Databáze o vlivu dopravy na životní prostředí - výpis záznamů

zobraz stránku pro tisk · vyhledávání

Vodík místo benzinu
[plný text článku | kategorie: Alternativní pohonné hmoty | Lidové noviny | Martin Uhlíř | 16. 2. 2002] [tisk]
Spojené státy se rozhodly pro automobil, který by neprodukoval emise, ale jen čistou vodu
Jak dlouho budeme ještě jezdit na naftu či benzin? Po loňských teroristických útocích se zdá, že změna přijde dříve, než se čekalo.
Hroutící se mrakodrapy Světového obchodního centra otřásly vírou v bezproblémovou ropnou budoucnost. Spojené státy se zalekly své značné závislosti na arabské naftě a odhodlaly se přehodit výhybku. Změníme výzkumný program a nebudeme už podporovat vývoj aut spalujících fosilní paliva, protože budoucnost náleží vodíku - takové je poselství, které počátkem roku vyslala do světa Bushova administrativa. S nadsázkou přiblížil změnu kursu svým čtenářům britský list Daily Telegraph, když ocitoval výrok nejmenovaného konstruktéra automobilů: Pentagon chce obnovit své námluvy s vodíkem, snad bude výsledek méně destruktivní než v roce 1952 (kdy vybuchla první vodíková bomba). Rozhodnutí část odborníků překvapilo. Bushova vláda totiž sáhla na výzkumný program, který Amerika financuje už déle než osm let. V roce 1993 slíbila Clintonova administrativa, že nejpozději roku 2004 vyrazí na americké silnice rodinný sedan, který na 100 kilometrů jízdy vystačí s necelými třemi litry nafty či benzinu. Časem se však ukázalo, že slib nelze v určeném termínu splnit. Ke změně plánů ale došlo až po loňském jedenáctém září. Vláda rozhodla, že pokud automobilky chtějí miliony dolarů ze státního rozpočtu na výzkum, musejí od této chvíle vyvíjet auto s palivovým článkem zařízením, které vyrábí elektrickou energii z vodíku.
Z traktoru do kosmické lodi
Princip palivového článku objevil britský vědec sir William Grove již v první polovině 19. století. Na své praktické využití si ale musel článek počkat až do 60. let století dvacátého, kdy absolvoval bleskovou cestu z pole až do vesmíru. Po úspěšném účinkování v experimentálním traktoru se ocitl na palubě kosmické lodi Gemini 5 a stal se zdrojem energie pro vesmírná plavidla dalších generací. Prototypy vozů s palivovým článkem dnes předvádějí všichni významní výrobci. Vodík si takové auto veze v nádržích, kyslík odebírá ze vzduchu. V článku se oba prvky sloučí, přičemž vzniká elektrický proud, který pohání elektromotor. Některé z prototypů mohou motoristu překvapit nezvyklým výfukem připomínajícím spíše konec zahradní hadice. Jediným "výfukovým plynem" je u aut na palivový článek totiž čistá voda. Výhody jsou jasné: vůz neznečišťuje životní prostředí, přinejmenším ne v místě provozu, a pohon má vysokou účinnost. Odpadá totiž neúsporný mechanismus, který žene kola civilizace již od dob průmyslové revoluce: spálením hořlavé látky vznikne tepelná energie a ta se pak přemění v energii pohybovou. Palivový článek mění chemickou energii přímo na elektřinu, což je úspornější.
V oblacích páry
Mohlo by se zdát, že vodíkové budoucnosti nic nestojí v cestě. Odborníci, kteří s rozhodnutím americké vlády nesouhlasí, nicméně varují, že nový druh pohonu zůstane ještě dlouho jen zajímavou a drahou hračkou. Proč? Podívejme se například, jak vypadá tankování kapalného vodíku do nádrží osobního auta. U současných prototypů (například u Mercedesu NECAR 4) připomíná tato operace akci týmu špičkově vybavených hasičů. Vodík o teplotě minus 253 stupňů Celsia proudí do automobilu z obří cisterny na nákladním voze. Vše musí být dokonale utěsněno, aby nemohlo dojít k výbuchu či zranění. Obsluha má na hlavách přilby, scénu zahalují oblaka páry z chladicího zařízení. Tankováním přitom potíže nekončí. Není radno nechávat kapalný vodík
Nejrychlejší led na světě
Věda pomáhá bruslařům lámat rekordy v autě příliš dlouho. Byť je nádrž skvěle izolovaná, teplota v ní časem nutně stoupá. Tlak roste a vodík musí mít možnost zvolna unikat. Automatika v zaparkovaném voze by mohla unikající plyn využít například ke chlazení nádrže; i pak by ale hrozilo, že po návratu z dovolené najdeme auto lehčí o třetinu paliva. Nabízí se ovšem také jednodušší a pro osobní automobily určitě perspektivnější cesta: vozit v nádržích nikoliv kapalinu, ale stlačený plyn. Vystačíme pak s běžnou teplotou, problémy s chlazením odpadají, vodík můžeme nechat v autě libovolně dlouho a nádrže nemusejí být vakuově izolované. Jen se do nich vejde podstatně méně paliva. Například stolitrová nádrž Hondy FCX V3 (prototyp malého vozu s palivovým článkem) pojme tolik stlačeného vodíku, kolik vystačí na ujetí asi 180 kilometrů. Technické problémy jsou ale od toho, aby se řešily. Už dnes existují umělohmotné nádrže, při jejichž konstrukci se uplatnila uhlíková nanovlákna. Nádrže jsou lehčí než kovové a snesou vyšší tlak, tudíž do nich lze napěchovat více paliva. Zkouší se i skladování vodíku v nádržích pomocí sloučenin zvaných kovové hydridy - látek, na něž se tento prvek váže. Inženýr Miroslav Bleha z Ústavu makromolekulární chemie AV ČR upozorňuje, že ještě před několika lety se do prototypů vodíkových aut vešel jen řidič, zbytek místa zabrala technika. Dnes okupují různá zařízení včetně palivových nádrží jen část zavazadlového prostoru. Konstruktéři přitom zdaleka nevyčerpali všechny možnosti, jak ušetřit místo. Podle odborníků lze očekávat, že v dohledné budoucnosti ujede vodíkový vůz bez doplnění paliva třikrát delší vzdálenost než auto se spalovacím motorem, přičemž pohon a nádrže zaberou v obou dopravních prostředcích srovnatelný objem. A ani tady se vývoj nemusí zastavit.
Rafinerie pod kapotou
Problémy tím ovšem nekončí. I to nejdokonalejší auto na vodík musí mít kde tankovat. Kdo zaplatí úpravu benzinových pump? I¨to je jeden z důvodů, proč do vodíkových aut možná nebudeme čerpat vodík, alespoň ne v nejbližší budoucnosti. V úvahu přicházejí jiná paliva, z nichž lze vodík pro palivový článek získávat přímo v autě: především metanol nebo benzin očištěný od sirných sloučenin. Čerpací stanice by se pak nemusely upravovat buď vůbec, nebo jen málo. A nevýhody? Auto s sebou musí vozit něco na způsob malé ropné rafinerie (vozy na metanol se ovšem možná časem obejdou i bez této zátěže). Provoz také není tak ekologický jako u aut na čistý vodík, vznikají při něm například oxidy uhlíku, hlavně "skleníkový" plyn CO2. Emise jsou přesto stále výrazně nižší než u toho nejdokonalejšího spalovacího motoru. Cest je tedy mnoho a není vůbec jasné, kterou z nich se vývoj bude ubírat. Zcela vyloučeno není ani to, že budoucnost automobilového průmyslu sice ovládne vodík, nikoliv však palivový článek. Vodík lze totiž v motoru také spalovat přímo, podobně jako dnes benzin.
Kalifornie je neústupná
"Tady to máte, tak se snažte." Těmito lapidárními slovy odbyl loni Richard Varenchik, mluvčí kalifornského úřadu pro ochranu ovzduší, stížnosti výrobců automobilů na zaváděnou legislativu. Frustrace automobilek je přitom celkem pochopitelná. Některé státy USA připravily již v 90. letech zákony, které nutí výrobce, aby každoročně nabídli určité množství aut neprodukujících žádné emise. Například právě Kalifornie žádá, aby automobilka, která chce v tomto státě Unie nabízet své zboží, v roce 2003 vyrobila 4450 až 15 450 "ekologicky zcela čistých" vozů. Konkrétní počet závisí na technologii, pro niž se výrobce rozhodne, a má se postupně zvyšovat. Vozy s nulovými emisemi přitom zatím mají velké nevýhody. Zákazník dnes nemá na výběr. Musí si koupit klasický elektromobil - auto, které si veze energii "uskladněnou" v elektrických bateriích. Bude ho to stát o takových 20 tisíc dolarů víc, než by dal za běžný vůz, a čeká ho velké trápení při dobíjení baterií. Není divu, že lidé o auta "na baterie" nejeví přílišný zájem. Automobilové koncerny si tedy právem stěžují, že musejí vyrábět zboží, které nikdo nechce. To je další důvod, proč se vozy s palivovým článkem zřejmě nakonec přece jen prosadí. Představitelé automobilek si nejprve ťukali na čelo a nevěřícně kroutili nad požadavkem tvrdohlavých Kaliforňanů hlavou; postupně ale pochopili, že s ním nic nesvedou, a usilovně začali hledat cesty, jak mu vyhovět. Dobře si totiž uvědomují, co je ve hře; jak se loni nechal slyšet jeden z předních manažerů automobilky Ford - kdo dokáže prodat auto v Kalifornii, prodá je všude. Bude jistě zajímavé sledovat, který ze světových výrobců nabídne vodíková auta jako první. Kvůli konkurenci jsou automobilové koncerny skoupé na informace, zdá se však, že první vozy na palivový článek se ocitnou na trhu někdy v letech 2003 - 2005. Autobusy vybavené tímto pohonem už mají úspěšnou premiéru za sebou. Se slibnými výsledky se zkoušejí v mnoha světových městech. Dobré vysvědčení jim vystavil i již zmíněný list Daily Telegraph, který loni v reportáži z přehlídky ekologických aut Challenge Bibendum napsal: mimořádnou chrabrost v prudkém stoupání na 1500 metrů vysokou horu mezi Kalifornií a Nevadou prokázal autobus Ballard/Xcellsis. Z jeho výfuku se během jízdy do kopce valila pára jako z lokomotivy...
Jak vyrobit vodík pro pohon aut
Kde vezmeme vodík, který budeme tankovat do aut? Kdybychom měli k dispozici dostatečné množství levné elektrické energie vyrobené ekologickým způsobem, bylo by možné jej získávat rozkladem vody. V praxi se ovšem pravděpodobně uplatní jiný postup: vodík budeme vyrábět z metanolu nebo zemního plynu takzvaným reformingem. Je to proces, při němž se uhlovodíky přeměňují za vyšší teploty a tlaku na jiné uhlovodíky a vodík. V současnosti vzniká vodík tímto způsobem jako vedlejší produkt při výrobě některých průmyslových látek.
Budoucnost patří palivového článku
Palivový článek: vodík je vháněn do levé části článku, kde je za pomoci platinového katalyzátoru rozkládán na elektrony a protony. Nejdůležitější částí článku je membrána. Ta propustí pouze protony, které jsou dále "vtahovány" do pravé části článku. Zde (opět za pomoci platinového katalyzátoru) reagují s kyslíkem. K úspěšnému dokončení reakce - vytvoření molekuly vody jsou zapotřebí elektrony, které musejí cestovat vnějším obvodem. Tok elektronů není nic jiného než elektrický proud. Ten je využíván k pohonu elektromotoru. Samotný článek ale nedokáže vyrobit tolik energie, aby mohl pohánět automobil. Proto jsou tato zařízení zapojována sériově (schéma vlevo). Článek neprodukuje žádné zplodiny. V podstatě vyrábí jen proud a vodu.

Nejperspektivnější druhy paliv vhodných pro palivový článek

poslední aktualizace 19. září 2006
© 1999-2004 ČSDK, optimalizováno pro MSIE a rozlišení 800x600+
[ Windows | ASCII | Mac | Latin2 | Unix ]

použit publikační systém Toolkit od Econnectu