Mașină pe hidrogen sau electrică? E timpul să lămurim lucrurile

Mașină electrică, pe hidrogen, hidrogen cu baterie? Termenii folosiți

Când vorbim astăzi despre mașini pe hidrogen, ne referim la un tip de vehicul electric. Într-adevăr, acest tip de vehicul utilizează hidrogenul pentru a alimenta un motor care nu este altceva decât unul electric. În plus, în cadrul Renault Group, soluțiile explorate integrează atât o baterie reîncărcabilă la rețea, cât și un rezervor de hidrogen cu pilă de combustibil. În limbajul curent, însă, „mașină electrică” se referă adesea la o mașină care funcționează exclusiv pe baterie, iar „mașină pe hidrogen” este denumirea folosită pentru vehiculele care au un rezervor de hidrogen integrat, pe lângă baterie. 

Principiile și avantajele autovehiculelor cu pilă de combustie pe bază de hidrogen

O mașină cu pilă de combustie pe bază de hidrogen utilizează dihidrogenul ca combustibil. Pila de combustibil este alimentată cu acest hidrogen, precum și cu oxigenul din aerul ambiant. Aceste gaze, puse în contact în pilă, suferă o reacție electrochimică care produce curent electric, căldură, precum și vapori de apă. Curentul astfel generat alimentează un motor electric care servește la propulsarea vehiculului.

Prin însăși natura sa, această tehnologie prezintă numeroase avantaje. În primul rând, acest vehicul emite doar vapori de apă ca gaze de eșapament.Vehiculele pe hidrogensunt clasificate printre autovehiculele cu emisii reduse, întrucât în timpul deplasării* nu sunt emise nici poluanți atmosferici, nici dioxid de carbon (CO₂). În plus, randamentul motoarelor electrice combinate cuo pilă de combustibil estedeosebit de ridicat, ceea ce duce la un consum de energie mult mai redus decât în cazul unui autoturism cu motor termic. De asemenea, alimentarea cu hidrogen durează doar trei până la cinci minute – adică nu mai mult decât alimentarea cu benzină a unui model cu motor termic – pentru a obține o autonomie de câteva sute de kilometri. Un alt avantaj este faptul că principiul motorului cu propulsie electrică, cu cuplul său excelent, oferă șoferului un comportament rutier atât suplu, cât și dinamic.

În soluțiile testate de Renault Group, alimentarea cu hidrogen nu înlocuiește bateria, ci se adaugă la aceasta. Astfel, prototipul Renault Emblème dispune de un sistem de propulsie electric bi-energie alimentat de o baterie reîncărcabilă, suficientă pentru utilizarea zilnică, și de o pilă de combustibil cu hidrogen pentru călătoriile lungi. Această configurație permite parcurgerea unei distanțe de până la 1 000 km fără reîncărcare electrică, cu doar două alimentări cu hidrogen de câte mai puțin de cinci minute fiecare.

Principiile și avantajele autoturismelor 100% electrice 

Într-un vehicul 100% electric, energia electrică nu este produsă de o pilă de combustibil, ci stocată într-o baterie după reîncărcare de la o sursă de alimentare electrică, fie că este vorba de o stație de încărcare de pe domeniul public sau de o priză dintr-un spațiu privat. Motorul electric primește curentul astfel acumulat, ceea ce îi permite să propulseze vehiculul. În plus,motorul electric primeșteși curent recuperat datorită proprietăților sale de inversare, fiecare decelerare saufrânare generândenergie care este transformată din nou în electricitate.

Mașina 100 % electrică nu emite gaze de eșapament: funcționarea saeste fără emisii de carbon și nu eliberează particule poluante*. De asemenea,randamentul motorului electric rămânede trei până la patru ori mai mare decât cel al unui motor termic echivalent, oferind un consum redus și o putere semnificativă. În cele din urmă, aceste mașini au avantajul de a dispune de un număr tot mai marede infrastructuri de reîncărcare, fie pe autostradă, în oraș, fie acasă, prin instalarea stațiilor de reîncărcare montate pe perete, de exemplu.

Hidrogenul, o tehnologie sigură

Necesitatea de a menține hidrogenul sub presiune ridicată implică prezența unor dispozitive de siguranță avansate la bordul vehiculelor. Acestea sunt echipate cu materiale de foarte bună calitate, pentru ca circulația gazului să se desfășoare în condiții de siguranță. Circuitele de evacuare de urgență a dihidrogenului, precum și componentele de protecție împiedică șocurile sau eventualele scurgeri să provoace accidente. Vehiculele aflate în studiu la Renault Group ar dispune, de exemplu, de un sistem care detensionează și dispersează hidrogenul în mai puțin de un minut, o garanție suplimentară de siguranță pentru aceste modele certificate „fără risc” în conformitate cu Regulamentul (CE) nr. 79/2009. Asigurarea unei experiențe de conducere la fel de liniștite ca în cazul unui vehicul cu motor termic, hibrid sau electric cu baterie. 

Maturitatea mașinii electrice

Tehnologiile utilizatela mașinile electrice și la vehiculele pe hidrogen nu seaflă în același stadiu de dezvoltare. Principiul motoarelor electrice pentru propulsie datează încădin primele zile ale automobilului. Producția în serie a acestui tip de vehicul electric a început încă din anii 1990. De-a lungul timpului, îmbunătățirea infrastructurii de reîncărcare și autonomia tot mai mare a bateriilor au permis dezvoltarea rapidă a vehiculelor electrice. În 2024, acestea reprezintă 13,6% din vânzările din Europa ***. În schimb, a trebuit să se aștepte până în anii 2010 pentru ca mașinile electrice „pe hidrogen”, echipate cu o pilă de combustibil, să fie proiectate.  Astăzi, Renault Group explorează soluții pe bază de hidrogen pentru mașini de curse precumAlpenglow, pentru autoturisme precum Renault Emblème, precum și pentru vehicule utilitare. 

Electric sau pe hidrogen: cum rămâne cu stocarea energiei?

Mașinile electrice funcționează exclusiv pe bază de baterie. Stocarea energiei electrice se realizează direct în mașină, în bateria de tracțiune. „Alimentarea” acestui tip de vehicul se face prin reîncărcare. Aceasta utilizează pur și simplu curentul din rețea, prin intermediul stațiilor de încărcare care se găsesc din ce în ce mai ușor în spațiul public sau prin prize din locuri private, cum ar fi acasă.

În ceea ce privește stocarea energiei, mașina cu pilă de combustie pe bază de hidrogen impune o abordare cu totul diferită, întrucât este vorba de furnizarea de dihidrogen și nu de energie electrică din rețea. Prin urmare, înainte de a umple rezervorul vehiculului, dihidrogenul trebuie stocat. Acest lucru reprezintă o provocare în sine, deoarece elementul chimic este extrem de ușor, fiind necesari aproape 11 m³ pentru a stoca un kilogram. Inginerii au dezvoltat, așadar, diverse tehnici pentru a reduce acest volum și a facilita transportul și depozitarea dihidrogenului. Se utilizează în principal două procedee: fie creșterea presiunii din rezervor, care „comprimă” gazul într-un spațiu mai restrâns, fie lichefierea hidrogenului într-un recipient la temperatură foarte scăzută, pentru a obține același rezultat în ceea ce privește volumul ocupat.

Electric sau pe hidrogen: comparație între emisiile de CO₂

În ceea ce privește emisiile generate în timpul deplasării, autoturismele electrice cu baterie și vehiculele cu pilă de combustie pe bază de hidrogen nu generează emisii de CO₂ la eșapament. Cu toate acestea, calculul global al ratei emisiilor de CO₂ trebuie efectuat pe întregul ciclu de viață al acestora, adică de la proiectarea vehiculului până la reciclarea acestuia, și trebuie să țină seama de modul în care energia vehiculului se transformă în „mobilitate”.

Prin urmare, metoda utilizată pentru producerea energiei care le alimentează explică în mare măsură amprenta lor redusă de carbon. Dacă rețeaua electrică este alimentată de centrale cu emisii reduse de carbon (nucleare, energii regenerabile precum energia eoliană, hidroelectrică sau solară), atunci ciclul de viață al mașinii electrice va fi benefic din punct de vedere ecologic. Prin urmare, amprenta de carbon a vehiculelor electrice se calculează pe baza mixului energetic al țărilor în care sunt reîncărcate. În numeroase țări europene, cum ar fi Germania, unde producția de energie electrică din surse regenerabile crește într-un ritm susținut, amprenta de carbon a unei mașini electrice va scădea pe măsură ce ponderea acestor energii în mixul energetic va crește. În schimb, deplasările șoferului unui vehicul cu motor termic vor avea întotdeauna aceeași amprentă de carbon în timp sau indiferent de zona geografică.

În cazul autovehiculelor cu pilă de combustie pe bază de hidrogen, producția de energie electrică se realizează fără emisii în interiorul vehiculului, pornind de la hidrogenul stocat la bord. Producția de hidrogen este cea care poate genera emisii de CO₂ asociate acestui tip de vehicul. Hidrogenul este rar în stare naturală pe Pământ. Până în prezent, cea mai simplă tehnică de producere a acestuia constă în reformarea, prin transformare chimică, a gazului natural pentru a extrage molecula de dihidrogen. Acest proces poate genera emisii de carbon mai mari decât în cazul producerii de energie electrică din surse regenerabile.

Cu toate acestea, există modalități de a produce hidrogen cu emisii reduse de carbon, în special prin electroliza apei: acesta este principiul funcționării bateriilor… „în sens invers”! Electroliza produce molecule de dihidrogen, proces care necesită energie electrică. Dacă această energie electrică este cu emisii reduse de carbon (produsă din energie eoliană, fotovoltaică etc.), atunci vorbim despre „hidrogen verde” – o soluție de viitor pentru a face acest mod de propulsie și mai ecologic!

Electric sau pe hidrogen: de ce nu ambele?

Deși dezvoltarea mașinilor pe hidrogen este mai recentă decât cea a vehiculelor electrice alimentate cu baterii, cele două tehnologii pot oferi abordări complementare, pentru utilizări diferite. În starea actuală a lucrurilor, vehiculele electrice alimentate cu baterii rămân cel mai bun compromis pentru persoanele fizice. Hidrogenul ar putea fi potrivit pentru flotele companiilor sau pentru profesioniști, dar acest lucru presupune dezvoltarea unei infrastructuri de realimentare.

Astfel, prototipul Renault Emblème dispune de un sistem de propulsie electric bi-energie alimentat de o baterie reîncărcabilă, suficientă pentru utilizarea zilnică, și de o pilă de combustibil cu hidrogen pentru călătoriile lungi. Această configurație permite parcurgerea unei distanțe de până la 1 000 km fără reîncărcare electrică, cu doar două alimentări cu hidrogen de câte mai puțin de cinci minute fiecare. Și de a atinge un obiectiv fără precedent de reducere a amprentei de carbon cu 90% față de un Captur cu motor termic din 2019.

Tehnologiile pe bază de hidrogen și cele electrice alimentate de baterii se completează mult mai mult decât se contrazic, iar cel care are de câștigat este șoferul!

* Nici emisii de CO₂, nici substanțe poluante atmosferice reglementate în timpul conducerii, cu excepția pieselor de uzură

**: Autonomie WLTP (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure), ciclu standardizat: 57 % trasee urbane, 25 % trasee extraurbane, 18 % trasee pe autostradă)

*** sursă: ACEA