Pohon autobusov a vlakov na H2

Vodík na celom svete získava na obľube ako zdroj paliva pre lokálne dopravné siete. Spoločnosť Linde Hydrogen je so svojimi priekopníckymi konceptmi tankovacích staníc, inovatívnymi technológiami a prelomovými projektmi v čele tohto vývoja.

  • Použitie vodíka ako paliva pre lokálnu dopravu môže obmedziť škodlivé emisie narušujúce ozón a zvýšiť kvalitu ovzdušia v obývaných oblastiach.
  • Spoločnosť Linde Hydrogen FuelTech pokračuje v budovaní infraštruktúry na tankovanie H2 pre autobusy a vlaky na celom svete.
  • Keďže spoločnosť Linde pokrýva svojimi aktivitami celý vodíkový hodnotový reťazec, zaujíma popredné postavenie aj v oblasti tankovania H2 a všeobecne je známa svojimi výkonnými technológiami na tankovanie vozidiel s palivovými článkami. Okrem toho prichádza so stále novými koncepciami pre zelený vodík.

V Európe sme svedkami sprísňovania pravidiel. Podľa legislatívy Európskej únie musí mať od roku 2021 45 percent všetkých nových autobusov nulové emisie. Toto číslo sa má od roku 2025 zvýšiť na 65 percent. Ide o súčasť plánu na boj so zmenou klímy, ktorý počíta s poklesom emisií CO2 vyprodukovaných autobusmi a nákladnými vozidlami o 30 percent do roku 2030. Prísna legislatíva prinesie zlepšenie kvality ovzdušia pre obyvateľov európskych miest. Vozidlá s palivovými článkami, ktoré sa poháňajú vodíkom, môžu priniesť zlepšenie na dvoch frontoch – prispieť k lepšiemu ovzdušiu a zmierniť klimatické problémy. Koniec-koncov, jedinou látkou, ktorá vychádza z výfuku vozidla s palivovými článkami, je voda. Japonsko si včas uvedomilo prednosti H2 dopravy a v budovaní H2 infraštruktúry má pred Európou náskok. Krok, ktorý pravdepodobne zrýchlila skutočnosť, že Japonsko, podobne ako niekoľko ďalších ázijských krajín, musí v mnohých husto osídlených aglomeráciách bojovať s vážnymi problémami so smogom. Japonsko sa stalo jednou prvých krajín na svete, ktoré v roku 2017 predstavili národnú vodíkovú stratégiu. A stanovilo si v nej ambiciózne ciele: Do roku 2030 chce vybudovať dodávateľský reťazec H2, ktorý vyprodukuje 300 000 ton vodíka, a rozšíriť dostupnosť H2 dopravy. Plán napríklad počíta s tým, že do roku 2030 sa bude na cestách preháňať 800 000 vozidiel s palivovými článkami a 1 200 autobusov s palivovými článkami. I ďalšie svetové regióny investujú do opatrení na rozšírenie H2, rozvíjajú konkrétne vodíkové projekty a pracujú na výstavbe infraštruktúr šetrných k životnému prostrediu.

Hydrogen Fueling Station for buses in Wiesbaden, Germany: 300 kilograms of H2 can be provided in eight hours – enough for eight fuel cell buses.
Tankovacie stanice na vodík pre autobusy vo Wiesbadene, Nemecko

H2 je súčasťou DNA Linde

Lokálna doprava (alebo verejná doprava) patrí medzi dôležité oblasti použitia vodíka a spoločnosť Linde sa podieľa na celom rade projektov, ktoré posúvajú vývoj v tomto segmente do ďalšej fázy. Spoločnosť stála pri zrode mnohých nádejných technológií a zapojila sa hneď do niekoľkých revolučných projektov. „Spoločnosť Linde je už dvadsať rokov motorom rozvoja vodíkovej technológie a podieľala sa na úspešnom zavedení vodíka do sektora dopravy,“ vysvetľuje Thomas Schaefer, manažér pre marketing a rozvoj trhu v spoločnosti Linde Hydrogen FuelTech. Rozsiahla spolupráca medzi partnermi z rôznych priemyselných odvetví dokázala transformovať víziu do riešení pripravených na použitie v reálnom svete a výsledkom bolo zapojenie H2 do každodenného života na mnohých miestach planéty. Napríklad v Emeryville v Kalifornii začala už v roku 2011 fungovať tankovacia stanica na vodík pre autobusy prevádzkované spoločnosťou AC Transit. „Bo to prvý prípad, keď sa v Spojených štátoch amerických začala pri tankovaní autobusov používať technológia iontového kompresora spoločnosti Linde. Toto zariadenie dokáže každý deň natankovať do dvanástich autobusov 30 kilogramov H2,“ uvádza Schaefer.

Hydrogen Fueling Station in Bolzano, Italy
Tankovacia stanica na vodík v talianskom Bolzane: Vodík sa vyrába elektrolýzou s použitím energie z certifikovateľných obnoviteľných zdrojov s nulovými emisiami – od suroviny až po samotnú službu.

Flotila vodíkových autobusov: Projekt primárneho významu v Bolzane

Obyvatelia južného Tyrolska sa už niekoľko rokov priamo zoznamujú s budúcnosťou dopravy. V hlavnom meste južného Tyrolska, Bolzane, je päť z 96 mestských autobusov poháňaných vodíkom. Ďalších dvanásť autobusov bude do flotily H2 zaradených do konca roku 2020, prípadne začiatkom roku 2021. „Vodíkové palivo je atraktívnou alternatívou miestnej dopravy“, uvádza odborník spoločnosti Linde Schaefer. „Tankovanie tohto paliva je rýchle a vozidlá s pohonom na vodík majú dlhý dojazd – i pri nízkych teplotách v zime. Tankovacie stanice na vodík majú tiež relatívne nízku spotrebu elektrickej energie. Okrem toho je flotilové použitie – vzhľadom na charakter použitia – pri pohone na vodík ideálne. Autobusy, vlaky a v niektorých prípadoch i nákladné automobily sa používajú v nepretržitej prevádzke, vždy sa ale vracajú na základňu. Takže v prvom kroku výstavby má verejná doprava výrazne nižšie nároky na infraštruktúru tankovacích staníc než osobné automobily. Frekvencia tankovania na každej stanici je v dôsledku toho relatívne vysoká, čo zrýchľuje návratnosť investície do infraštruktúry,“ pokračuje odborník zo spoločnosti Linde. Dieter Theiner, prezident Inštitútu inovatívnych technológií (IIT) vidí ešte ďalšie prínosy: „Elektrické autobusy s pohonom na vodík majú tiež veľký ohlas medzi vodičmi a cestujúcimi. Ponúkajú totiž oveľa plynulejšiu a pokojnejšiu jazdu, pretože eliminujú vibrácie a hluk motora. Ich najväčšou výhodou je pochopiteľne to, že zlepšujú kvalitu ovzdušia, a tým prispievajú k vyššej kvalite života všeobecne, pretože s nimi miznú škodlivé emisie a zamorenie hlukom. Za zmienku stojí aj skutočnosť, že sú vďaka spoľahlivosti použitých technológií vhodné na každodenné použitie v dvojzmennej prevádzke.“ Spoločnosť IIT od roku 2013 spravuje vodíkové centrum v Bolzane a nesie zodpovednosť jednak za výrobu vodíka, jednak za prevádzku tankovacej stanice. V Bolzane vozidlá denne najazdia okolo 200 kilometrov a každý večer sa vracajú na základňu, kde si v priebehu niekoľkých minút doplnia palivo. Na tankovanie slúži niekoľko iontových kompresorov od spoločnosti Linde. Každý z nich stlačí H2 v plynnej fáze tlakom 350 barov v prípade autobusov, alebo tlakom 700 barov v prípade osobných automobilov. Táto kombinovaná tankovacia stanica pre autobusy/automobily dokáže obslúžiť až 15 autobusov a veľký počet osobných automobilov. A k tomu všetkému má stanica nulovú uhlíkovú stopu: Vodík sa vyrába s použitím troch elektrolyzérov a energie z certifikovateľných obnoviteľných zdrojov s nulovými emisiami – od suroviny až po samotnú službu.

Kvapalný vodík pre Áziu

Pokrok pri budovaní vodíkovej infraštruktúry určenej pre lokálne dopravné siete je podobne rýchly i na druhej strane zemegule, v Ázii. Automobilky Hyundai a Toyota vyrábajú autobusy a nákladné vozidlá s palivovými článkami. „Spoločnosť Linde nedávno v Malajzii vybudovala prvú tankovaciu stanicu na H2 v juhovýchodnej Ázii. Toto zariadenie slúži pre potreby flotily miestnych autobusov a jeho súčasťou je integrovaná výroba vodíka metódou elektrolýzy,“ dopĺňa Schaefer. Do prevádzky bola uvedená aj tankovacia stanica v Šanghaji v Číne, ktorá je zdrojom H2 pre mikrobusy, nákladné automobily a osobné vozidlá. V Japonsku sa vodíková infraštruktúra nachádza v pokročilej fáze výstavby, pretože tamojšia vláda už nejaký čas implementuje svoju základnú vodíkovú stratégiu. Japonsko sa tak stalo globálnym priekopníkom, pokiaľ ide o plošné rozšírenie H2 dopravy. Schaefer upozorňuje najmä na tankovaciu stanicu na vodík pre autobusy v Tokiu, ktorá začala prevádzku v januári 2020. Zariadenie vybavené inovatívnym a mimoriadne výkonným kryogénnym čerpadlom CP90/100 značky Linde dokáže každú hodinu natankovať až 100 kilogramov H2 s prívodným tlakom len 2 bary – to sú dostatočné parametre pre obsluhu 30 autobusov s palivovými článkami denne. Jednou z kľúčových predností tejto tankovacej stanice v Japonsku je možnosť uskladnenia H2 v kvapalnej podobe priamo na mieste a jeho následná účinná premena na stlačený H2 v plynnej forme s použitím technológie kryogénneho čerpadla Linde. Kvapalný vodík (LH2) je bonusom s vysokou pridanou hodnotou: „LH2 má vyššiu energetickú hustotu. To znamená, že na malej ploche je možné uskladniť oveľa viac vodíka. To je obrovská výhoda vo veľkomestách, ako je Tokio, s vysokými cenami pozemkov,“ vysvetľuje Schaefer. Výrazne efektívnejšia je tiež veľkoobjemová preprava kvapalného vodíka. „V budúcnosti sa budú musieť tankovacie stanice rozšíriť tak, aby dokázali uspokojiť vysoký dopyt po H2. Budú musieť obslúžiť oveľa viac veľkých vozidiel, napríklad nákladných áut. A to všetko s vysokou mierou spoľahlivosti a efektivity,“ pokračuje a hneď dodáva ďalšiu prednosť vodíka: „Pre rýchly rozvoj tohto trhu je potrebné, aby sa znížili náklady v strednodobom horizonte. V prípade tankovacích staníc na vodík to znamená, že potrebujeme veci štandardizovať. Inými slovami, trh s autobusmi, nákladnými vozidlami a vlakmi potrebuje rovnaké štandardy, celosvetovo platné protokoly pre tankovanie, ktoré existujú pre automobily. V tých sa musia definovať faktory, ako sú tlak a teplota, pri ktorých je možné H2 tankovať.“ Vodík ponúka skvelé príležitosti – a to nielen pre autobusy. Výhody čakajú tiež na komerčné vozidlá. Rovnako ako autobusy jazdia vozidlá na odvoz odpadu, zametače ulíc a iné špecializované vozidlá po naplánovaných trasách a obvykle sa obsluhujú na centrálnej plniacej stanici. Všetky tieto faktory zjednodušujú vybudovanie vodíkových infraštruktúr v mestách.

Hydrogen fueling station for buses in Tokyo, Japan
Tankovacie stanice na H2 pre autobusy v Tokiu, Japonsku: Vodík sa tu skladuje v kvapalnej forme (LH2), pretože má väčšiu energetickú hustotu. LH2 sa následne s použitím kryogénneho čerpadla Linde efektívnym procesom premení na stlačený H2 v plynnej fáze.
IC 90 compressor hydrogen refueling station for buses
Srdcom každej tankovacej stanice na H2 sú naše technológie stlačenia. Iontovú technológiu používame na stlačenie plynného H2 tlakom veľkosti až 100 MPa a kryogénne čerpadlo spoľahlivo dodáva vodík v kvapalnej podobe, ktorý je v tejto forme pripravený na tankovanie.

Zelený H2 pre autobusové stanice

Okrem potreby čerpacej siete a technických noriem patria medzi zásadné otázky spojené s H2 dopravou nepochybne ekologické spôsoby výroby vodíka. Okrem uvedených projektov Schaefer uvádza zoznam úspešných krokov, ktoré už v tejto oblasti boli podniknuté: „Tankovacia stanica na H2 pre autobusy v nemeckom Wiesbadene bude onedlho zásobovaná zeleným vodíkom z projektu energetického parku v Mainze. Toto zariadenie dokáže obslúžiť až osem autobusov,“ hovorí Schaefer. Pred niekoľkými mesiacmi bola v Kolíne nad Rýnom uvedená do prevádzky tankovacia stanica na vodík pre najväčšiu flotilu autobusov na H2 v Európe. Zariadenie dokáže každý deň doplniť palivo až do 20 vozidiel. Ďalším takýmto priekopníckym projektom je tankovacia stanica pre autobusy v škótskom Aberdeene. Táto stanica sa nachádza na menšom pozemku a je začlenená do miestnej infraštruktúry. Dokáže vyprodukovať až 360 kilogramov vodíka za deň – to stačí na natankovanie viac než 15 autobusov. Vodík pre túto stanicu pochádza z obnoviteľných zdrojov. Spoločnosť Linde už vybudovala na celom svete viac než 190 tankovacích staníc na H2, napríklad v Stuttgarte, Hamburgu a Kolíne nad Rýnom (Nemecko), Miláne (Taliansko) alebo San Franciscu (Spojené štáty americké). Pokiaľ ide o udržateľnú výrobu H2, spoločnosť Linde patrí aj tu k tým, ktorí určujú smer, a – prostredníctvom spoločného podniku ITM Linde Electrolysis – je na špici technologického vývoja elektrolýzy.

Vodík pre vlaky

Odborníci na dopravu sa okrem autobusov s palivovými článkami v rastúcej miere sústredia tiež na vlaky. „Prínosy sú zrejmé. Vlaky jazdia dlhé, plánovateľné trasy a sú už súčasťou rozsiahlej dopravnej siete. Ešte dôležitejšie ale je, že napríklad v Nemecku je elektrifikovaných len asi 50 percent železničnej siete,“ vysvetľuje Schaefer. Vodík by preto mohol byť alternatívnou pohonnou technológiou, najmä pre dieselové lokomotívy s veľmi zápornými klimatickými bodmi. A prvý úspešný príbeh z praxe už bol napísaný: vlak Coradia iLint, ktorý vyrába spoločnosť Alstom. Ide o prvý vlak pre osobnú dopravu, ktorý bude poháňaný palivovými článkami a H2. Vlak neprodukuje žiadne emisie, len paru, a je tiež mimoriadne tichý. Coradia iLint bol predstavený na veľtrhu Innotrans v roku 2016. Vlak v rámci 18-mesačnej skúšobnej prevádzky jazdil na regionálnej trati a tento test úspešne dokončil vo februári 2020. Spoločnosť Linde má v tomto celosvetovo uznávanom, inovatívnom projekte kľúčovú úlohu: „V auguste 2020 sme začali s výstavbou tankovacej stanice na vodík pre dvanásť vlakov Coradia iLint v nemeckom Bremervörde. Stanica by mala začať svoju činnosť v polovici roku 2021,“ potvrdzuje Schaefer. S kapacitou asi 1 600 kilogramov vodíka denne je to jedna z nominálne najväčších tankovacích staníc na vodík na svete.

The Coradia iLint manufactured by Alstom
Coradia iLint vyrábaný spoločnosťou Alstom je prvým vlakom pre osobnú dopravu s pohonom na palivové články a H2.
Vodík je atraktívnym palivom pre lokálnu dopravnú obslužnosť, pretože flotily autobusov a vlakov sa po službe vždy vracajú na základňu, takže na začiatku nie je potrebné budovať rozsiahlu čerpaciu sieť.

Výhody H2 oproti motorovej nafte

Tankovacia stanica na H2 v Bremervörde je základným predpokladom pre komerčnú prevádzku vodíkových vlakov s nulovými emisiami v sieti verejnej dopravy Elbe-Weser. Od roku 2022 začne táto stanica s non-stop prevádzkou každý deň a podľa potreby dopĺňať palivo do štrnástich regionálnych vlakov od spoločnosti Alstom s pohonom na vodík. Vlaky s dojazdom asi 1 000 kilometrov a niekoľkými vozidlovými jednotkami dokážu obslúžiť celú sieť prevádzkovanú dopravnou spoločnosťou Verkehrsbetriebe Elbe-Weser GmbH (evb) po celý deň na jednu nádrž. Do skúšobnej prevádzky v bežnej osobnej preprave v južnom Rakúsku nasadili vlak Coradia iLint aj Rakúske spolkové dráhy (ÖBB). Do vodíkových vlakov je pripravená investovať aj Zillertalská železnica v Rakúsku. Používanie vodíka ako paliva na pohon vlakov bude mať jednoznačne pozitívny vplyv na životné prostredie, pretože jeden kilogram H2 nahradí asi 4,5 litra motorovej nafty. Vodíkové vlaky tiež spotrebujú asi o tretinu menej energie než vlaky s pohonom na motorovú naftu. Dokonca i náklady na údržbu sú asi o desať percent nižšie v porovnaní s podobnými vlakmi s pohonom na motorovú naftu. V súvislosti s vlakovými stanicami sa pritom ponúkajú ďalšie možné synergické efekty pri zapojení ďalších foriem miestnej dopravy. Vodíkové tankovacie stanice pre vlaky by napríklad mohli slúžiť na tankovanie autobusov a ďalších vozidiel mestských služieb, a tým zvýšiť využitie svojich kapacít. Mesto Bremervörde je priaznivo naklonené koncepcii H2. Stanica bola navrhnutá tak, aby ju bolo možné jednoducho rozšíriť o produkciu vodíka priamo na mieste s použitím elektrolýzy a obnoviteľnej energie. Ide skrátka o riešenie, ktoré je zárukou kontinuálneho rozvoja zeleného H2.

Potrebujete dať svojmu vodíkovému projektu správny smer?


 

Vodíkový hodnotový reťazec

Hydrogen fueling station for buses in Bolzano, Italy.

Bolzano, Taliansko

Päť z 96 mestských autobusov v talianskom Bolzane má vodíkový pohon. Vozidlá s palivovými článkami každý deň najazdia 200 kilometrov a potom sa vracajú na stanicu na doplnenie paliva. Vodík sa vyrába elektrolýzou s použitím energie z certifikovateľných obnoviteľných zdrojov s nulovými emisiami – od suroviny až po samotnú službu.
Hydrogen fueling station for buses in Wiesbaden, Germany

Wiesbaden, Nemecko

Závod na výrobu plynného paliva s použitím elektrickej energie neďaleko Mainzu zásobuje tankovaciu stanicu na H2 pre autobusy vo Wiesbadene zeleným vodíkom. Za osem hodín dokáže vyrobiť 300 kilogramov H2 – to postačí pre osem autobusov s palivovými článkami.
H2 fueling station for buses in Tokyo, Japan

Tokio, Japonsko

Tankovacia stanica na H2 pre autobusy začala svoju činnosť v januári 2020. Vodík sa tu skladuje v kvapalnej forme (LH2), pretože má väčšiu energetickú hustotu. LH2 sa následne s použitím kryogénneho čerpadla Linde efektívnym procesom premení na stlačený H2 v plynnej fáze. Každú hodinu je možné natankovať až 100 kilogramov vodíka – to je dosť pre 30 autobusov s palivovými článkami na každý deň.
H2 fueling station for buses in Aberdeen, Scotland

Aberdeen, Škótsko

Tankovacia stanica na H2 pre autobusy v Aberdeene sa rozkladá na menšom pozemku, takže sa ju podarilo hladko začleniť do miestnej infraštruktúry. Zariadenie dokáže vyrobiť až 360 kilogramov vodíka každý deň; to je dosť paliva pre viac než 15 autobusov. Vyrába sa tu zelený vodík, pretože na jeho výrobu sa používa elektrolýza a obnoviteľná energia.
H2 fueling station for buses in Sarawak, Malaysia

Sarawak, Malajzia

Tankovacia stanica na H2 pre flotilu autobusov mestskej dopravy je prvá takáto stanica v juhovýchodnej Ázii. Súčasťou stanice je lokálna elektrolytická jednotka na výrobu zeleného vodíka. Kontajnerová podoba stanice je mimoriadne kompaktná.

Vodíkový hodnotový reťazec

Bolzano, Taliansko

Hydrogen fueling station for buses in Bolzano, Italy.
Päť z 96 mestských autobusov v talianskom Bolzane má vodíkový pohon. Vozidlá s palivovými článkami každý deň najazdia 200 kilometrov a potom sa vracajú na stanicu na doplnenie paliva. Vodík sa vyrába elektrolýzou s použitím energie z certifikovateľných obnoviteľných zdrojov s nulovými emisiami – od suroviny až po samotnú službu.

Wiesbaden, Nemecko

Hydrogen fueling station for buses in Wiesbaden, Germany
Závod na výrobu plynného paliva s použitím elektrickej energie neďaleko Mainzu zásobuje tankovaciu stanicu na H2 pre autobusy vo Wiesbadene zeleným vodíkom. Za osem hodín dokáže vyrobiť 300 kilogramov H2 – to postačí pre osem autobusov s palivovými článkami.

Tokio, Japonsko

H2 fueling station for buses in Tokyo, Japan
Tankovacia stanica na H2 pre autobusy začala svoju činnosť v januári 2020. Vodík sa tu skladuje v kvapalnej forme (LH2), pretože má väčšiu energetickú hustotu. LH2 sa následne s použitím kryogénneho čerpadla Linde efektívnym procesom premení na stlačený H2 v plynnej fáze. Každú hodinu je možné natankovať až 100 kilogramov vodíka – to je dosť pre 30 autobusov s palivovými článkami na každý deň.

Aberdeen, Škótsko

H2 fueling station for buses in Aberdeen, Scotland
Tankovacia stanica na H2 pre autobusy v Aberdeene sa rozkladá na menšom pozemku, takže sa ju podarilo hladko začleniť do miestnej infraštruktúry. Zariadenie dokáže vyrobiť až 360 kilogramov vodíka každý deň; to je dosť paliva pre viac než 15 autobusov. Vyrába sa tu zelený vodík, pretože na jeho výrobu sa používa elektrolýza a obnoviteľná energia.

Sarawak, Malajzia

H2 fueling station for buses in Sarawak, Malaysia
Tankovacia stanica na H2 pre flotilu autobusov mestskej dopravy je prvá takáto stanica v juhovýchodnej Ázii. Súčasťou stanice je lokálna elektrolytická jednotka na výrobu zeleného vodíka. Kontajnerová podoba stanice je mimoriadne kompaktná.