- Wodór jako paliwo vs samochody elektryczne na baterie: Samochody na ogniwa paliwowe wodorowe (FCEV) oferują szybkie tankowanie (~3–5 minut) i długie zasięgi (~300–400 mil na jednym tankowaniu), porównywalne z samochodami benzynowymi theguardian.com. Jednak obecnie samochody elektryczne na baterie (BEV) cechują się znacznie większą efektywnością energetyczną – zużywają około 3× mniej energii elektrycznej na milę niż FCEV zasilane zielonym wodorem theguardian.com – i mają znacznie bardziej rozbudowaną infrastrukturę ładowania na całym świecie.
- Luka infrastrukturalna: Brak stacji tankowania wodoru pozostaje główną przeszkodą. Na świecie jest tylko około 1 068 stacji wodorowych (stan na 2023 rok) interactanalysis.com (np. ~76 w USA, 105 w Niemczech interactanalysis.com), podczas gdy punktów ładowania samochodów elektrycznych są setki tysięcy. Ten „problem jajka i kury” (mało samochodów, bo mało stacji, i odwrotnie) nadal hamuje upowszechnienie FCEV theguardian.com.
- Wpływ na środowisko: Zarówno FCEV, jak i BEV nie emitują zanieczyszczeń z rury wydechowej podczas jazdy (FCEV emitują jedynie parę wodną). Jednak korzyść klimatyczna wodoru zależy od sposobu jego produkcji: obecnie większość wodoru powstaje z gazu ziemnego (z emisją CO₂) theguardian.com. Zielony wodór (poprzez elektrolizę zasilaną odnawialnie) może wyeliminować te emisje, ale produkcja wystarczającej ilości jest bardzo energochłonna – jazda samochodem na zielony wodór zużywa około 3× więcej energii odnawialnej niż porównywalny BEV theguardian.com.
- Zalety samochodów wodorowych: FCEV mają szybkie tankowanie i brak obaw o zasięg, pracują cicho z płynnym napędem elektrycznym i nie emitują spalin caranddriver.com. Przewożą także lżejsze paliwo na pokładzie niż masywne akumulatory EV, co może być korzystne dla większych pojazdów lub flot pracujących bez przerwy (np. taksówki, ciężarówki), które wymagają minimalnych przestojów theguardian.com. Co ważne, samochody wodorowe nie wymagają zmiany nawyków u konsumentów przyzwyczajonych do stacji benzynowych – tankowanie trwa kilka minut przy dystrybutorze, jak zauważa jeden z analityków: „bez zmiany zachowania… tankujesz w te same kilka minut i jedziesz dalej” radio.wcmu.org.
- Wady samochodów wodorowych: Główne wady to niedostateczna infrastruktura tankowania, wysokie koszty i niższa wydajność. Paliwo wodorowe jest drogie (często 10–17 dolarów za kg w Kalifornii, co odpowiada 5–8,50 dolarów za galon benzyny caranddriver.com), przez co tankowanie FCEV jest droższe niż ładowanie EV (które przy ładowaniu w domu kosztuje równowartość ~1–2 dolarów za galon caranddriver.com). Producenci oferowali nawet darmowe kredyty na paliwo wodorowe (np. o wartości 15 000 dolarów przy zakupie Toyoty Mirai lub Hyundaia Nexo), by zachęcić kupujących caranddriver.com. Same samochody są drogie (sedan Toyota Mirai kosztuje około 50 000 dolarów nawet po uwzględnieniu wysokich dotacji) radio.wcmu.org. Ponadto produkcja, magazynowanie i transport wodoru są skomplikowane – musi być przechowywany pod wysokim ciśnieniem, jest podatny na wycieki, a budowa stacji jest kapitałochłonna i powolna (2–3 lata na otwarcie jednej stacji, z drogimi sprężarkami, zbiornikami i rygorystycznymi wymogami bezpieczeństwa) interactanalysis.com. Wreszcie, straty energii w procesie produkcji wodoru→ogniwo paliwowe oznaczają, że FCEV zużywają z natury więcej energii elektrycznej na milę niż BEV theguardian.com.
- Podział wśród ekspertów – Optymizm kontra sceptycyzm: Najwięksi producenci samochodów są podzieleni co do przyszłości wodoru. Przewodniczący Toyoty Akio Toyoda – od dawna zwolennik wodoru – przewiduje, że BEV mogą osiągnąć jedynie około 30% rynku samochodowego, a wodór i nawet silniki spalinowe nadal będą obecne theguardian.com. CEO BMW Oliver Zipse zgadza się, że same baterie nie zaspokoją wszystkich potrzeb, nazywając wodór „brakującym elementem układanki” dla mobilności neutralnej klimatycznie theguardian.com. Firmy takie jak Toyota, Hyundai i BMW inwestują w pilotażowe modele wodorowe (Toyota Mirai, Hyundai Nexo, prototyp BMW iX5 Hydrogen) theguardian.com. Jean-Michel Billig, CTO ds. wodoru w Stellantis, zachwala 4-minutowe tankowanie i długi zasięg FCEV jako idealne dla flot komercyjnych: „Muszą być na drogach – taksówka, która nie jeździ, traci pieniądze” theguardian.com. Jednak wielu ekspertów z branży energetycznej i motoryzacyjnej nie podziela entuzjazmu tych menedżerów. Elon Musk z Tesli słynnie wyśmiewał ogniwa paliwowe jako „fool cells”, argumentując, że nie ma sensu używać energii elektrycznej do produkcji wodoru, by potem z powrotem zamieniać go w prąd w samochodzie theguardian.com. David Cebon, inżynier z Uniwersytetu Cambridge, zauważa, że nawet przy użyciu najczystszego wodoru „potrzeba około trzykrotnie więcej energii elektrycznej, by wyprodukować wodór do zasilenia samochodu, niż po prostu naładować baterię” theguardian.com, co jest rzeczywistością termodynamiczną, która raczej się nie poprawi. Analityk czystej energii Michael Liebreich, który opracował „drabinę wodorową” klasyfikującą najlepsze zastosowania wodoru, umieszcza samochody wodorowe w „rzędzie zagłady” – najmniej prawdopodobnych, najmniej konkurencyjnych zastosowaniach theguardian.com. „Czy wodór może wyprzedzić baterie w samochodach? Odpowiedź brzmi: nie”, mówi wprost, ostrzegając, że producenci samochodów stawiający na wodór w autach osobowych są „po prostu w błędzie” i czeka ich rozczarowanie theguardian.com.
- Potrzeby w zakresie infrastruktury i dostaw energii: Aby samochody na wodór odniosły sukces, trzeba zbudować rozległą sieć stacji tankowania i zapewnić niezawodne dostawy wodoru praktycznie od zera. Rządy zaczynają to finansować: na przykład USA zatwierdziły program o wartości 8 miliardów dolarów na utworzenie regionalnych centrów czystego wodoru (produkcja i infrastruktura) mdpi.com, a Europa uwzględniła wodór w swoim Zielonym Ładzie, a takie kraje jak Niemcy dotują stacje H₂. Japonia planuje uruchomić 900 stacji wodorowych do 2030 roku w dążeniu do swojej wizji „społeczeństwa wodorowego” radio.wcmu.org. Jednak postęp jest powolny – do 2023 roku w Japonii działało tylko około 161 stacji interactanalysis.com. Na całym świecie istnieje nieco ponad 1 000 stacji H₂ interactanalysis.com, obsługujących kilkadziesiąt tysięcy FCEV, podczas gdy na drogach jeździło ponad 12 milionów samochodów elektrycznych na baterie w 2023 roku (i miliony ładowarek, w tym około 31 000 publicznych punktów ładowania tylko w Wielkiej Brytanii) theguardian.com. Ta dysproporcja podkreśla dylemat jajka i kury: konsumenci nie kupią samochodów na wodór, jeśli nie będą mogli ich łatwo zatankować, a firmy nie chcą budować stacji bez pojazdów, które by z nich korzystały theguardian.com. Rozwój na większą skalę oznacza też produkcję wodoru w dużych ilościach: obecnie większość wodoru dla FCEV w miejscach takich jak Kalifornia powstaje z reformingu gazu ziemnego lub jest dowożona w postaci ciekłej, co jest kosztowne i emisyjne. Przejście na zielony wodór na dużą skalę wymagałoby ogromnych inwestycji w odnawialne źródła energii i elektrolizery. Te wyzwania infrastrukturalne – wysokie koszty kapitałowe, długi czas budowy, rygorystyczne protokoły bezpieczeństwa – oznaczają, że szybka rozbudowa będzie w dużej mierze zależeć od stałych zachęt rządowych i partnerstw publiczno-prywatnych interactanalysis.com.
- Względy środowiskowe: Na drodze zarówno wodorowe FCEV, jak i BEV są pojazdami bezemisyjnymi (ZEV) pod względem emisji z rury wydechowej, co stanowi duży sukces dla jakości powietrza w miastach i celów klimatycznych. Różnica pojawia się wcześniej, w procesie produkcji. Produkcja wodoru może generować znaczne ilości gazów cieplarnianych, chyba że odbywa się poprzez elektrolizę zasilaną odnawialnymi źródłami energii. Obecnie około 95% wodoru to „szary wodór” z gazu ziemnego, którego produkcja uwalnia CO₂ theguardian.com – co sprawia, że samochód wodorowy zasilany szarym H₂ jest pod względem emisji dwutlenku węgla w całym cyklu życia porównywalny z hybrydą benzynową. Niebieski wodór (gaz ziemny z wychwytem CO₂) może nieco ograniczyć emisje, a zielony wodór (rozdzielanie wody za pomocą energii odnawialnej) jest praktycznie bezemisyjny, ale znacznie bardziej energochłonny i obecnie drogi. Dla porównania, emisje BEV pochodzą z produkcji energii elektrycznej; w miarę jak sieci energetyczne stają się czystsze dzięki większemu udziałowi wiatru, słońca i hydro, ślad węglowy ładowania EV stale się zmniejsza. W większości regionów nawet obecny miks energetyczny sprawia, że EV mają znacznie niższą emisję CO₂ na milę niż samochody benzynowe. Jeśli wykorzystasz tę samą farmę słoneczną lub turbinę wiatrową, napędzi ona samochód elektryczny kilka razy dalej, niż gdyby ta energia została zamieniona na wodór dla FCEV theguardian.com. Dodatkowo, ogniwa paliwowe na wodór wymagają niektórych rzadkich materiałów (jak katalizatory platynowe), a produkcja zbiorników wysokociśnieniowych ma swój własny wpływ na środowisko, podczas gdy baterie EV wymagają wydobycia litu, niklu i kobaltu – każda z tych technologii ma wyzwania surowcowe, które naukowcy starają się ograniczać (np. programy recyklingu, alternatywne materiały). Ogólnie rzecz biorąc, efektywność energetyczna przemawia za BEV w transporcie pasażerskim, podczas gdy prawdziwie zielony wodór może być ograniczonym, ale ważnym rozwiązaniem dla sektorów, z którymi BEV sobie nie radzą (transport dalekobieżny, żegluga, przemysł), gdzie baterie są zbyt ciężkie lub niepraktyczne.
- Polityka rządowa i trendy finansowania: Rządy na całym świecie balansują wsparcie zarówno dla elektryfikacji bateryjnej, jak i wodoru, choć wiele z nich zaczęło kierować wodór do określonych nisz. Polityka Unii Europejskiej na przykład postrzega pojazdy bateryjno-elektryczne jako główną drogę dla samochodów osobowych (z faktycznym zakazem sprzedaży nowych samochodów benzynowych/diesla od 2035 roku), jednocześnie finansując infrastrukturę wodorową dla transportu ciężkiego. Niemcy i Francja zbudowały łącznie ponad 200 stacji H₂ dzięki inicjatywom publiczno-prywatnym, a unijne rozporządzenie dotyczące infrastruktury paliw alternatywnych nakazuje budowę stacji wodorowych co 200 km na głównych autostradach do 2030 roku. Japonia była jednym z najbardziej zaawansowanych krajów wodorowych, hojnie subsydiując zakup FCEV i budowę stacji tankowania. Wyznaczyła cele: 40 000 FCEV do 2020 roku oraz 200 000 do 2025 roku radio.wcmu.org (ambicje te nie zostały osiągnięte), a podczas Igrzysk Olimpijskich w Tokio zaprezentowała autobusy i samochody wodorowe jako część krajowej strategii przewodzenia w technologii wodorowej. Korea Południowa również posiada mapę drogową gospodarki wodorowej, a Hyundai jest wspierany przez rządowe plany wprowadzenia dziesiątek tysięcy ciężarówek i samochodów wodorowych na drogi do końca dekady. W Stanach Zjednoczonych wsparcie federalne dla wodoru odżyło wraz z ustawą Infrastructure Investment and Jobs Act z 2021 roku oraz Inflation Reduction Act z 2022 roku – finansując nie tylko centra wodorowe, ale także oferując ulgi podatkowe na produkcję niskoemisyjnego wodoru (do 3 USD/kg za zielony H₂). Kalifornia, gdzie znajduje się prawie cała amerykańska flota samochodów wodorowych, oferuje dotacje stanowe na rozwój stacji H₂ oraz rabaty dla nabywców FCEV, traktując wodór jako uzupełnienie dla pojazdów elektrycznych w realizacji celów zeroemisyjnych. Chiny są bardziej ostrożne wobec samochodów wodorowych, ale inwestują w autobusy i ciężarówki z ogniwami paliwowymi; kilka chińskich miast prowadzi programy pilotażowe i oferuje subsydia dla FCEV, a Chiny były światowym liderem w budowie nowych stacji wodorowych w 2023 roku interactanalysis.com. Na całym świecie publiczne finansowanie badań i rozwoju oraz infrastruktury wodorowej sięga miliardów dolarów, co odzwierciedla postrzegane znaczenie wodoru dla dekarbonizacji sektorów takich jak transport ciężki, przemysł i magazynowanie energii – jednak w przypadku samochodów osobowych polityka coraz częściej faworyzuje BEV, a wodór otrzymuje mniejszą część wsparcia.
- Adopcja rynkowa i perspektywy: A więc, czy samochody na wodór to przyszłość? Na tę chwilę FCEV pozostają malutką niszą na rynku motoryzacyjnym. W Wielkiej Brytanii, na przykład, sprzedano mniej niż 300 samochodów na wodór w ciągu 20 lat, w porównaniu do ponad 1 miliona samochodów elektrycznych typu plug-in na drogach theguardian.com. Globalnie, łączna sprzedaż FCEV od początku istnienia to poniżej 100 000 sztuk radio.wcmu.org, a nawet optymistyczne prognozy przewidują być może kilkaset tysięcy FCEV w użyciu do 2030 roku – podczas gdy roczna sprzedaż EV przekroczyła 10 milionów tylko w 2022 roku. Producenci samochodów ograniczyli lub opóźnili programy aut na wodór (Honda zakończyła produkcję Clarity Fuel Cell w 2021 roku, choć planuje limitowaną serię CR-V FCEV w 2024caranddriver.com; GM i Ford zrezygnowały z planów konsumenckich aut na ogniwa paliwowe już lata temu). Nawet Toyota, największy zwolennik FCEV, przyznała, że samochody na wodór „nie odniosły sukcesu” do tej pory z powodu braku infrastruktury tankowania theguardian.com, i obecnie również mocno inwestuje w elektryki akumulatorowe obok swojego Mirai FCEV. Większość analityków uważa, że samochody elektryczne na baterie zdominują rynek pojazdów osobowych, podczas gdy wodór znajdzie zastosowanie w cięższym transporcie i zastosowaniach specjalistycznych. Międzynarodowa Agencja Energetyczna prognozuje, że wodór (głównie w ciężarówkach/autobusach) może stanowić około 16% energii transportu drogowego do 2050 roku w scenariuszu zerowej emisji netto theguardian.com, co oznacza, że zdecydowana większość samochodów będzie elektryczna lub alternatywna. Kompleksowe badanie z 2023 roku podsumowało konsensus: „samochody na ogniwa paliwowe raczej nie będą konkurować z samochodami elektrycznymi” ze względu na szybki postęp technologii i infrastruktury EV, a pojazdy wodorowe nie zastąpią pojazdów elektrycznych na rynku konsumenckim przynajmniej przed 2050 rokiemmdpi.com. Zamiast tego wodór może pełnić rolę rozwiązania komplementarnego – napędzając ciężarówki dalekobieżne, autobusy lub umożliwiając sezonowe magazynowanie energii – zamiast masowego zastąpienia samochodu rodzinnego. Krótko mówiąc, samochody na wodór stoją przed trudnym wyzwaniem: ich przyszła rola prawdopodobnie będzie ograniczona, chyba że przełomowe innowacje radykalnie obniżą koszty wodoru i luki infrastrukturalne, lub specyficzne zastosowania (gdzie baterie zawodzą) wymuszą ich adopcję. W dającej się przewidzieć przyszłości, samochody elektryczne na baterie zdecydowanie prowadzą jako główny wybór bezemisyjny dla większości kierowców, podczas gdy wodorowe FCEV zajmują mniejszą, strategiczną niszę na rdroga do bardziej ekologicznej przyszłości transportu.
Źródła: Raporty rządowe i branżowe; komentarze ekspertów od producentów samochodów i analityków energetycznych; The Guardian seria o EV theguardian.com; Car and Driver caranddriver.com; International Energy Agency oraz dane Interact Analysis interactanalysis.com, interactanalysis.com; MDPI Energies (2023) mdpi.com; U.S. DOE i krajowe strategie wodorowe mdpi.com, radio.wcmu.org; raporty Reuters i AP reuters.com, foxbusiness.com.
