uwarunkowania wodoryzacji transportu samochodowego w polsce

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
z. 112
Transport
2016
Wojciech Gis, Edward Menes, )+#
Instytut Transportu Samochodowego
UWARUNKOWANIA WODORYZACJI
TRANSPORTU SAMOCHODOWEGO W POLSCE
G'
: maj 2016
Streszczenie: 
! '
prototypowych stacji tankowania zbiorników samochodowych wodorem na wybranej sieci dróg
$ ' $ $
$ w Polsce.
#‰ wodoryzacja, transport, pojazdy
‘;)1Š
Intensywne prace nad wykorzystaniem wodoru w transporcie samochodowym '
'F$ˆ?F
'
! tradycyjnym
silniku, które ulega spaleniu w komorze silnika, albo w ogniwach paliwowych do wytwo
' $  ' #F! ‰
F!F
&
#
! ‰
F
$&! ‰
$
'
‰
'
‹Œš’!‹Œ”’!‹Œ‘’!‹ŒŸ’!‹Œ’$‰
$|?
‰
!
‹Œž’!‹Œ‘’$|?‰
cji wodoru wykorzy '
"
! porównaniu do wyst' ‹š].
112
ˆ (!6-
!|ˆ
Tablica 1.
Emisje gazów cieplarnianych przy produkcji wodoru [2]
kg CO2-eqv/kg H2
Pochodzenie H2
Gaz ziemny (reforming)
11,91
Biomasa (gazyfikacja)
4,8 2
Elektroliza wody (energia wiatru)
0,97 3
¦OŒ‹HG60šœœŒ’!š‹Š & Moreno], 3 [NREL 2004]
ogniw paliwowych w F ‰
chodowego.
2. WODORYZACJA TRANSPORTU SAMOCHODOWEGO
Rozwój technologii wodorowej w transporcie samochodowym ‰
pojazdów bez emisyjnych (pojazdy FCEV (ang. Fuel Cell Electric Vehicle&&! '
# ?
&$
Z
‹š]:
isji substancji zanieczysz !
zmniejszenie importu paliw kopalnych,
'
wyrobów $
%
$
$ np. [2]:
trudna zmiana paradygmatu paliwa kopalne na paradygmat paliwa odnawialne (wodór),
F
‰
ru,
obecne ograniczone ( ' ) wsparcie polityczne technologii
wodorowej wobec samochodowego i koncentracji na pojazdach EV (ang. Electric Vehicle),
brak zaktualizowanej wiedzy na temat nowoczesnej technologii wodorowej.
W fazie przed-komercyjnej rozwoju technologii wodorowej w transporcie samochodo
6šœœ- 300 stacji wodorowych zlokalizowanych
? )6H-)$-
‰
F ‘œœœ ‘œœ ?
$ˆ
'
F'6šœšœ$
F
‰
šœœœ Œœœœ ! ‘œœ $ Œœœœ ?
$ ™ '
F' niec trzeciej dekady XXI wieku. Prognozy te
Uwarunkowania wodoryzacji transportu samochodowego w Polsce
113
? ! ™@6Á
[3].
F?
š-”ce sztuk, podczas gdy, jak ! 6 F ‘000 samochodów
osobowych i 500 autobusów [3].
ˆ 6! ! ?
Œ!žH$Program zatytu
H
>
Programme Hydrogen and Fuel Cell Technology” koordynowany jest przez Nationale
Organisation Wasserstoff – und Brennstoftzellentechnologie; NOW GmbH [3].
)? ! '
¾¾%F
‰
rzystaniem wodoru w transporcie samochodowym [4-9].
ˆ
?
Ÿœ‰
deli samochodów zasilanych ,
'
[3,10].
| ''
! '
‰
šœŒ” $ Hyundai, a na jesieni 2014 r. Toyota. W 2014 r.
- œœ ! šœŒ‘ $ 3500 egzemplarzy [3].
H
F ' ‘œœœ
godzin pracy przy temperaturze 40–80qC [2] (przy stosowaniu silników spalania we
'
‘œœœ # 300 000 km przebiegu)) [15, 2].
Firma *@*0 6
! ? Œœ œœœ
!F 300 000 km [1], [2’$™´
?!?? ‰
niej 200 œœœ ?
[2].
Tankowanie wodorem samochodów osobowych ?
trwa 3-ž
!'
? samochodów elektrycznych (ok. 20-30 minut do kilku godzin) [2]. Tankowanie wodorem autobusów z ogniwami paliwowymi ? šœ
min. [2’$ ?
na jednym
tankowaniu to 500–700 (nawet 900 km) [2’! '‰
chodów elektrycznych klasy premium tj. np. Tesla S (ok. 400 - 500 km). Pojazd wyposa?
!'?´
D”‘?F
temp. nawet -25qC [2].
ˆ, ' ' $Œœ $ Docelowo w 2020 r. cena
?
F‘œ$!
F'Œ žœšœœ—#šœŒœ
Œ ” šœœ— ! a w 2012 roku 1/6 kosztów prototypu
z 2008 r., i šœŒ‘Œ šœšœœ—&$—œ¥
o z kosztów ogniw paliwowych [6]. Cena samochodu z ogniwami
F '! 2025 roku w wyniku rozwoju
produkcji wielkoseryjnej [3].
W Polsce praktycznie brak jest obecnie pojazdów z ogniwami wodorowymi. Brak jest
? ?
$
114
ˆ (!6-
!|ˆ
3;*’1
1
436)
4
)66_4
6.
.*
POLSKI
Rozwój infrastruktury stacji wodorowych jest kluczowym czynnikiem rozwoju technologii
wodorowej w transporcie samochodowym w perspektywie 2050 roku. W marcu 2015 roku
Œ—ž #
$—š6Ÿ”
w Am
&$H žœ¥ #ž &
$ ' ?
‰
! ! ?u [3].
Pomimo strategicznego znaczenia rozwoju infrastruktury stacji tankowania wodoru,
'
! '!
'‰
nia rozwoju sieci tych stacji [3].
'
' ‰
go HIT-to-@ $ 
transportu samochodowego w Polsce” [3].
Opracowana metodyka ma charakter wieloetapowy i w pierwszym odniesieniu dotyczy
fazy przed-komercyjnej (2020 – 2030) wprowadzania wodoryzacji transportu samochodo $
‰
# !? 'F
&
[3]:
Etap I: - ! ‰
F
$
Etap II: - ! F
zlokalizowana przedmiotowe stacje.
Etap III: -? $
Etap IV: - ? wodorem.
Etap V: - F
‰
wej sieci stacji tankowania wodoru na obszarze Polski.
ˆ ? ' ' ”-‘ !
!
!po
'
Œ‘$
% $ % ' $
$ F /: ! 'F
#$ 2&
'?
d '
‰
#$$ '&$ '?
%%'
O ˆ! / # – &!
/! ) #(! (
! ,&! £"! ˆ! $ ˆ
w III etapie lokalizacji stacji tankowania wodoru w rejonach wytypowanych miast lub w
#ˆ!/#– &!/!
) #(!(
!,&!£"!ˆ!
!,
!:&
Uwarunkowania wodoryzacji transportu samochodowego w Polsce
115
'?
odcinkach dróg prowad
'‰
?
?!?'
?F
‰
'
'
transportowej, w tym w rela 'H [3].
Kryteria lokalizacyjne stacji tankowania wodoru wyspecyfikowane w etapach I – III
$/
?
!
$
!
-# ?‰
&! ! ! ?‰
' ''‰
# %Á&$ ˆ F #Á&! '? !
'
'
miastach lub rejonach miast wytypowanych
%-%%%$ˆ '
[3]:
??
!
‰
kich,
'
'
w !
”œœ
-otwieranych.
? '
' [3]: 1 - , 2 - Warszawa, 3 - , 4 - Szczecin, 5 - rejon 9, 6 - rejon Trójmiasta, 7 - )#, 8 - rejon Katowic, 9 – Kraków
(rys. 1 i 2).
Rys. 1. Mapa Polski z zaznaczonymi rejonami proponowanej lokalizacji publicznych stacji tankowania wodoru i z ich budowy (od nr 1 do 9) [3]
116
ˆ (!6-
!|ˆ
Rys. 2$
'
šœ”œ$'
#
Œ‘œ
!?
‰
&
”œœ#?
? tankowania ‰
nich stacjach) [3]
4. PODSUMOWANIE
Rozwój technologii wodorowej w transporcie samochodowym w krajach UE jest rekomendowany m.in. w Dyrektywie Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/94/UE [11] z dnia
šš "
šœŒž $ ˆ sów przedmiotowej Dyrektywy zalecane jest, aby
'
F ! ? ‰
' $
Š'
F '
! )6H-T.
W efekcie weryfikacji w warunkach polskich, opracowanej oryginalnej metody okre
'
tankowania wodoru w Polsce, w fazie przed-komercyjnej
'! ! '
?F ' ' ‰
'
cych nasz kraj w relacjach z innymi krajami UE.
ˆ
?!
'!?-komercyjna faza roz ' šœšœ – 2030, a jej
?' latach 2040 – 2050.
W fazie przed- !
F
‰
rze z ?
O
! $
ˆ # šœžœ – 2050) w kraju powinno funkcjonowaF ‰
šœœ – Ÿœœ Ÿœœ tys.
Uwarunkowania wodoryzacji transportu samochodowego w Polsce
117
i 2 mln samochodów osobowych, 500 – 1000 autobusów i 100 tys. – 300 tys. samochodów
'$
ˆ komercyjnego rozwoju technologii
'!
F$
partnerstwo publiczno – !?
? $
'
watorstwo wprowadzania technologii wodorowej w transporcie, nale? F! ? F ' w $
G ' F ' nent wzrostu
$
Bibliografia
1. ACAL Energy 2013 http://www.acalenergy.co.uk/news/release/acal-energy-system-breaks-the-10000hour-endurance-barrier/en
2. Wallmark C., Schaap G., Mohseni F.(2015).Infrastruktura wodorowa dla transportu. Fakty i plan koncepcyjny dla Szwecji. SWECO.
3. ( ˆ$! -
6$! ˆ |$ $ (2015). samochodowego w Polsce. Instytut Transportu Samochodowego, Warszawa, listopad 2015.
4. UK Hydrogen Energy Strategic Framework – Analysis, ww.dti.gov.uk/energy/sepn/hydrogen.
5. Dunwoody E. (2011). Hydrogen and renewables in California, November 2011.
6. Hirose K. (2015). Toyota’s Approach to Sustainability Mobility and Fuel Cell Vehicle Development,
Toyota Motor Corporation, 2013.
7. Pier-Etienne F.: Fuel Cell and Hydrogen Sector on the road to markets: Key issue and early take aways,
November 2011.
8. Byung K.A. (2011). Development of Fuel Cell Electric Vehicle in Hyundai Motor, Hyundai Motor
Group, November 2011.
9. Karlson T. (2013). Hydrogen and Fuel Cell in Canada County Update, 20 IPHE Steering Committee
Meeting City of Fukuoka, Japan November 20-21, 2013.
10. European Union Hydrogen Highway. (2015), http:hydrogencarsnow.com/eu-hydrogen-highway.htm.
11. Š
6 GšœŒž “ž C6šš"
šœŒž$ sprawie rozwoju
infrastruktury paliw alternatywnych
12. Fuel Cell Handbook (Fifth Edition), National Energy Technology Laboratory, Morgentown, West Virginia 26507-0880, U.S. Department of Energy 2000.
13. Fuel Cell Handbook (Seventh Edition), National Energy Technology Laboratory, Morgentown, West
Virginia 26507-0880, U.S. Department of Energy 2004.
14. O’Hayre R., Suk-Won Cha, Colella W.: Fuel Cell Fundamentals, New York, Wiley 2006.
15. Sury|$Oˆ !ˆH)!ˆšœœ—$
16. www.energy.gov/eere/fuelcells/types-fuel-cells
17. www.ogniwa–paliwowe.com
CIRCUMSTANCES FOR HYDROGENIZATION OF ROAD TRANSPORT IN POLAND
Summary: The essential objective of the paper is to identify the initial locations of the prototype hydrogen
car refuelling stations along the selected road network in Poland. The study undertaken is of a pioneering
character in Poland. It includes within its scope technical conditions and economic ones for development
of the hydrogenization of transport in Poland.
Keywords: hydrogenization, transport, vehicles