Vandenilis – tvaresnė transporto ateitis: mažina ne tik iškastinių degalų sąnaudas, bet ir CO2 emisiją

Didžioji transporto dalis vis dar varoma iškastiniu kuru, kurį naudojant į atmosferą išskiriama CO₂, metanas, azoto oksidai ir kiti šiltnamio efektą sukeliantys cheminiai junginiai. Keliant vis griežtesnius reikalavimus dėl CO₂ emisijų ir ES direktyvose numačius, kad nuo 2035 m. automobiliai su vidaus degimo varikliais galės būti gaminami tik tuo atveju, jei bus varomi atsinaujinančiais degalais, tenka ieškoti aplinkai draugiškesnių alternatyvų.

Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.

Automobilių CO₂ emisija gali būti mažinama įvairiais būdais – tobulinant vidaus degimo variklius ir mieste naudojant hibridinius automobilius, taip mažinant degalų sąnaudas, arba naudojant degalus, kurių sudėtyje yra mažiau anglies ir daugiau vandenilio.

„Analizuodami iškastinius degalus matome, kad neblogas sprendimas yra automobiliuose naudoti gamtines dujas (metaną), nes jose anglies elementinė masė sudaro 75 %, o vandenilio masė – 25 %. Tuo tarpu iš naftos pagamintame benzine ar dyzeline anglies yra apie 85-86 %, todėl sudeginus šiuos degalus, CO₂ emisija yra didesnė. Vidaus degimo variklio katalizatorius neutralizuoja anglies monoksido, angliavandenilių ir azoto oksidų teršalus, bet CO₂ emisijas gali net šiek tiek padidinti, oksiduodami variklio išmetamus nepilno degimo produktus“, – sako „Vilnius Tech“ Automobilių inžinerijos katedros profesorius doc. dr. Alfredas Rimkus.

Iš atsinaujinančių energijos šaltinių ir iš biomasės tvariai gaminami degalai CO₂ emisiją per gyvavimo ciklą sumažina nuo 60 iki net 90 %. Šiuo atveju itin dideles perspektyvas turi vandenilis – jis gali reikšmingai sumažinti iškastinių degalų sąnaudas ir sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją.

„Vandenilį galima gaminti iš vandens, elekrolizės būdu, naudojant atsinaujinančią elektros energiją – saulės, vėjo, vandens. H₂ gamybai gali būti naudojamas ir biometanas. Visais atvejais, kai vandenilio gamybai naudojami atsinaujinantys energijos šaltiniai, CO₂ emisija žymiai sumažėja, palyginti su iškastiniais degalais, o H₂ degimo metu CO₂ emisijos nėra“, – sako doc. dr. A. Rimkus.

Susiduriama su iššūkiais

Pasak profesoriaus, vienas dažniausių vandenilio panaudojimo transporto sektoriuje būdų – automobilyje naudojant kuro elementus, kurių pagalba vykdomas elektrolizei atvirkščias procesas. Jo metu, susijungiant vandeniliui ir deguoniui, generuojama elektros energija, kuri ir varo automobilį. Tokio automobilio emisija – švarūs vandens garai.

„Vandenilį galima naudoti ir automobiliuose, varomuose vidaus degimo varikliais. Šiuo atveju H₂, degdamas cilindruose, išskiria šiluminę energiją, kuri paverčiama į mechaninį darbą. Gali būti naudojamas ne tik grynas vandenilis bet ir dvejopi degalai, kai H₂ papildomai tiekiamas į variklio įsiurbiamą orą ir dega kartu su įprastais degalais. Dvejopų degalų atveju užtikrinama variklio galia, kuri gali sumažėti, naudojant tik vandenilį“, – pasakoja mokslininkas.

Nors H₂ naudojimas transporto sektoriuje padėtų žymiai sumažinti CO₂CO₂, esama ir nemažai iššūkių. Pavyzdžiui, vandenilio dujos yra itin degios, skvarbios – skverbiasi net pro metalus – ir dėl labai mažo tankio lengvai sklinda, todėl H₂ dujomis varomus automobilius reikia remontuoti specialiai įrengtose patalpose.

Be to, automobilio, kurio kuro elementai naudoja vandenilį, konstrukcija yra sudėtingesnė, nei automobilio su vidaus degimo variklio – jame turi būti elektros variklis, papildomos baterijos ir visų šių sistemų kompleksinis valdymas.

Doc. dr. A. Rimkus priduria, kad vandenilį tiekiant į automobilius, jį būtina suslėgti dideliu slėgiu, o tam sunaudojama daug energijos. Dideli energijos nuostoliai patiriami ir gaminant vandenilį elektrolizės būdu.

Vandenilis – svarbus elementas, vystant energetinę nepriklausomybę

Nepaisant sudėtingos gamybos technologijos ir kitų iššūkių, vandeniliu varomas transportas turi daug privalumų, todėl vystyti vandenilio technologijas – verta.

„Lietuvos nacionalinė energetikos strategija numato artimoje ateityje vystyti įrengti vandenilio „degalines“ ir vystyti vandenilio energetiką ne tik automobilių bet ir vandens transporte, nes racionalu naudoti įvairius energijos resursus, ypač kai jie atsinaujina“, – sako „Vilnius Tech“ Transporto inžinerijos fakulteto mokslininkas.

Vandenilio panaudojimo transporte plėtra yra racionali ir vystant energetinę nepriklausomybę. Energijos kaupimas tampa labai aktualiu, o vandenilis gali būti intensyviai gaminamas ir kaupiamas, naudojant perteklinę „žalią“ elektros energiją, esant žemai jos kainai.

„Akumuliuojant energiją, suslėgtu vandeniliu galima užpildyti tam pritaikytus balionus automobilyje, vėliau H₂ panaudoti energijos gamybai. Toks energijos akumuliavimas yra tvaresnis, palyginti su elektros baterijų panaudojimu, nes nereikalauja tiek retųjų metalų, energijos vienetui saugoti reikalinga masė yra mažesnė“, – sako doc. dr. A. Rimkus.