eTruck 2022 – Aku, nebo H2?

Elektrický pohon je s automobilem spojen od prvopočátků. Jedním z prvních byl Lohner-
-Porsche z roku 1898 a již v roce 1899 překonal elektromobil Jamais Contente magickou hranici 100 km/h.

Poté se ale prosadil spalovací motor i se všemi svými nedostatky. Důvod byl prostý – zoufale nevýhodný, těžký a málo výkonný olověný akumulátor. Téměř jedno století se hledal vhodnější zdroj elektrické energie. Našel se v podobě lithium-iontových (Li-Ion) akumulátorů a palivových článků na vodík.

V současné době dospěl již technický vývoj řady předních automobilek do stadia standardní výroby i těžkých užitkových automobilů s elektrickým pohonem. Oč jednodušší je mechanická část pohonu, o to složitější je elektrická část pohonu. Díky své příznivé momentové charakteristice nepotřebuje trakční elektromotor, podobně jako parní stroj, spojku a převodovku. Nejvyšší točivý moment je k dispozici již při rozjezdu a s rostoucí rychlostí klesá a výkon je přibližně konstantní. Počátek dvacátých let třetího tisíciletí je spojen s due­lem akumulátor versus vodíkový článek. Koncem roku 2021 spustil světový lídr Daimler Trucks linkovou výrobu elektrifikované verze laureáta TOTY 2020 Mercedes-Benz eActros (viz AR 9/’21) a úspěšně ukončil dlouhodobý test experimentálního vozu Daimler GenH2 Truck, který najel 1 200 000 km (25 000 h) v těžkých provozních podmínkách. Toyota spolu s Hino Motors zahájila zkoušky těžkých vozidel na vodíkové články s očekáváným dojezdem až 600 km. Vozy na vodík pro dálkovou dopravu musí nabízet přiměřený dojezd, nosnost a stejně tak i schopnost rychlého tankování. Systémy palivových článků využívající vodíkové palivo s vysokou energetickou hustotou jsou považovány za efektivní. Provozní zkoušky, jež proběhnou od začátku roku 2022, mají urychlit jejich komerční využití. V současnosti nákladní automobily a autobusy produkují v dopravě 70 % emisí CO₂ v Japonsku.

Se změnou druhu pohonu je úzce spojena spolupráce s výzkumnými a vývojovými centry a výrobci komponent. U užitkových automobilů se již vyprofilovaly dvě koncepce zadní nápravy s elektrickým pohonem, kde trakční elektromotory pracují nejen jako motory, ale i jako generátory proudu při obráceném toku energie, tedy rekuperaci při brzdění. Pro nákladní automobily je řešením tuhá náprava s jedním elektrickým strojem integrovaným v rozvodovce s diferenciálem a pro autobusy náprava s dvojicí elektromotorů v hlavách kol, jejíž výhodou je možnost nízké podlahy. Elektronické řízení činnosti celého hnacího ústrojí s potřebným AC/DC měničem je již také uspokojivě vyřešeno. Problémem stále zůstává zdroj elektrické energie a jeho tzv. energetická hustota. Je-li hustota energie kapalného paliva (benzínu) základem, tak v případě vodíku je to asi jen 1/4 a u Li-Ion akumulátoru asi 1/20. Znamená to, že pro stejné množství energie potřebujeme oproti benzinu v případě zkapalněného vodíku 4x větší prostor a u akumulátorů až 20x větší. Při dané celkové hmotnosti, například u Eurosoupravy 40 t, se tak hledá přijatelný kompromis mezi vlastní a užitečnou hmotností vozidla. Právě z tohoto důvodu povolila Evropská unie pro tzv. ekologická vozidla zvýšení celkové hmotnosti o 10 %. Přestože vývoj palivových systémů pro zkapalněný vodík (LH₂) je stále velmi dynamický, počítá se po přechodnou dobu i se systémy na stlačený vodík (CH₂).

Poslední velkou neznámou při vývoji elektrických pohonů jsou suroviny a energetická náročnost výroby. Odhaduje se, že až 90 % lithia jako nerostné suroviny je v Číně, a podobně je tomu i s manganem, potřebným pro trakční elektromotory. Jsou to strategické suroviny. S vodíkem to také není radostné. Výroba elektrolýzou vody je energeticky náročná a připadá v úvahu jen tam, kde je k dispozici „čistá“ elektrická energie (slunce, vítr, voda). Zatím se vyrábí z jiné strategické suroviny, kterou je zemní plyn, resp. metan. Pro Evropu to znamená být vystavena na milost či nemilost buď Číně, nebo Ruské federaci. Pokud se neprojeví politické tlaky, tak po technické stránce se při vývoji vodíkových článků bude jejich výkon dále zvyšovat a výrobní cena snižovat.

Z historie víme, že evoluce, ať již technická nebo politická, je provázena nečekanými zvraty. V současnosti, vedle zavedené husté sítě čerpacích stanic na kapalná paliva, je velmi nákladně budována paralelní infrastruktura plnicích stanic CNG a LNG, stanic pro rychlonabíjení či dobíjení elektromobilů a nově i plnicích stanic vodíku. Doufejme, že politici nebudou respektovat jen názory ekologů a naivních snílků, ale také hlasy odborníků, kteří nezavrhují elektromobilitu, ale vidí v ní jen jednu z alternativ mobility druhu „hommo sapiens“. Stále se ještě profilují různé druhy pohonu vozidel pro zcela specifické požadavky na dopravu městskou, příměstskou, regionální i dálkovou, globální. Neobnovitelných zdrojů energie kvapem ubývá a musíme s nimi pečlivě hospodařit. 

Převzato z časopisu

Fotogalerie