vodíku

Tyto nevýhody jsou však přechodného rázu, což je obvyklé u každé technologické inovace, a nejsou tedy limitující pro budoucí aplikace. Největší komplikaci v současné době představuje nízká kapacita a vysoká hmotnost nádrží na vodík (tedy nižší dojezd a nižší užitné zatížení vozidla)

Výroba vodíku

Výroba plynného chloru je založena na amalgámové elektrolýze vodného roztoku chloridu sodného (katoda je v tomto případě kapalná rtuť). Z povahy výroby je vodík, jako sekundární produkt reakce, znečištěn rtutí, která je silným katalytickým jedem (dochází k degradaci platinového katalyzátoru v palivovém článku). V současné době probíhá na VŠCHT v Praze projekt, který se zabývá chemickou analýzou vodíku ze Spolany Neratovice, vlivem příměsí (především tedy rtuti) na dlouhodobou funkci palivového článku a vývojem technologie pro demerkurizaci (odstranění rtuti) vodíku pro potřeby projektu vodíkového autobusu.

Čerpací stanice

Čerpací stanice bude vybudována v těsné blízkosti společnosti Spolana Neratovice firmou Linde Gas. Vodík se ve stanici bude skladovat ve vysokotlakých nádobách při tlaku 300 bar v množství potřebném pro denní provoz autobusu. Kompresní stanice bude umístěna v masivním betonovém kontejneru. Vnitřní prostor stanice je z bezpečnostních důvodů fyzicky rozdělen na část s řídícími elektronikou, hydraulickým kompresorem a ostatní elektroinstalací a na část s zařízeními pro kompresi, rozvod a regulaci průtoku stlačeného vodíku.

Zásobování vodíkem se předpokládá nízkotlakým potrubím, případně cisternou (vyplyne z provozně ekonomické analýzy v rámci projektu). Čerpací stanice bude vyprojektována s ohledem na případné budoucí navýšení skladovací kapacity (pro případ provozu více vodíkových vozidel).

Autobus s vodíkovým palivovým článkem

Podvozek, karoserie, výkonová elektronika a trakční systém vozidla vychází z koncepce trolejbusu Škoda Electric. Jako hlavní zdroj elektrické energie bude sloužit vodíkový palivový článek (PEM, 100 kWe), jako sekundární zdroje potom trakční baterie a ultrakapacitory. Vodík bude skladován ve střešní nástavbě autobusu ve vysokotlakých kompozitních nádobách o celkovém objemu 8 x 205 l při 350 barech. Pro spolupráci všech zdrojů energie je vyvíjen řídící systém, který bude optimalizovat tok energií v systému napájení trakčního motoru. Tento systém bude umožňovat rekuperaci energie do sekundárních zdrojů (například při jízdě z kopce, deceleraci atd.) a její opětovné využití v energeticky náročných režimech (např. akcelerace).
Pro BUSportál Petr Dlouhý, ÚJV Řež
Volvo electric