- Vodíkový pohon je v rámci automotive stále ještě na začátku vývoje
- Vědci z Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava se zaměřili na jeho bezpečnost
- Mezinárodní projekt CESAR je v rámci Evropy unikátní
Alternativní pohony jsou v automobilovém průmyslu velké téma. Ačkoli vozidla na fosilní paliva stále dominují trhu, roste podíl vozů, které využívají obnovitelné zdroje. I když se v této souvislosti nejčastěji zmiňují elektromobily, paralelně s nimi probíhá také vývoj vozidel na vodíkový pohon. Ten sice není tak atraktivní jako právě elektromobilita, nicméně i tak má rozhodně co nabídnout. Důležitou otázkou je nicméně i bezpečnost, ostatně ta je v případě elektromobilů často skloňovaná, přičemž u vozidel na vodíkový pohon se jedná o prozatím nepříliš probádané území. Změnit to chtějí vědci z Fakulty bezpečnostního inženýrství Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava.
ℹ️ Stačí jeden klik! Přidejte si nás mezi mezi preferované weby, případně nás sledujte v Google Zprávách, nebo na Seznam.cz
Bezpečnost vodíku jako jedno z hlavních témat
Jak vodík bezpečně vyrábět, skladovat a přepravovat? Co se stane při jeho úniku? Jaká rizika přináší jeho využití v automobilech nebo průmyslových provozech? A jsou na nové technologie připraveni hasiči, záchranáři i samotná města? Právě těmito otázkami se budou zabývat evropští odborníci, kteří se v Ostravě setkají v rámci mezinárodního projektu CESAR (Centrum excelence pro bezpečnostní výzkum). Právě tento projekt je unikátní nejen v rámci České republiky, ale také Evropy.
„Cílem je vybudování vědecké základny se zaměřením na modelování a zkoušky, přičemž chceme mít přesah i mimo Česko,“ uvedl profesor Ernesto Salzano, mezinárodně uznávaný odborník na procesní bezpečnost, požáry a výbuchy. CESAR se ale nebude zaměřovat jen na samotnou bezpečnost, ale chce řešit i širší otázky vodíku jako paliva. „Problém vodíku a jeho aplikace není jen v bezpečnosti, ale také ve zpracování, ceně a dalších ekonomických otázkách. Chceme problémy související s vodíkem studovat zeširoka a pomáhat s jejich řešením,“ dodal Salzano.
Projekt CESAR, tedy Centre of Excellence for Safety Research, je realizován na Fakultě bezpečnostního inženýrství VŠB – Technické univerzity Ostrava v rámci programu ERA Chairs Horizon Europe. Jeho cílem je posílit výzkumné kapacity fakulty v oblasti bezpečnosti vodíku a alternativních energií, rozvíjet mezinárodní spolupráci a propojit české výzkumníky se špičkovými zahraničními pracovišti.
„Vodík má jiné vlastnosti než benzin, nafta nebo bateriové technologie, a proto s sebou přináší také jiný typ rizik. Cílem výzkumu není říkat, že jedna technologie je bezpečná a jiná nebezpečná. Potřebujeme přesně vědět, jak se jednotlivá paliva a energetické systémy chovají v krizových situacích a jak jejich rizika co nejlépe řídit,“ zmiňuje Vojtěch Jankůj, koordinátor centra a proděkan Fakulty bezpečnostního inženýrství.
„Teprve při reálných zkouškách v extrémních podmínkách jsme schopni skutečně porozumět chování vodíkových systémů. Získaná data nám umožňují nejen zpřesňovat bezpečnostní opatření, ale především lépe připravit zasahující složky na situace, které nelze plně simulovat. Právě v tom spočívá největší přínos těchto testů,“ dodal Jankůj.
Požár vodíkového auta je pro hasiče výzva
Vědci ale nechtějí zůstávat jen u teorie – během svého experimentu testovali bezpečnostní pojistky, které zabraňují výbuchu tlakových lahví s vodíkem, přičemž klíčová je zde především funkčnost tepelné pojistky. K jejímu otestování vědci zapálili pod vodíkovým automobilem 20 litrů nafty, čímž simulovali žhářský útok, nechali ji prohořet a sledovali, jak se vozidlo bude chovat. K úniku vodíku došlo při uvolnění první pojistky až přibližně ve 12. minutě, po 14. minutě došlo k uvolnění druhé pojistky.
Cílem bylo zjištění směru a intenzity takzvaného jet fire, tedy vysoce intenzivního plamenu vznikajícího hořením plynulého proudu hořlavého plynu unikajícího pod tlakem. Tyto cenné informace si nenechávají vědci pro sebe. Odborníci z Fakulty bezpečnostního inženýrství aktivně se podílí na školení ostravských hasičů, aby si s případným požárem vodíkových automobilů poradili co možná nejlépe – ostatně právě v Ostravě byla otevřená jedna z prvních veřejných vodíkových čerpacích stanic a na ostravsku se několik vodíkových automobilů pohybuje. Ani v jiných částech republiky by ale s hašením vodíkových vozidel neměl být vážnější problém. I když hasiči konkrétní hašení přímo netrénují, disponují dostatkem informací pro to, aby mohli požár efektivně řešit.
Jak funguje vodíkový automobil?
Vozidlo poháněné vodíkem je ve své podstatě taková malá elektrárna. Jinými slovy jde o elektromobil, který si elektřinu vyrábí sám přímo na palubě pomocí chemické reakce vodíku a kyslíku. Místo těžkých baterií má v sobě nádrže na stlačený vodík a palivové články. Vyrobená elektřina putuje do elektromotoru, který pohání kola. Auta obsahují také menší vyrovnávací baterii, která ukládá přebytečnou energii a energii získanou z rekuperace pro potřeby prudkého zrychlení. Jediným odpadem během tohoto procesu je čistá vodní pára.
Pro hasiče je požár vodíkového automobilu problematický hned ze dvou rovin. Nejenže se totiž pod vozidlem nacházejí zásobníky vodíku pod vysokým tlakem, ale v automobilu je instalována také velká elektrobaterie. Vodíková vozidla jsou totiž svým způsobem elektromobily – vozy fungují na principu přeměny chemické energie vodíku na elektřinu, která následně pohání klasický elektromotor. To pro hasiče přináší zcela novou výzvu, neboť je s dostupnými daty obtížné říci, kdy je bezpečné se k autu přiblížit a začít hašení.
K samotnému zahoření dochází při překročení 110°C, nicméně kdy se této teploty dosáhne, je pro hasiče obtížné odhadnout. Každé vodíkové auto je navíc konstrukčně trochu jiné, a i když jsou lahve umístěné pod autem a zakryté, pro hasiče představují větší problém než klasické elektromobily či spalovací vozidla, především z hlediska bezpečných zón, kudy se k vozidlu mohou přiblížit.
Problematická je také identifikace vozu – vodíková auta na sobě často mají například označení fuelcell, které odkazuje na vodíkový pohon, nicméně toto označení není povinné. Stejně tak by si majitel mohl vůz upravil tak, že by kupříkladu odstranil z karoserie název modelu, který by mohl hasičům také napovědět. S jistotou se lze o přítomnosti vodíkového pohonu přesvědčit jen pohledem na víko nádrže.
V Česku je vodíkový automobil stále velká rarita
Setkat se v běžném provozu s vodíkovým automobilem je nicméně stále poměrně rarita. V Česku brání masivnějšímu rozšíření především dva faktory. Tím největším je síť vodíkových čerpacích stanic. Zatímco v Německu tato síť čítá přes stovku míst, v Polsku je v plánu vybudovat na tři desítky stanic do konce roku 2030. Česko je v tomto ohledu velmi omezené, konkrétně jen na 5 míst, kde si lze vodíkové vozidlo tlakem 700 barů natankovat, z toho jsou jen 3 veřejné. I když ale mapa na serveru Čistá doprava ukazuje jednu ve vašem okolí, přesto jako majitel vozidla poháněného vodíkem nemáte vyhráno.
Realita vodíkového života totiž umí být pořádně krušná. Ne všechny vodíkové stanice jsou totiž přístupné bez větších problémů – některé jsou vyhrazeny jen pro úzký okruh uživatelů, jiné například vyžadují ohlášení s dostatečným předstihem. V praxi se také může stát, že po příjezdu na čerpací stanici nebude možnost doplnit vodík v provozu, případně v nádrži bude k dispozici méně vodíku pod nižším tlakem. V takovém případě se zhruba pětiminutové tankování může protáhnout klidně i na hodinu.
Výroba, přeprava a skladování vodíku
Vodíková logistika je jednou z překážek masivního rozšíření automobilů na vodíkový pohon. Nejčastějším způsobem výroby vodíku je parní reforming zemního plynu, při kterém ale vzniká velké množství CO₂. Ekologickou alternativou je elektrolýza vody za použití čisté energie z obnovitelných zdrojů, nicméně se jedná o nákladnější způsob. Pro přepravu je následně potřeba vodík přepravit buď v plynném stavu ve speciálních kamionech s bateriemi tlakových lahví, v kapalném stavu při podchlazení na teplotu −253°C, nebo skrze potrubí. Skladování vodíku následně naráží na fakt, že jeho molekula je nejmenší ve vesmíru, dokáže prostupovat i pevnými materiály a způsobuje křehnutí oceli. Ke skladování je potřeba mít vysokotlaké plynné zásobníky, které zaberou více místa a pojmou méně vodíku, nebo kryogenní kapalné nádrže, kde je nevýhodou postupné odpařování vodíku při delším stání kvůli prostupu tepla z okolí.
Druhým problémem je nabídka vodíkových vozidel a jejich cena. V Česku jsou k dispozici v podstatě jen dva modely – Toyota Mirai a Hyundai Nexo. Pokud si i z této chudé nabídky vyberete, připravte se na pořádný cenový šok. Jestli jste si totiž mysleli, že elektromobily jsou drahé, vodíkové automobily začínají na úplně jiných částkách. Toyota Mirai začíná na částce 1 809 000 korun, Hyundai Nexo pak na 1 899 990 Kč. Nákup vodíkového vozidla se nevyplatí také z hlediska ztráty hodnoty.
Vodíková ojetina by sice pro zájemce mohla být světýlkem na konci tunelu, nicméně dostat se k nějaké je o poznání těžší. Když už se vám to ale poštěstí, lze první generaci Toyoty Mirai pořídit okolo čtvrt milionu, druhou generaci pak za částky okolo 600 tisíc, přičemž Hyundai Nexo je na tom podobně. Není proto divu, že je k 31. prosinci 2025 v Česku registrováno jen 39 vodíkových vozidel, konkrétně pak 29 osobních automobilů a 10 autobusů, alespoň podle Centra dopravního výzkumu. Většina osobních vozidel je registrována v Praze, zatímco všechny vodíkové autobusy značky Solaris jsou evidovány v Černošicích.
Michael Chrobok
Další dnešní články
