Защо водородните коли все още не могат да превземат света

Парадоксът на ниската енергийна ефективност.
Основният фундаментален проблем на водородната технология се крие в законите на термодинамиката и общата ефективност по веригата от производството до задвижването на колелата. При традиционните електрически коли на ток процесът е директен. Електричеството от мрежата отива в батерията, а оттам в мотора, като общата ефективност е около седемдесет до осемдесет процента.
При водорода процесът е много по-сложен и преминава през множество трансформации, при всяка от които се губи енергия. Първо, трябва да се използва електричество, за да се произведе водород чрез електролиза на водата. След това този водород трябва да бъде компресиран до огромно налягане или втечнен при екстремно ниски температури, за да бъде транспортиран. Накрая, в самия автомобил, горивната клетка трябва да превърне водорода обратно в електричество, което да задвижи мотора.
В резултат на всички тези стъпки крайната енергийна ефективност пада до едва тридесет процента. Това означава, че за изминаването на едно и също разстояние с водородна кола е необходимо около три пъти повече първично електричество, отколкото за стандартна електрическа кола.
Проблемът с производството и липсата на чист водород.
Противно на общоприетото схващане, водородът в момента не е толкова екологичен, колкото изглежда. Водородът е най-разпространеният елемент във вселената, но на Земята той не съществува в чист вид и трябва да бъде извлечен от други съединения.



Над деветдесет процента от водорода в света днес се произвежда чрез процес, наречен парен реформинг на природен газ или метан. Този метод е изключително евтин, но при него се отделят огромни количества въглероден диоксид в атмосферата. Този тип водород се нарича сив водород. Използването на сив водород в автомобилите на практика обезсмисля екологичната кауза, тъй като замърсяването просто се премества от ауспуха на колата в химическия завод.
За да бъдат колите наистина чисти, те трябва да използват зелен водород, който се получава чрез електролиза на вода, захранвана изцяло от възобновяеми енергийни източници като слънце и вятър.
Проблемът е, че производството на зелен водород в момента е изключително скъпо, енергоемко и съставлява под един процент от световния добив.
Огромната цена на инфраструктурата за зареждане.
Изграждането на мрежа от водородни станции е логистичен и финансов кошмар в сравнение с изграждането на зарядни станции за електромобили. Електрическата мрежа вече съществува навсякъде и поставянето на бърза зарядна станция изисква просто трансформатор и кабел.
Водородът обаче изисква изцяло нова, специализирана инфраструктура. Една-единствена водородна станция струва между един и два милиона евро. Причината за това е, че водородът трябва да се съхранява на място под изключително високо налягане от 350 до 700 бара или в течно състояние при температура от минус 253 градуса по Целзий. Станциите се нуждаят от скъпи компресори, охладителни системи и специални материали, които да издържат на тези условия без течове. Поради липсата на станции потребителите не купуват коли, а поради липсата на коли никой не инвестира в станции, което създава затворен кръг.



Технически предизвикателства при транспортирането и съхранението.
Водородът е най-лекият и най-малкият модел молекула в природата. Това му свойство създава сериозни главоболия на инженерите, тъй като той лесно преминава през най-малките пукнатини и микроскопични пори на материалите. Продължителното съхранение без загуби е почти невъзможно, тъй като той постоянно се изпарява бавно от резервоарите.
Освен това водородът причинява феномен, известен като водородна крехкост на металите. Когато влезе в контакт със стомана или други стандартни метали под високо налягане, водородът прониква в кристалната им решетка и ги прави изключително крехки и податливи на напукване. Това изисква използването на много скъпи композитни материали, като въглеродни влакна и специални полимери, за направата на резервоарите както в автомобилите, така и в цистерните за транспорт.
Високата цена на самите автомобили и консумативи.
Автомобилите с горивни клетки са значително по-скъпи за закупуване от традиционните коли и дори от много електромобили. Сърцето на колата е горивната клетка, в която протича химическата реакция между водорода и кислорода от въздуха. За да се ускори този процес, в клетките се използват редки и изключително скъпи благородни метали, главно платина, която служи за катализатор. Въпреки че инженерите успяха да намалят количеството на използваната платина през последните години, цената на самия модул остава много висока. Освен това цената на самото гориво на станциите остава висока поради скъпата логистика. В момента изминаването на сто километра с водороден автомобил излиза много по-скъпо, отколкото със съвременен дизелов или електрически автомобил.
Бъдещето на технологията.
Всички тези пречки показват, че водородът едва ли ще се превърне в масово гориво за малките градски и семейни леки автомобили, където батериите вече спечелиха технологичната война. Водородът обаче има огромен потенциал и се развива сериозно в друг сектор, а именно тежкотоварния транспорт на дълги разстояния, минната индустрия, корабния и железопътния транспорт. При тежките камиони и автобуси батериите стават твърде тежки и изискват твърде дълго време за зареждане, което прави бързото петминутно зареждане с водород перфектна алтернатива, където високата цена на инфраструктурата може да бъде оправдана от бизнес нуждите.