Wodorowa rewolucja - Hyundai IX35 Fuel Cell

06 czerwca 2013

Jeszcze w tym roku Hyundai stanie się wiodącym światowym producentem samochodów wykorzystujących technologię wodorowych ogniw paliwowych. Wszystko za sprawą uruchomienia małoseryjnej produkcji crossovera ix35 Fuel Cell, którego napęd łączy w sobie zalety silników spalinowych oraz elektrycznych ładowanych z gniazdka.

Badania nad zastosowaniem wodorowych ogniw paliwowych do wytwarzania energii elektrycznej napędzającej samochody (FCEV – Fuel Cell Electric Vehicle) trwają od kilkunastu lat. Pracują nad nimi inżynierowie m.in. w Mercedesie, Volkswagenie, Toyocie, General Motors czy koncernie Hyundai-Kia. Do tego należałoby doliczyć marki, które przystosowały silniki spalinowe bezpośrednio do spalania wodoru, np. BMW w modelu Hydrogen 7. Owocem prac producentów były zazwyczaj ciekawe prototypy oraz krótkie serie samochodów przeznaczonych do badań. Najwięcej samochodów uzyskujących energię z wodoru zbudował dotychczas Mercedes – 90 szt. modelu klasy B, a łączną liczbę zarejestrowanych w Europie samochodów zasilanych ogniwami wodorowymi po pierwszym kwartale br. wyniosła 146 szt. Szybko to się jednak zmieni za sprawą ambitnych planów Hyundaia, który już w lutym br. uruchomił w koreańskim zakładzie w Ulsan produkcję seryjną takich samochodów.

Doświadczenia są
Pierwszym modelem wykorzystującym energię z wodoru, który trafił na razie do małoseryjnej produkcji jest crossover ix35 Fuel Cell. Hyundai ma już spore doświadczenia pokazując koncepcyjny model w z takim napędem już w 1998 roku. Do dziś Koreańczycy zbudowali ok. 200 prototypów, zarówno pojazdów osobowych, jak i autobusów, wykorzystujących wodór do produkcji energii. Obecny model ix35 Fuel Cell jest już trzecią generacją samochodu FCEV budowaną na bazie aut crossover/SUV. Po raz pierwszy tę koncepcję zastosowano w modelu Santa Fe FCEV w 2000 roku. Przez lata producent nieustannie doskonalił tę technologię, doprowadzając m.in. do zmniejszenia rozmiarów ogniw paliwowych (o 20%) czy obniżenia zużycia wodoru (o 15%).

Jak to działa?
W teorii zasada działania ogniw paliwowych, które mają za zadanie przetwarzać energię chemiczną z wodoru w energię elektromechaniczną, jest prosta. W okolicach tylnej osi i pod podłogą bagażnika Hyundaia zamontowano dwa zbiorniki na wodór o pojemności 144 litrów, które mogą pomieścić 5,64 kg tego gazu (pod ciśnieniem 700 barów, 70 MPa). To z nich po uruchomieniu samochodu płynie gaz wodorowy, którzy przepływa przez anodę, powodując jego podział na dodatnie jony wodoru (protony) oraz elektrony. Następnie specjalna membrana polimeryczno-elektrolityczna przepuszcza tylko protony. Elektrony z kolei służą następnie do napędu silnika. W katodzie elektrony i protony łączą się z tlenem (z powietrza), tworząc wodę, która oprócz ciepła jest jedynym produktem ubocznym tego procesu. To właśnie brak emisji dwutlenku węgla jest jedną z zasadniczych zalet tego napędu. Na razie jednak wodór w postaci cząsteczkowej uzyskuje się głównie z gazu ziemnego i ropy naftowej, choć jego uzyskanie ze źródeł odnawialnych (m.in. z fermentacji) jest możliwe. Powstająca w samochodzie energia jest magazynowana w akumulatorach litowo-polimerowych o pojemności 24 kW (tyle energii potrzebuje małe gospodarstwo domowe w ciągu dwóch dni) skąd do napędu samochodu czerpie ją motor elektryczny o mocy 100 kW (136 KM). Zasadniczym zagadnieniem dla konstruktorów jest ujarzmienie wodoru, który sprawia problemy z transportem i magazynowaniem, a do tego ulega łatwemu zapłonowi i ma bardzo wysoką temperaturą płomienia. Obecne samochody z ogniwami wodorowymi nie są jednak niebezpieczne, o czym świadczą liczne wyniki testów zderzeniowych. Na przykład w teście, w którym w tył, a więc w miejsce lokalizacji zbiorników Hyundaia ix35 Fuel, uderzył inny pojazd z prędkością 84 km/h, nie nastąpiło ich rozszczelnienie.

Funkcjonalność wersji spalinowej
Hyundai ix35 Fuel Cell jest niemal nie do odróżnienia od klasycznego odpowiednika z silnikiem spalinowym. Na inny napęd wskazują oklejenia na nadwoziu, oznaczenie na klapie bagażnika, ale też brak rury wydechowej. Także we wnętrzu trudno dopatrzeć się różnic w porównaniu ze znanym crossoverem. O tym, że pojazd wykorzystuje energię z wodoru, świadczy jedynie napis Fuel Cell na progu drzwi i w zestawie zegarów (w niektórych egzemplarzach). Poza tym, w miejscu obrotomierza zamontowano wskaźnik chwilowego zużycia energii lub aktualnie wykorzystywanej mocy. Zasadnicze zmiany odkryjemy dopiero, gdy zajrzymy do bagażnika i pod maskę. Podłoga bagażnika, z racji umieszczenia pod nią zbiorniku z gazem, znajduje się kilka cm wyżej niż w wersji standardowej, jednak w żaden sposób nie umniejsza to praktyczności pojazdu. Nadal po złożeniu oparć tylnej kanapy jest ona płaska.
Prowadzenie Hyundaia ix35 Fuel Cell nie różni się niczym od jazdy samochodami na prąd. Po ruszeniu towarzyszy nam więc głównie cisza lub niewielki szum toczących się opon i powietrza opływającego nadwozie. Z racji zastosowanych technologii samochód waży 1830 kg, czyli od 200 do 500 kg więcej niż klasyczny odpowiednik zasilany benzyną lub olejem napędowym. Mimo dodatkowej masy, Hyundai ix35 Fuel Cell okazuje się żwawy przy niskich prędkościach, w czym zasługa maksymalnego momentu obrotowego 300 Nm dostępnego natychmiast po naciśnięciu pedału gazu. Rzut oka w dane katalogowe: samochód rozpędza się do setki w 12,5 sekundy i osiąga maksymalnie 160 km/h. To w rodzinnym crossoverze w zupełności wystarczy.

Przewaga nad elektrykiem
Hyundai zasilany energią z ogniw paliwowych ma kilka bardzo istotnych przewag nad samochodami elektrycznymi ładowanymi z gniazdka. Kierowca nie musi już nerwowo spoglądać na wskaźnik naładowania baterii i martwić się, czy dojedzie do celu. Zasięg pojazdu jest zbliżony do tego, jaki mają klasyczne modele spalinowe – ok. 600 km. Poza tym tankowanie wodoru nie trwa wieki jak w przypadku elektryków, ale zaledwie trzy minuty. Nie jest również konieczne instalowanie wielu ciężkich, wpływających na prowadzenie, zajmujących miejsce i kłopotliwych w utylizacji akumulatorów. Jazda Hyundaiem uzyskującym energię z wodoru, nie jest jednak tak tania jak pojazdami elektrycznymi. Samochód zużywa średnio ok. 1 kg tego gazu na 100 km. Kilogram wodoru na stacjach w Europie Zachodniej kosztuje 8–9 euro. Musimy się też pogodzić z bardzo ograniczoną liczbą stacji jego tankowania. W Europie otwarto ich na razie 79, z czego najwięcej, bo aż 33, działa w Niemczech. W Polsce nie ma na razie ani jednej takiej stacji.

Plany rynkowe
Jeszcze w tym roku Hyundai chce wyprodukować ok. 300 tych pojazdów, a w przyszłym już 700. Na razie samochód jest przeznaczony dla ograniczonego kręgu odbiorców, tj. flot samochodowych czy organizacji sektora publicznego. Producent już realizuje pierwsze zamówienia, m.in. 18 szt. dla Kopenhagi, i szwedzkiego Skane. Kolejne egzemplarze pojawią się w Wielkiej Brytanii (np. w Londynie) i w Niemczech. Do europejskich salonów sprzedaży Hyundai ix35 Fuel Cell (prawdopodobnie nowej generacji) trafi w 2015 roku, a jego roczna produkcja ma wynosić ok. 10 tys. szt. Hyundai nie ujawnia cen, za jakie dostarcza egzemplarze ix35 Fuel Cell, jednak pojazd dostępny w salonach ma kosztować niewiele więcej niż samochody hybrydowe. Wówczas, zwłaszcza w porównaniu z klasycznymi autami elektrycznymi zasilanymi z gniazdka, koreańska oferta może się okazać bardzo atrakcyjna.

Przemysław Dobrosławski