Tot ce trebuie să știți despre mașinile pe hidrogen

Ce este o mașină pe hidrogen?

Pila de combustibil cu hidrogen este o tehnologie destul de veche, întrucât primele sale aplicații datează din 1804. În acea perioadă, elvețianul François Isaac-de-Rivaz a construit prima pilă de combustibil folosind ceea ce se numea atunci „gaz de cărbune”, care poate fi considerat strămoșul hidrogenului utilizat astăzi.
O mașină modernă pe hidrogen este o mașină electrică. Diferența față de o mașină electrică alimentată cu baterie (de exemplu,cu litiu-ion ) constă în faptul că, în acest caz, energia electrică este produsă de un generator care utilizează dihidrogen (H2). Acest sistem, denumit „pilă de combustibil”, utilizează reacția chimică dintre hidrogen și oxigen pentru a produce energie electrică și a o transmite motorului. Prin urmare, mașina pe hidrogen trebuie să fie echipată cu un rezervor de gaz sub presiune și securizat.

Cum funcționează o pilă de combustibil?

Pila de combustie a unei mașini pe hidrogen este un element destul de complex care funcționează ca un generator electrochimic.
În interiorul pilei, hidrogenul provenit din rezervor se recombinează cu oxigenul provenit dintr-o admisie de aer, ceea ce generează energie electrică pentru alimentarea motorului. Această reacție chimică nu produce decât vapori de apă. Absența emisiilor nocive pentru mediu și sănătate în timpul rulării face ca vehiculul pe hidrogen să fie o soluție la fel de interesantă ca și vehiculul electric „clasic”*.

Reîncărcarea mașinii pe hidrogen

Alimentarea cu hidrogen este la fel de ușoară și rapidă ca alimentarea cu benzină. Este suficient să conectați pistolul de la stația de alimentare cu hidrogen la vehicul, să porniți pompa și să așteptați câteva minute. Câteva kilograme de hidrogen sunt suficiente pentru a alimenta pilul de combustibil cu hidrogen, permițând parcurgerea a câteva sute de kilometri. Însă, întrucât infrastructura publică de realimentare este încă puțin răspândită în Franța și în Europa, majoritatea autoturismelor cu pilă de combustibil fac parte din flote ale unor companii care dispun de propriele stații de hidrogen. Având în vedere acest lucru, Renault propune modelele Kangoo Z.E. Hydrogen și Master Z.E. Hydrogen, pe lângă versiunile lor electrice clasice.

De unde provine hidrogenul?

Hidrogenul este prezent în cantități mari în stare naturală. În prezent, consumul său se limitează la câteva sectoare industriale cu valoare adăugată ridicată (metalurgie, rafinărie, industria textilă, sticlarie, electronică…). Ca combustibil, este utilizat în propulsia rachetelor spațiale, deoarece randamentul său energetic este foarte ridicat (un kilogram de dihidrogen conține de trei ori mai multă energie decât un kilogram de benzină).
Cu toate acestea, consumul său total rămânând redus, s-au realizat puține investiții pentru producția sa. În prezent, acesta este produs prin „reformatare cu abur” a cărbunelui sau a petrolului. O tehnologie de producere a hidrogenului verde se află, de asemenea, în fază de dezvoltare. Aceasta se bazează pe energii regenerabile, cum ar fi electroliza apei cu ajutorul energiei eoliene sau fotovoltaice… sau chiar pe energia nucleară.

Mașina pe hidrogen vs mașina electrică: care sunt diferențele?

Deși mașina pe hidrogen este, în primul rând, o mașină electrică, ea prezintă diferențe fundamentale față de vehiculele electrice mai clasice. Sursa de alimentare a motorului nu este aceeași: mașinile electrice tradiționale utilizează o baterie, care trebuie reîncărcată prin conectare la priză, pentru a furniza energie motorului electric; mașina pe hidrogen utilizează o pilă de combustibil pentru a produce energia electrică necesară. Totuși, este posibilă combinarea celor două soluții. Aceasta este opțiunea aleasă de Renault pentru modelele sale Kangoo Z.E. Hidrogen și Master Z.E. Hidrogen: acestea sunt alimentate în continuare de baterie, iar pilul cu hidrogen permite reîncărcarea bateriei în timpul deplasării. Astfel, autonomia este extinsă.

Avantajele bateriei cu hidrogen față de o mașină electrică

Primul avantaj al unei mașini electrice cu pilă de combustibil față de un vehicul electric cu baterie constă în autonomia și viteza de reîncărcare la stațiile de hidrogen. Cele câteva mașini pe hidrogen disponibile pe piață oferă o autonomie de până la trei ori mai mare decât vehiculele electrice, cu 350 până la 600 de kilometri de autonomie pe „plin” de hidrogen, în timp ce o mașină electrică echivalentă oferă 120 până la 400 de kilometri cu bateria complet încărcată.
Al doilea avantaj este viteza de realimentare. Mașina pe hidrogen este deosebit de potrivită pentru a economisi timp de realimentare pe traseele lungi, datorită rapidității cu care se alimentează cu hidrogen: sunt suficiente 5–10 minute pentru a face plinul de hidrogen la stație, în timp ce o încărcare a bateriei la 80 % necesită o oprire de cel puțin o jumătate de oră.

Dezavantajele bateriei cu hidrogen în comparație cu o mașină electrică

În timp ce stațiile de încărcare electrică, în special cele de mare putere, devin din ce în ce mai numeroase pe teritoriul european, stațiile de hidrogen rămân, în schimb, destul de rare. Chiar dacă rețeaua se extinde în fiecare an, în prezent există mai puțin de 200 de stații de alimentare cu hidrogen în Europa. În Franța, sunt înregistrate doar aproximativ patruzeci de stații, iar proiectele de construcție se ridică la o sută, în timp ce Germania numără 87 de stații și Regatul Unit mai puțin de 20. Lider mondial, Japonia număra 114 stații de hidrogen la sfârșitul anului 2019.
În plus, tehnologia complexă a pilelor de combustie cu hidrogen face ca o mașină pe hidrogen să fie cu aproximativ 50 % mai scumpă decât o mașină electrică echivalentă.

Ce viitor are mașina pe hidrogen?

Mașina pe hidrogen prezintă interes pentru majoritatea producătorilor auto datorită avantajelor sale evidente. Fiind fiabile, ecologice în utilizare* și oferind o autonomie mare, vehiculele care funcționează cu hidrogen sunt, prin urmare, destinate să se înmulțească în următorul deceniu. La fel ca în cazul mașinii electrice „clasice” și al infrastructurii sale de reîncărcare, care se dezvoltă în prezent, densificarea rețelei de stații de hidrogen va constitui unul dintre factorii-cheie ai implementării sale la scară largă: o condiție indispensabilă pentru a face această tehnologie mai accesibilă decât este în prezent.

Cât costă o mașină pe hidrogen la achiziție?

Fiind încă produsă în serii mici, o mașină pe hidrogen rămâne astăzi destul de scumpă la achiziție. Prețul autoturismelor disponibile pe piață se situează în jur de 70 000 de euro sau mai mult. Renault Kangoo Z.E. Hydrogen, singura furgonetă compactă cu pilă de combustibil comercializată, este însă disponibilă începând de la 48 300 de euro fără taxe în Franța.

Care sunt subvențiile acordate la achiziționarea unui vehicul pe hidrogen?

În Franța, autoturismele și vehiculele utilitare ușoare alimentate cu hidrogen beneficiază de aceleași subvenții de la stat ca și autoturismele electrice cu baterie. Bonusul ecologic pentru persoanele fizice poate ajunge astfel la 7 000 de euro, iar pentru persoanele juridice la 5 000 de euro. De asemenea, se acordă o sumă de 3 000 de euro peste plafonul de 60 000 de euro impus celorlalte vehicule electrice.
La acest bonus ecologic se adaugă prima de conversie pentru casarea unui vehicul vechi poluant, care poate ajunge la 10 000 de euro în anumite condiții. Mai multe inițiative regionale și locale oferă prime suplimentare, a căror valoare poate ajunge la 12 000 de euro!
În Germania, în 2020, cumpărătorii unei mașini electrice pot beneficia de o reducere de 50 % a TVA-ului și de o primă de casare în valoare maximă de 6 000 de euro. În Regatul Unit, prima ajunge la 6 720 de euro. Italia, Spania și alte țări europene ar trebui, de asemenea, să le urmeze exemplul în această vară.

Pentru mai multe informații, urmăriți conferința dedicată vehiculelor pe hidrogen, în cadrul evenimentului Renault eWays 2020.

* fără emisii de CO₂ și fără poluanți atmosferici reglementați în timpul conducerii, în conformitate cu ciclul de omologare WLTP, cu excepția pieselor de uzură.

Drepturi de autor: Anthony Bernier