Baterijska električna vozila (BEV) so v takšni ali drugačni obliki prisotna že od leta 1851, tehnologija vodikovih gorivnih celic pa je bila izumljena leta 1839. Vodik so na nek način uporabljali kot gorivo že v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Poskusi uporabe vodika za pogon avtomobilov so opaženi že pred navedenim datumom. Kljub temu industrija fosilnih goriv prevladuje v mobilnosti že približno 160 let.
Kratice:
| OVE: obnovljivi viri energije | H2: vodik | BEV: baterijska električna vozila |
| V2G: izmenjava električne energije v smeri iz baterije vozila v omrežje | V2V: izmenjava električne energije v smeri iz baterije vozila v baterijo drugega vozila | V2H: izmenjava električne energije v smeri iz baterije vozila v domače omrežje (uporaba električnih naprav v gospodinjstvu) ali druge vrste stavbe. |
Primerjava:
| Proizvodnja elektrike | Proizvodnja vodika | ||
| Za | Proti | Za | Proti |
| Elektriko je potrebno pridobivati iz OVE ali jedrske energije. | Naložbe v OVE imajo slabe strani (npr. nestabilen vir energije, motnje v krajini, ekosistemih, stroški vzdrževanja, omejena življenjska doba). Jedrska energija (npr. radioaktivni odpadki, potencialno varnostno tveganje, izpust tople vode v reke) | Uporaba električne energije, ki bi bila sicer izgubljena, za njeno shranjevanje. Obstaja nekaj načinov okolju prijazne proizvodnje H2. Z metodo elektrolize z membrano za izmenjavo polimerov je energetska učinkovitost vodika 80 % in ga je mogoče proizvesti na mestu. | Izgube energije pri proizvodnji H2 z elektrolizo iz obnovljivih virov so 30 % |
| Lahko se proizvaja doma. | Dodatna naložba, omejena življenjska doba, sčasoma zmanjšanje zmogljivosti. | Visoka specifična energija (energija na enoto mase). | Proizvodnja je predraga za domačo proizvodnjo H2. |
| Lahko zagotovi neodvisnost od omrežja. | Ustvari nove investicijske stroške. | Stranski produkt proizvodnje H2 je toplota, ki jo je mogoče uporabiti | Vzpostaviti je treba infrastrukturo za proizvodnjo H2. |
| Investicija v proizvodnjo se lahko ekonomsko kaj hitro »povrne« z razliko v stroških v primerjavi z drugimi viri energije. | Ekonomska upravičenost investicije ni absolutna. | Preizkušajo se nove tehnologije glede tega, kako in kje je mogoče ustvariti H2. | Inovacija potrebuje dodatna sredstva. |
| Proizvodnja električne energije iz OVE je cenejša od proizvodnje H2. | / | / | Proizvodni stroški na kraju samem so lahko višji zaradi manjših količin proizvodnje. |
| Stroški električne energije so v primerjavi z vodikom približno 8-krat cenejši | / | / | Visoki stroški proizvodnje. |
| Distribucija elektrike | Distribucija vodika | ||
| Za | Proti | Za | Proti |
| Infrastruktura električnega omrežja že obstaja. | Za zmanjšanje izgub energije v omrežju je bolje, da se kabelsko omrežje položi v zemljo, kar je drago. | Distribucija H2 se lahko izvede z vozilom, po sistemu cevi ali pa se H2 proizvede na mestu. | Treba je vzpostaviti infrastrukturo, kar je dolgotrajno in drago. |
| Izgubo energije pri distribuciji je mogoče zmanjšati z zemeljskim kabelskim omrežjem. | Izgube pri distribuciji električne energije po omrežju so od 5 % do 30 %. | / | Distribucija vodika po cevovodih povzroči od 10 % do 40 % izgube energije. |
| / | / | / | Če se proizvodnja vodika izvaja izven kraja, je treba stroške transporta, transportne emisije in izgubo energije vračunati v ceno vodika. |
| / | / | / | Distribucija H2 z vozilom ima več slabosti (draga, energetsko potratna, potrebno je posebno vozilo, omejena zmogljivost …) |
| Hramba električne energije | Hramba vodika | ||
| Za | Proti | Za | Proti |
| Brez posebnih pogojev, razen prostora za baterije. | Proizvodnja baterij in potrebni naravni viri – nekoliko omejeni viri, materiali komponent. | Dejstvo, da ga je mogoče shraniti. | Posebni pogoji za shranjevanje H2 (nizke, stabilne temperature, prostor) |
| Akumulator v vozilu je sistem za shranjevanje. | Življenjska doba baterij je omejena. Življenjska doba baterije se skrajša z vsakim dogodkom izmenjave energije in je odvisna od moči/hitrosti polnjenja. | / | Shranjevanje H2 je dražje od shranjevanja električne energije. |
| Možnost postavitve sistema za shranjevanje doma. | Investicija časa, denarja in znanja. | / | Omejena uporabnost z vidika shranjevanja in uporabe v primerjavi z električno energijo. |
| Sistem za shranjevanje je razmeroma enostaven za namestitev. | Dodatna naložba, ki se gospodinjstvom finančno morda ne bi izplačala. | / | Za shranjevanje vodika kot plina je strošek dodatnih 13 % izgube energije, utekočinjen vodik izgubi 40 % začetne energije, vključno s težo hladilnikov in samega hlajenja. |
| Sistem za shranjevanje električne energije (baterije) je uporaben za vzdrževanje stabilnosti obremenitve električnega omrežja. | / | / | Treba je vzpostaviti infrastrukturo. |
| Recikliranje | Recikliranje | ||
| Za | Proti | Za | Proti |
| Možnost recikliranja | Dodatni viri | Ni potrebno | / |
| Priložnost za posel in vrednost za lastnika | / | / | / |
| Dosegljivost in strošek postavitve infrastrukture | Dosegljivost in strošek postavitve infrastrukture | ||
| Za | Proti | Za | Proti |
| Veliko lažje je postaviti polnilne postaje za polnjenje električnih vozil in jih priključiti na omrežje. | V nekaterih primerih je potrebna povečana zmogljivost omrežja. | / | V večini držav je H2 črpalk malo. |
| Nižja naložba je potrebna za postavitev infrastrukture za polnjenje BEV kot za vozila H2. | / | / | Postavitev infrastrukture je draga. |
| Strošek izdelave vozila | Strošek izdelave vozila | ||
| Za | Proti | Za | Proti |
| Nižja cena izdelave od vozil H2. Večkratna uporaba 1 avtomobilske platforme za znižanje proizvodnih stroškov. | Teža baterij. | Brez dodatne teže zaradi baterij. | Zaenkrat so stroški avtomobilov na vodik previsoki, da bi dosegli povpraševanje, ki bi sprožilo višji obseg ponudbe. |
| / | Visoka vlaganja v tehnološki razvoj. | / | Visoka vlaganja v tehnološki razvoj. |
| / | / | / | Stroški proizvodnje vozil H2 so dražji od proizvodnje BEV. |
| Uporabnost baterij | Rezervoar | ||
| Za | Proti | Za | Proti |
| Uporabljajo se lahko za »V2G« ali »V2V« ali »V2H«. | / | Dolgoživost | Posebna in draga tehnologija |
| Druga življenjska doba baterij. | Omejena življenjska doba in sčasoma zmanjšana zmogljivost uporabe. | / | Proces pretvorbe H2 v elektriko s čistim vodikom porabi dodatnih 40 % energije, kar ima za posledico 60 % energijsko učinkovitost rezervoarja. |
| Polnjenje vozila | Polnjenje vozila | ||
| Za | Proti | Za | Proti |
| Poceni počasno polnjenje. | Relativno drago hitro polnjenje, vendar še vedno počasnejše kot polnjenje H2. | Hitro polnjenje. | Strošek H2 je v primerjavi z električno energijo približno 8-krat dražji. |
| BEV je mogoče polniti doma. | Odvisno od uporabe vozila je potreben čas in načrtovanje za polnjenje BEV | Enostavno in varno polnjenje. | Ni primeren za domače polnjenje. |
| Učinkovitost polnjenja baterije je 99% | Na polnilnih parkih se maksimalna moč polnjenja na vozilo lahko zmanjša glede na število vozil, ki se polnijo na polnilnicah ob istem času. | Brez zmanjšanja polnilne zmogljivosti. | Potreba po zadostni in funkcionalni infrastrukturi. |
| Enostavno polnjenje. | Učinkovitost polnjenja baterije se sčasoma zmanjša in običajno priporočeno polnjenje/uporaba je približno 60 do 70 % kapacitete baterije – med 20% in 80%. | / | Ponudba H2 mora zadostovati za pokrivanje povpraševanja. |
| / | Možnosti plačila polnjenja ni tako enostavno, kot so ljudje vajeni za fosilna goriva. | Možnosti plačila zaračunavanja so lahko enake, kot so jih ljudje vajeni za fosilna goriva. | / |
| / | Postanek na javnem polnilnem mestu se lahko podaljša za čas polnjenja drugega/drugih vozil – nastajanje čakalnih vrst. | Čakalne vrste kot pri polnjenju vozila na fosilna goriva. | / |
| Avtonomija km | Avtonomija km | ||
| Za | Proti | Za | Proti |
| Izboljšuje se. | Nekoliko nizka avtonomija z enim polnjenjem. Kapaciteta baterije/domet vpliva na ceno vozila. | Daljši doseg v primerjavi z avtonomijo BEV z enim polnjenjem, še posebej za težka vozila. | / |
| Splošna uporabnost | Splošna uporabnost | ||
| Za | Proti | Za | Proti |
| Relativno varna uporaba. | Posebna obravnava gorečih vozil. | Varna uporaba. | Število modelov osebnih avtomobilov je malo. |
| Dobro deluje za ultra lahka in lahka letala, majhne in pol velike čolne, trajekte, avtobuse. | Ni zelo primeren za težka vozila (tovorna ali potniška letala, velike ladje – križarke, …) | Idealno potencialno gorivo za pogon težkih vozil, kot so letala, čolni, tovornjaki in podobno, vojaška vozila | Draga vozila – dvakrat ali trojno strošek BEV (npr. avtobusi) |
| / | Izgube energije so tudi pri polnjenju baterij in zaradi puščanja baterij lahko znašajo okoli 30% izgub energije. | Uveljavlja se v segmentu avtobusov in HDV | Izgube za vodik lahko skupaj, odvisno od različnih dejavnikov, znašajo do 56 %. |
| / | / | Izkoristek gorivnih celic in elektromotorja je okoli 90-95 %. | Pretvorba iz izmeničnega toka v enosmerni tok predstavlja izgube tudi za vodik v smislu enosmernega toka iz gorivnih celic, ki se pretvori v izmenični tok, ki napaja motor. |
| / | / | / | Polnilna infrastruktura mora biti postavljena za vse segmente vozil. |
Če imate dodatne, informacije, prednosti in slabosti za oba vira energije ter povezano infrastrukturo in vozila, ne oklevajte in nam pošljite svoje komentarje prek spletnega komunikacijskega orodja e-HUB.
Osnovne informacije o vodiku – H2
Vodik je nevidni naravni plin, ki je najbolj razširjen kemični element, vendar zelo redek v obliki plina.
Vodik je mogoče proizvesti iz različnih virov, kot so zemeljski plin, jedrska energija, bioplin in obnovljiva energija, kot sta sonce in veter. Izziv je izkoriščanje vodika kot plina v velikem obsegu za gorivo v transportu, za uporabo v gospodinjstvih in industriji.
V energetski industriji se za uporabljajo barvne kode, ki opredeljujejo način proizvodnje vodika. Uradno ni univerzalnega poimenovanja za različne tipe vodika in barvna opredelitev se lahko v prihodnje spremeni.
Barvna opredelitev vodika glede na način proizvodnje in posledice:
Viri:
Arso, 2012: Energy losses in conversion and transmission. Found on: http://kazalci.arso.gov.si/sl/content/izgube-energije-v-pretvorbi-prenosu-1, 2021.
World Economic Forum, 2021: 2020 was a breakthrough year for electric vehicles. Here’s why. Found on: https://www.weforum.org/agenda/2021/01/electric-vehicles-breakthrough-tesla-china/, 2021
IEA, 2020: Global EV outlook 2020. Found on: https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2020, 2021
NREL, 2021: Hydrogen Production and Delivery. Found on: https://www.nrel.gov/hydrogen/hydrogen-production-delivery.html, 2021
Skillshare, 2018: The Truth about Hydrogen. Found on: https://www.youtube.com/watch?v=f7MzFfuNOtY, 2021.
Two Bit Da Vinci, 2018: Why Battery Electric Cars are Dominating Hydrogen Fuel Cell Cars. Found on: https://www.youtube.com/watch?v=k7JRIUPhSJE, 2021
Wikipedia, 2021: William Robert Grove. Found on: https://en.wikipedia.org/wiki/William_Robert_Grove, 2021
Wikipedia, 2021: François Isaac de Rivaz. Found on: https://en.wikipedia.org/wiki/Fran%C3%A7ois_Isaac_de_Rivaz, 2021
Addy Majewski, 2021: »Fossil Fuels and Future Mobility«, DieselNet. Found on: https://dieselnet.com/tech/energy_mobility.php, 2021.
Hyundai Motor UK, 2018: All-new Nexo. Found on: https://www.hyundai.co.uk/new-cars/nexo, 2021.
National grid, 2004: »Energy explained, What is hydrogen?« Found on: https://www.nationalgrid.com/stories/energy-explained/what-is-hydrogen, 2022