De ce mașinile pe hidrogen lipsesc de pe șosele, deși unii le considerau promițătoare

La o primă vedere, mașinile pe hidrogen par extrem de promițătoare, iar cei mai optimiști susținători erau siguri că după 2020 vor fi o mulțime de astfel de mașini cu autonomie mare și cu zero poluare. Dar nu a fost așa, iar hidrogenul rămâne o nișă, deși există companii care au investit mult. De ce nu poți cumpăra în România un model pe hidrogen? De ce aceste mașini nu sunt unele care „merg cu apă”? Ce se întâmplă în alte țări?

• Acest articol a fost realizat în cadrul proiectului european PULSE de către Vlad Barză (HotNews.ro), Omar Kardoudi și Jesús Díaz (El Confidencial, Spania), Vladislava Peeva (Mediapool.bg, Bulgaria) și Matěj Moravansky (Denik Referendum, Cehia).

• În prezent, mașinile cu hidrogen nu sunt suficient de viabile pentru publicul larg. Există extrem de puține stații de alimentare, iar puținele mașini existente sunt foarte scumpe, de ordinul zecilor de mii de euro și sunt lansate în doar câteva țări.
• Mașinile cu pile de combustie au multe avantaje, mai ales că autonomia este de câteva sute de km, iar alimentarea durează patru – cinci minute, nu câteva ore, ca la mașinile electrice stil Dacia Spring sau Tesla. Aceste avantaje vor conta pe viitor.
• Mai multe țări europene au întocmit strategii despre cum ar putea hidrogenul să devină important în mixul energetic și în puține state lucrurile se vor mișca repede, fiindcă este nevoie de investiții mari și de voință politică pe termen lung.

Mașinile pe hidrogen păreau super-promițătoare

De ce păreau așa de atractive pentru viitor aceste mașini? Un automobil pe hidrogen cu pilă de combustie reprezintă o alternativă promițătoare la vehiculele cu motoare cu ardere internă, deoarece produce energie electrică direct din hidrogen și oxigen din aer, fără a emite gaze cu efect de seră. Singurul produs de reacție este apa. Hidrogenul a fost numit de cei care-l susțin ca fiind „the clean fuel of the future” (combustibilul curat al viitorului).

Sunt denumite FCEV (fuel cell electric vehicle), dar nu aceste modele sunt lansate în doar câteva țări și, chiar dacă ar fi în mai multe nu ar conta, fiindcă nu există aproape deloc stații de alimentare. Spre exemplu, în iunie 2024 în Regatul Unit existau doar TREI stații de alimentare cu hidrogen. Aici puteți vedea o hartă a stațiilor de alimentare cu hidrogen în Europa.

Marile avantaje nu țin doar de faptul că aceste mașini au zero emisii, ci și de faptul că autonomia este mare, comparabilă cu cea a unui automobil cu motor cu ardere internă. Față de mașinile electrice, autonomia mult mai mare este un avantaj, iar altul ține de alimentarea rapidă, fiindcă umplerea rezervorului cu hidrogen durează 4-5 minute.

Sunt mașini agile, fiindcă ajung de la 0, la 100 km/h în 9 secunde. Cei mai optimiști fani ai mașinilor pe hidrogen spun că, dacă producția va crește, aceste mașini vor ajunge spre 2030 să aibă prețuri de vânzare similare cu mașinile electrice (EV).

Unii consideră că mașinile cu hidrogen sunt mai eficiente decât acela cu alte grupuri motopropulsoare. Există modele cu hidrogen ce promit peste 600 km autonomie.

Mașinile pe hidrogen reprezintă o nișă și trebuie clarificat un lucru despre ele: NU sunt mașini „care merg cu apă”, chiar dacă apa are un rol esențial în funcționarea lor. În 2023, s-au vândut în lume sub 15.000 de mașini pe hidrogen, cu 30% mai puține decât în 2022!

Lideri la promovarea mașinilor pe hidrogen: Toyota, Hyundai și BMW

Datele citate de hydrogen-central.com indică faptul că două modele sunt de bază: Hyundai Nexo și Toyota Mirai. Nu există stații de alimentare cu hidrogen în România, iar cele mai apropiate sunt în Ungaria, Austria și Polonia,

Toyota a pregătit pentru Jocurile Olimpice care s-au ținut la Paris o flotă de 500 de mașini pe hidrogen, în ideea ca la acest super-eveniment să fie prezente și tehnologii de „ultimul răcnet”. Mulți oameni au putut să le încerce pe distanțe scurte, însă prezența acestor mașini NU a fost ferită de controverse.

Pe 10 iulie, o scrisoare semnată de 120 de cercetători, ingineri și profesori cerea organizatorilor JO de Vară să NU mai promoveze modelul Mirai ca fiind o mașină „verde”, motivând că nu este deloc ecologică, dat fiind că 96% din hidrogenul produs la nivel mondial derivă din combustibili fosili, cum ar fi gazul metan. Se spunea că Mirai nu este un vehicul „net-zero” și că ar fi fost mult mai bine ca Toyota să NU aducă mașini pe hidrogen, ci unele 100% electrice (clasicele EV-uri).

Cel mai bine la flota de mașini pe hidrogen stau țări precum Coreea de Sud, SUA, China și Japonia. Cele două modele care pot fi comandate în doar câteva țări costă aproximativ 75.000 de euro. Există și câteva vehicule utilitare pe hidrogen, însă prețurile de listă sunt între 90.000 și 115.000 euro. Despre planurile Toyota pentru hidrogen în UK puteți citi aici.

Stellantis produce utilitare pe hidrogen în Franța și Polonia și spune că ținta este constituită din business-urile care vor să folosească multe ore pe zi vehicule de livrare, fără constrângerile VAN-urilor 100% electrice care trebuie să stea ore întregi la încărcat și au autonomie mică.

Pe pagina de internet a Toyota România este descris detaliat modelul pe hidrogen Toyota Mirai. În japoneză, Mirai înseamnă viitor, iar a doua generație, lansată în 2020, are o autonomie de 650 km, cu 150 km mai mare decât la prima generație. Mașina are trei rezervoare de stocare, cu o capacitate de 142 de litri de hidrogen.

Toyota explică faptul că numărul pilelor de combustie a scăzut de la 370 la 330 (iar masa lor a fost redusă cu 50%), însă densitatea energetica era mai mare, drept urmare puterea motorului electric propulsor a urcat de la 154 CP la prima. spre 182 CP la a doua.

Și BMW are o „flotă pilot” de mașini pe hidrogen și există o descriere pe larg în română a modelului denumit IX5 Hydrogen, cu putere de 400 CP și o autonomie de 504 km.

„Hidrogenul este piesa lipsă din puzzle-ul mobilităţii fără emisii, deoarece o singură tehnologie nu va fi de ajuns pentru a face posibilă mobilitatea neutră din punct de vedere climatic în întreaga lume”, spunea Oliver Zipse – Director al Consiliului de Administraţie al BMW AG.

Și Akio Toyoda, șeful Toyota, a făcut o serie de declarații în care spunea că mașinile pe hidrogen au un rol important în viitorul industriei auto.

România și hidrogenul – Un început prea timid

Ministerul Energiei a pus în dezbatere publică în noiembrie 2023 un proiect de Strategie Națională a Hidrogenului, cu implementare până în 2030. Se spunea acolo că hidrogenul poate fi un înlocuitor al combustibililor fosili utilizați în prezent și poate fi folosit în industria oțelului, a fertilizanților, a cimentului sau ca opțiune de stocare a energiei. Un rol important îl va avea hidrogenul din energie din surse regenerabile, obținut prin electroliza apei.

În România, majoritatea hidrogenului este produs prin reformarea metanului cu abur, reformare catalitică și, într-o mult mai mică măsură, prin electroliza apei și consumat în cadrul proceselor industriale necesare producției. Procesele de obținere a hidrogenului prin reformare catalitică și reformarea metanului cu abur produc emisii de dioxid de carbon. În România nu există instalații la scara industrială de captare a acestor emisii. 

În câteva orașe, românii au putut testa autobuze pe hidrogen.

Paradoxalul hidrogen – ecologic…dar poluant

Hidrogenul este ecologic, dar producția lui este poluantă, transportul complicat (pericol ridicat de explozie), dar și poluant. Stocarea este scumpă, iar deocamdată nu se poate vorbi despre o rețea de comercializare viabilă, tot din cauza normelor de siguranță foarte riguroase necesare și din cauza costurilor uriașe.

Hidrogenul, după ce este produs, trebuie comprimat, răcit și apoi transportat la stația de alimentare, un proces deloc eficient. După ce este introdus în vehicul, hidrogenul trebuie convertit în electricitate și aici sunt mari probleme de eficiență.

Hidrogenul nu este liber, ci este deja combinat cu altceva; pentru a separa hidrogenul trebuie să consumăm energie. Numai după ce am consumat energie și am obținut hidrogenul liber, îl putem arde.

Problema este că, din cauza ineficienței inevitabile a proceselor, arderea hidrogenului produce mai puțină energie decât cea cheltuită pentru separarea lui din compuși.

Există metode de producere a hidrogenului care implică utilizarea energiilor regenerabile, dar acestea sunt în prezent mult prea scumpe. Danemarca, spre exemplu, produce hidrogen din energia eoliană, în timp ce Islanda folosește energia geotermală pentru a-l produce.

Nici la trenuri nu prea a mers

Despre hidrogen se vorbește și la trenuri, s-au făcut teste în câteva țări europene, astfel de trenuri ar fi trebuit să fie aduse și în România, dar minusurile trenurilor cu hidrogen țin de costurile mari, de faptul că hidrogenul este produs din combustibili fosili și este nevoie și de spațiu mare de depozitare.

Din 2021 s-a discutat în România despre achiziția a 12 trenuri pe hidrogen, s-au făcut multe consultări, au fost anulate de mai multe ori licitațiile. Acum, după cele mai recente declarații, este destul de clar că România nu va avea trenuri pe hidrogen în acest deceniu.

Ar fi nevoie la trenuri și de construcția unei infrastructuri de alimentare, iar hidrogenul nu este potrivit pentru trenuri de mare viteză, ci pentru acelea care ating cel mult 120-140 km/h.

Aceste minusuri se regăsesc și când este vorba despre gândirea unui viitor în care ar ajunge pe străzi o mulțime de mașini cu hidrogen.

Pila de combustie

În esență, mașinile care folosesc hidrogen pentru a se deplasa și au tehnologie de tip „pilă de combustie” sunt în sine niște automobile electrice. Energia electrică necesară deplasării este produsă la bord prin combinarea hidrogenului din rezervor cu oxigenul din aer, emisiile fiind doar de apă.

La fel ca în cazul mașinilor electrice, rămâne foarte controversată discuția despre poluarea industrială generată de producția și alimentarea unei astfel de mașini.

O pilă de combustie este o celulă electrochimică ce convertește energia chimică a unui combustibil (adesea hidrogen) și un agent oxidant (adesea oxigen în electricitate printr-o pereche de reacții chimice).

Pilele de combustie sunt diferite de baterii prin necesitatea unei surse continue de combustibil și oxigen (de obicei luat din aer) pentru a susține reacția chimică, în timp ce într-o baterie energia chimică provine de obicei din metale și ionii lor sau oxizi, care de obicei, sunt prezente deja în baterie. Pilele de combustie pot produce electricitate continuu cât timp sunt alimentate cu combustibil și oxigen.

Există mai multe tipuri de pile de combustie, dar toate funcționează pe același principiu. Pilele sunt alcătuite din trei componente înrudite: anodul, electrolitul și catodul. Două reacții chimice apar la interfețele dintre cele trei componente. Rezultatul net al celor două reacții este că se consumă combustibil, se creează apă sau/și dioxid de carbon și se generează curent electric care este fi utilizat pentru alimentarea dispozitivului.

O problemă mare ține de condițiile de stocare. Hidrogenul trebuie stocat sub înaltă presiune sau la temperaturi foarte scăzute, ceea ce înseamnă că soluțiile tehnice costă mult și se pune și problema siguranței (pericol de explozie a instalațiilor).

Un lucru este clar: la prețurile din prezent și, dat fiind că nu există decât foarte puține stații de alimentare cu hidrogen în Europa, aceste mașini NU sunt viabile pentru publicul larg, mai ales că sunt mult mai scumpe decât mașinile full electrice. În Franța, dar și în alte câteva țări europene, sunt proiecte locale finanțate de autorități care se asociază cu furnizori din domeniul energiei, cu companii auto și cu bănci pentru a crea o infrastructură locală pentru mașinile pe hidrogen. Sunt însă inițiative puține de acest tip.

Datele European Hydrogen Observatory indicau faptul că la început de 2024 erau mai puțin de 200 de stații de alimentare cu hidrogen în Europa.

Problema principală pentru mașinile cu hidrogen nu este pila de combustie, ci obținerea hidrogenului „verde” acolo unde este nevoie. Gazul este foarte inflamabil – cu toate problemele de siguranță care derivă de aici: trebuie depozitat sub presiune și pot apărea scurgeri.

Sunt promisiuni ferme de investiții în aprovizionarea cu hidrogen, cu subvenții guvernamentale semnificative în SUA și Europa. Dar până acum a existat o problemă de tipul „oul și găina”: cumpărătorii nu vor mașini cu hidrogen ȘI pentru că nu ar avea unde să le alimenteze și nu există stații de alimentare din cauză că nu există mașini.

Un mic „rai” al mașinilor pe hidrogen este în statul american California unde se vând trei modele – de la Toyota, Hyundai și Honda – dar sunt, cum s-ar spune, probleme în paradis. De ce? Fiindcă proprietarii de mașini pe hidrogen se plâng de faptul că unele stații s-au închis, iar altele sunt închise multe zile la rând. O altă mare problemă ține de faptul că s-a triplat în ultimii doi ani costul hidrogenului la stația de alimentare. Posesorii au fost, în marea lor majoritate, încântați de mașini când le-au preluat, dar s-a dovedit că folosirea de zi cu zi scoate la iveală cam multe minusuri.

Spania – Două modele la vânzare și opt stații publice funcționale

Un raport al Agenției Internaționale pentru Energie Regenerabilă arată că Spania s-ar putea clasa printre primele 15 țări din lume în producția de hidrogen verde ieftin până în 2050. Lista are China în frunte, urmată de Chile, Maroc, Columbia și Australia. Potrivit raportului, China ar putea produce la un cost de numai 0,65 dolari pe kilogram, în timp ce Spania ar putea ajunge la 0,80 dolari pe kilogram.

Două modele sunt disponibile în Spania: Hyundai NEXO și Toyota Mirai. În Spania există 8 stații publice funcționale cu alimentare pe hidrogen: în Madrid, Sevilla, Zaragoza, Huesca, Albacete și Puertollano. Există, de asemenea, 12 stații private de alimentare cu hidrogen. Sunt în construcție 12 stații publice.

Cehia – O strategie în trei etape pentru următorii 20 de ani

Guvernul din Cehia a aprobat la jumătatea lui iulie o strategie actualizată pentru hidrogen, în ideea de a iniția dezvoltarea unei infrastructuri pe hidrogen în țară. Ar fi trei etape cu ambiții din ce în ce mai mari, prima urmând să se desfășoare până în 2030, iar ultima, după 2045.

Prima etapă a strategiei se numește Local Islands și își propune să dezvolte mici centre locale cu producție și consum de hidrogen verde. A doua etapă este numită Global Bridges și este gândită pentru un interval de 15 ani, până în 2045. Cehia ar trebui să devină importantă într-un „ecosistem european al hidrogenului”, iar țara vrea să importe hidrogen verde la prețuri cât mai mici, folosind o viitoare rețea de conducte care ar trebui să fie construite în mai multe țări europene. Importurile vor permite reducerea prețului „la pompă”.

A treia etapă (după 2045) se concentrează pe producția de hidrogen din surse regenerabile și cu emisii scăzute de carbon în Republica Cehă, folosind tehnologii de ultimă oră.

Bulgaria – Teoria sună bine, prezentul nu-i grozav

Bulgaria are o singură mașină cu hidrogen, dar există în teorie proiecte în valoare de zeci de miliarde de euro

În 2022, Bulgaria a adoptat Strategia sa privind hidrogenul, care se concentrează pe producția, transportul și consumul de hidrogen verde produs din surse regenerabile de energie. Intențiile de investiții pentru producția de hidrogen verde sunt de miliarde de euro, dar proiectele efective sunt puține.

Cel mai mare proiect este construirea unei conducte de hidrogen de la Salonic la Sofia. Operatorii de stat de gaze din Bulgaria „Bulgartransgaz” și din Grecia – DESFA au reușit să promoveze proiectul în fața Comisiei Europene, iar proiectul se află acum pe lista proiectelor de interes general și reciproc al UE. Aceasta înseamnă că Bulgaria și Grecia se pot aștepta în curând la finanțare UE pentru studiul de fezabilitate.

Traseul prin Bulgaria este de 250 km. Următoarea fază a proiectului, care se pregătește, este extinderea traseului către România, iar apoi către țările din sud-estul și centrul Europei.

Scopul conductei de hidrogen propuse, care ar pleca din Grecia prin Bulgaria și România, este de a crea o rută de transport către Ungaria, Slovacia, Cehia și Germania și de a realiza un coridor de transport în Europa de Sud-Est.

Se fac și studii extinse de piață în Bulgaria și Grecia pentru a se vedea în ce mod hidrogenul poate fi integrat în „mixul” energetic al celor două țări. Se caută răspunsuri la întrebări de genul: cum ar fi transportat hidrogenul, ar putea fi produs, de ce fel de capacități ar fi nevoie în piață, ce cheltuieli ar fi nevoie pentru a construi infrastructura necesară.

Există și proiecte pilot pentru producerea de hidrogen.

Proiectul PULSE este o inițiativă europeană de promovare a parteneriatelor jurnalistice transfrontaliere, co-finanțată de Comisia Europeană (DG CONNECT) în cadrul Acțiunilor Multimedia prin acordul de grant LC-02772862.HotNews.ro colaborează în cadrul proiectului cu alte publicații prestigioase din Europa: Delfi (Lituania), Deník Referendum (Cehia), cel mai mare ziar austriac Der Standard (Austria), unele dintre cele mai mari publicații din Grecia – EFSYN, El Confidencial – Spania, cel mai mare ziar polonez Gazeta Wyborcza, cel mai vechi site analitic și informațional bulgar Mediapool, una dintre cele mai mari publicații independente maghiare HVG și ziar italian cu profil economic Il Sole 24 Ore, una dintre cele mai vechi și puternice publicații din Peninsulă.

Trei organizații media transnaționale de renume – OBCT (Italia), N-ost (Germania) și Voxeurop (Franța) vor coordona activitățile proiectului.