Rozwój transportu drogowego zmierza obecnie w kierunku całkowitej elektryfikacji, a za kilka dekad silniki spalinowe mogą całkowicie zniknąć z Europy. Niektórzy jednak spodziewają się, że Unia Europejska złagodzi swoje obecne zamiary i pod pewnymi warunkami nadal będzie można używać samochodów z silnikami spalinowymi. Jednak prawie na pewno będzie to wymagało zastosowania paliw alternatywnych, które zminimalizują emisję gazów.

W tym artykule omawiamy potencjalne paliwa alternatywne.

Wodór jako szansa dla motoryzacji

Pierwiastek ten jest kojarzony raczej z samochodami napędzanymi ogniwami paliwowymi, które przetwarzają energię chemiczną na elektryczność. Ze względu na szybkie tankowanie, paliwo to ma obecnie przewagę nad samochodami elektrycznymi, których ładowanie jest czasochłonne.

Jednocześnie prowadzone są testy (np. w Toyocie) dotyczące napędzania pojazdów silnikami spalającymi wodór. Są oczywiście problemy z produkcją i magazynowaniem wodoru, ale z obecnych badań wynika, że zarówno silniki benzynowe, jak i wysokoprężne będą mogły działać na wodór po niewielkich modyfikacjach głowicy cylindrów. Zastosowanie tego pierwiastka do samochodowych układów napędowych może zatem stać się rzeczywistością wcześniej niż moglibyśmy się tego spodziewać.

Fakt, że cały przemysł samochodowy nie musiałby opierać się wyłącznie na nowych technologiach, mógłby przynieść korzyści zarówno pod względem ekonomicznym, jak i środowiskowym. Ponadto silnik spalinowy byłby ekologiczny, ponieważ emitowałby jedynie parę wodną i tlenki azotu, unieszkodliwiane przez nowoczesne katalizatory, a także niewielkie ilości dwutlenku węgla ze spalania oleju.

Jedyną piętą achillesową napędu elektrycznego jest magazynowanie energii elektrycznej. Rozwiązanie to jest rażąco nieopłacalne, a technologia baterii litowo-jonowych utknęła – zdaje się – w martwym punkcie.

Wodór można by pozyskiwać metodą elektrolizy z elektrowni wiatrowych i wodnych, które zapewniałyby także możliwość gromadzenia energii. Tutaj jednak pojawiają się trudności z magazynowaniem samego wodoru, który mimo kilkakrotnie wyższej niż benzyna kaloryczności jest substancją niezwykle rzadką w temperaturze pokojowej. Dlatego zebranie choćby kilku kilogramów tego pierwiastka wymagałoby olbrzymiej kompresji i temperatury -200 stopni Celsjusza.

Z punktu widzenia zarządzania energią jest to również proces nieekonomiczny i niestety nie widać rozwiązania, podobnie jak w przypadku pojemności akumulatorów.

Paliwo syntetyczne

W tej chwili jest to chyba jedyna, naprawdę opłacalna alternatywa dla samochodów z silnikiem spalinowym.

Chodzi o to, by z dwutlenku węgla i wody zawartej w powietrzu produkować syntetyczną benzynę i/lub olej napędowy. Z dwutlenku węgla wydobywa się węgiel po przepuszczeniu powietrza przez rozmaite filtry, a węgiel stosuje się z kolei do produkcji metanu. Produktem ubocznym całej reakcji jest czysty tlen.

Wodór pozyskuje się z wody przez elektrolizę w ten sam sposób – produktem ubocznym jest także nieszkodliwy tlen. Samochód spala paliwo, w tym również dwutlenek węgla, ale bilans emisji wynosi zero, ponieważ ten sam dwutlenek węgla został odfiltrowany uprzednio w zakładzie energetycznym.

W 2019 r. Porsche zainwestowało wraz z Siemensem w uruchomienie w Chile zakładu produkującego paliwa syntetyczne. Najnowsza transza inwestycji w 2022 r. wpłacona przez stuttgarckiego giganta wynosiła 75 milionów dolarów.

Pomysł polega na tym, aby zlokalizować w dużych miastach elektrownie działające na zasadzie oczyszczania powietrza, co pozwoli usunąć dwutlenek węgla z miejsc największej emisji, nie tylko gospodarstw domowych, ale również z samochodów.

Faktem jest, że proces produkcji jest obecnie drogi, a syntetyczna benzyna nie jest jeszcze dostępna komercyjnie. Drugim obok Porsche co do rangi graczem w dziedzinie rozwoju tej technologii jest firma Bosch, oferująca podobne rozwiązania za podobną stawkę.

Według planów paliwo syntetyczne byłoby dostępne w sprzedaży detalicznej od 2026 r. przy stawce 2 euro za litr, nie wliczając akcyzy i podatku VAT, ani innych opłat, a to oznacza, że może ono być znacznie droższe od konwencjonalnych paliw. Do tego dochodzi fakt, że szacunki sporządzono przed wybuchem wojny rosyjsko-ukraińskiej, ale i tak różnica jest wyraźnie widoczna.

W ubiegłym roku rozpoczęła się produkcja ciągła w zakładzie HIF Global Haru Oni, który również należy do Porsche. Do tej pory wytworzono 130 000 litrów paliwa. Obecnie jest ono wykorzystywane w samochodach wyścigowych Porsche. Roczna produkcja ma wzrosnąć do 55 mln litrów w ciągu dwóch lat i 550 mln litrów w ciągu czterech lat, co umożliwi bezproblemowe wprowadzenie paliwa na rynek do 2026 r.

Biopaliwa

Kolejną, choć nie nową alternatywą jest etanol, stosowany powszechnie w wielu regionach Ameryki Południowej z racji dużych upraw i braku ropy naftowej.

Wszystko jednak wskazuje, że biopaliwa nie rozwiążą nawet naszych obecnych problemów, a gdyby tak miało się stać, to konsekwencje byłyby nieprzewidywalne. Spełnienie zapotrzebowania całego społeczeństwa wymagałoby bowiem likwidacji w tym celu tak dużej ilości gruntów ornych, że przy obecnym poziomie populacji doprowadziłoby to do globalnego kryzysu zaopatrzenia w żywność.

Technicznie jest to możliwe do zrealizowania w obecnych warunkach, ale nie da się zignorować konsekwencji, o której wspomniano powyżej, więc na pewno nie uratuje to silników spalinowych, ani nie przedłuży ich żywotności.

Podsumowanie

Branża motoryzacyjna zmienia się w dzisiejszych czasach z niewyobrażalną wręcz prędkością i nie ma gwarancji, że to, co dziś przyjmujemy za pewnik za kilka lat nadal będzie prawdą. Obecnie pewne jest to, że nie mamy jeszcze technicznie ugruntowanego rozwiązania złożonego problemu środowiskowego, przed którym stoimy. Z niecierpliwością czekamy na ciąg dalszy….

źródło: en.wikipedia.org