Pohon autobusů a vlaků na H2

Vodík si na celém světě získává na oblibě jako zdroj paliva pro lokální dopravní sítě. Společnost Linde Hydrogen je se svými průkopnickými koncepty tankovacích stanic, inovativními technologiemi a průlomovými projekty na čele tohoto vývoje.

  • Použití vodíku jako paliva pro lokální dopravu může omezit škodlivé emise narušující ozón a zvýšit kvalitu ovzduší v obydlených oblastech
  • Společnost Linde Hydrogen FuelTech pokračuje v budování infrastruktury pro tankování H2 pro autobusy a vlaky na celém světě
  • Protože společnost Linde pokrývá svými aktivitami celý vodíkový hodnotový řetězec, drží přední postavení i v oblasti tankování H2 a všeobecně je známá svými výkonnými technologie pro tankování vozidel s palivovými články. Kromě toho přichází se stále novými koncepcemi pro zelený vodík.

V Evropě jsme svědky zpřísňování pravidel. Podle legislativy Evropské unie musí mít od roku 2021 45 procent všech nových autobusů nulové emise. Toto číslo se má pak od roku 2025 zvýšit na 65 procent. Jedná se o součást plánu na boj se změnou klimatu, který počítá s poklesem emisí CO2 vyprodukovaných autobusy a nákladními vozidly o 30 procent do roku 2030. Přísná legislativa přinese zlepšení kvality ovzduší pro obyvatele evropských měst. Vozidla s palivovými články, která jsou poháněna vodíkem, mohou přinést zlepšení na dvou frontách – přispět k lepšímu ovzduší a zmírnit klimatické problémy. Koneckonců, jedinou látkou, která vychází z výfuku vozidla s palivovými články, je voda. Japonsko si brzy uvědomilo přednosti H2 dopravy a v budování své H2 infrastruktury má před Evropou náskok. Krok, který pravděpodobně urychlila skutečnost, že se Japonsko, podobně jako několik dalších asijských zemí, potýká v mnoha svých hustě obydlených aglomeracích s vážnými problémy se smogem. Japonsko se stalo jednou prvních zemí na světě, které v roce 2017 představily národní vodíkovou strategii. A stanovilo si v ní ambiciózní cíle: Do roku 2030 chce Japonsko vybudovat dodavatelský řetězec H2, který vyprodukuje 300 000 tun vodíku, a rozšířit dostupnost H2 dopravy. Plán například počítá, že do roku 2030 se bude na silnicích prohánět 800 000 vozidel s palivovými články a 1 200 autobusů s palivovými články. I další světové regiony investují do opatření na rozšíření H2, rozvíjejí konkrétní vodíkové projekty a pracují na výstavbě infrastruktur šetrných k životnímu prostředí.

Hydrogen Fueling Station for buses in Wiesbaden, Germany: 300 kilograms of H2 can be provided in eight hours – enough for eight fuel cell buses.
Tankovací stanice na vodík pro autobusy ve Wiesbadenu, Německo

H2 je součástí DNA Linde

Lokální doprava (nebo veřejná doprava) patří mezi důležité oblasti použití vodíku a společnost Linde je zapojena do řady projektů, které posunují vývoj v tomto segmentu do dalších fází. Společnost stála u zrodu mnoha nadějných technologií a podílí se hned na několika revolučních projektech. „Společnost Linde je nyní již dvacet let motorem rozvoje vodíkové technologie a podílela se na úspěšném zavedení vodíku do sektoru dopravy,“ vysvětluje Thomas Schaefer, manažer pro marketing a rozvoj trhu ve společnosti Linde Hydrogen FuelTech. Četné spolupráce mezi partnery z různých průmyslových odvětví dokázaly transformovat vizi na řešení připravená k použití v reálném světě a výsledkem toho bylo zapojení H2 do každodenního života na mnoha různých místech naší planety. Například v Emeryville v Kalifornii začala už v roce 2011 fungovat tankovací stanice na vodík pro autobusy provozovaná společností AC Transit. „To bylo poprvé, kdy se ve Spojených státech začala k tankování autobusů používat technologie iontového kompresoru od společnosti Linde. Toto zařízení dokáže každý den natankovat do dvanácti autobusů 30 kilogramů H2,“ dodává Schaefer.

Hydrogen Fueling Station in Bolzano, Italy
Hydrogen Fueling Station in Bolzano, Italy: The hydrogen is produced by electrolysis powered by energy from certifiable renewable sources for zero emissions from source to service.

Flotila vodíkových autobusů: Projekt primárního významu v Bolzanu

Obyvatelé jižního Tyrolska se již několik let na vlastní kůži seznamují s budoucností dopravy. V hlavním městě jižního Tyrolska, Bolzanu, je pět z 96 městských autobusů poháněno vodíkem. Dalších dvanáct autobusů bude do flotily H2 zařazeno do konce roku 2020, případně na začátku roku 2021. „Vodíkové palivo je atraktivní alternativou místní dopravy“, uvádí odborník společnosti Linde Schaefer. „Tankování tohoto paliva je rychlé a vozidla s pohonem na vodík mají dlouhý dojezd – i při nízkých teplotách v zimě. Tankovací stanice na vodík mají také relativně nízkou spotřebu elektrické energie. Kromě toho je flotilové použití – vzhledem k charakteru použití – pro pohon na vodík ideální. Autobusy, vlaky a v některých případech i nákladní automobily se používají v nepřetržitém provozu, vždy se ale vrací na základnu. Takže v prvním kroku výstavby má veřejná doprava výrazně nižší nároky na infrastrukturu tankovacích stanic než osobní automobily. Četnost tankování na každé stanici je v důsledku toho relativně vysoká, což urychluje návratnost investice do infrastruktury,“ pokračuje odborník ze společnosti Linde. Dieter Theiner, prezident Institutu inovativních technologií (IIT) vidí ještě další přínosy: „Elektrické autobusy s pohonem na vodík mají rovněž velký ohlas mezi řidiči a cestujícími. Nabízejí totiž mnohem plynulejší a klidnější jízdu, protože eliminují vibrace a hluk od motoru. Jejich největší výhodou je pochopitelně to, že zlepšují kvalitu ovzduší, a tím přispívají k vyšší kvalitě života obecně, protože s nimi mizí škodlivé emise a zamoření hlukem. Za zmínku také stojí skutečnost, že jsou díky spolehlivosti použitých technologií vhodné ke každodennímu použití v dvousměnném provozu.“ IIT od roku 2013 spravuje vodíkové centrum v Bolzanu a nese odpovědnost jak za výrobu vodíku, tak za provoz tankovací stanice. V Bolzanu vozidla najedou denně kolem 200 kilometrů a každý večer se vrací na základnu, kde si během několika málo minut doplní palivo. K tankování slouží několik iontových kompresorů od společnosti Linde. Každý z nich stlačí H2 v plynné fázi tlakem 350 barů v případě autobusů, nebo tlakem 700 barů v případě osobních automobilů. Tato kombinovaná tankovací stanice pro autobusy/automobily dokáže obsloužit až 15 autobusů a velký počet osobních automobilů. A k tomu všemu má navíc stanice nulovou uhlíkovou stopu: Vodík vyrábí s použitím tří elektrolyzérů s použitím energie z certifikovatelných obnovitelných zdrojů s nulovými emisemi – od suroviny až po službu samotnou.

Kapalný vodík pro Asii

Pokrok v budování vodíkové infrastruktury určené pro lokální dopravní sítě je obdobně rychlý i na druhé straně zeměkoule, v Asii. Automobilky Hyundai a Toyota vyrábějí autobusy a nákladní vozidla s palivovými články. „Společnost Linde nedávno v Malajsii vybudovala první tankovací stanici na H2 v jihovýchodní Asii. Toto zařízení slouží pro potřeby flotily místních autobusů a jeho součástí je integrovaná výroba vodíku metodou elektrolýzy,“ doplňuje Schaefer. Do provozu byla uvedena také tankovací stanice v Šanghaji v Číně, která je zdrojem H2 pro mikrobusy, nákladní automobily a osobní vozy. V Japonsku se vodíková infrastruktura nachází již v pokročilé fázi výstavby, protože tamní vláda už nějakou dobu implementuje svou základní vodíkovou strategii. Země se tak stala globálním průkopníkem, pokud jde o plošné rozšíření H2 dopravy. Schaefer upozorňuje zejména na tankovací stanici na vodík pro autobusy v Tokiu, která zahájila svůj provoz v lednu 2020. Zařízení vybavené inovativním a mimořádně výkonným kryogenním čerpadlem CP90/100 značky Linde dokáže každou hodinu natankovat až 100 kilogramů H2 s přívodním tlakem pouhých 2 barů – to jsou dostatečné parametry pro obsluhu 30 autobusů s palivovými články denně. Jednou z klíčových předností této tankovací stanice v Japonsku je možnost uskladnění H2 v kapalné podobě přímo na místě a jeho následná účinná přeměna na stlačený H2 v plynné formě s použitím technologie kryogenního čerpadla Linde. Kapalný vodík (LH2) je bonusem s vysokou přidanou hodnotou: „LH2 má vyšší energetickou hustotu. To znamená, že na malé ploše je možné uskladnit mnohem více vodíku. To je obrovská výhoda ve velkoměstech, jako je Tokio, s vysokými cenami půdy,“ vysvětluje Schaefer. Výrazně efektivnější je také velkoobjemová přeprava kapalného vodíku. „V budoucnosti se budou muset tankovací stanice rozšířit tak, aby dokázaly uspokojit vysokou poptávku po H2. Budou muset obsloužit mnohem více velkých vozidel, například nákladních vozů. A to vše s vysokou mírou spolehlivosti a efektivity,“ pokračuje a ihned dodává další přednost vodíku: „K rychlému rozvoji tohoto trhu je potřeba, aby se snížily náklady ve střednědobém horizontu. V případě tankovacích stanic na vodík to znamená, že potřebujeme věci standardizovat. Jinými slovy řečeno, trh s autobusy, nákladními vozidly a vlaky potřebuje stejné standardy, celosvětově platné protokoly pro tankování, které existují pro automobily. V těch se musí definovat faktory, jako jsou tlak a teplota, při kterých je možné H2 tankovat.“ Vodík nabízí skvělé příležitosti – a to nejen pro autobusy. Výhody čekají také na komerční vozidla. Stejně jako autobusy jezdí vozidla na svoz odpadu, zametače ulic a jiné specializované vozy po naplánovaných trasách a obvykle jsou obsluhovány na centrální plnicí stanici. Všechny tyto faktory usnadňují vybudování vodíkových infrastruktur ve městech.

Hydrogen fueling station for buses in Tokyo, Japan
Tankovací stanice na H2 pro autobusy v Tokiu, Japonsko: Vodík se zde skladuje v kapalné formě (LH2), protože má větší energetickou hustotu. LH2 se následně s použitím kryogenního čerpadla Linde efektivním procesem přemění na stlačený H2 v plynné fázi.
IC 90 compressor hydrogen refueling station for buses
Srdcem každé tankovací stanice na H2 jsou naše technologie stlačení. Iontovou technologii používáme ke stlačení plynného H2 tlakem o velikosti až 100 MPa a kryogenní čerpadlo spolehlivě dodává vodík v kapalné podobě, který je v této formě připraven k tankování.

Zelený H2 pro autobusové stanice

Kromě potřeby čerpací sítě a technických norem patří mezi zásadní otázky spojené s H2 dopravou nepochybně ekologické způsoby produkce vodíku. Navíc k již uvedeným projektům Schaefer uvádí seznam úspěšných kroků, které již v této oblasti byly podniknuty: „Tankovací stanice na H2 pro autobusy v německém Wiesbadenu bude brzy zásobována zeleným vodíkem z projektu energetického parku v Mohuči. Toto zařízení dokáže obsloužit až osm autobusů,“ říká Schaefer. Před několika měsíci byla v Kolíně nad Rýnem do provozu uvedena tankovací stanice na vodík pro největší flotilu autobusů na H2 v Evropě. Zařízení dokáže každý den doplnit palivo až do 20 vozidel. Dalším takovým průkopnickým projektem je tankovací stanice pro autobusy ve skotském Aberdeenu. Tato stanice se nachází na menším pozemku a je začleněna do místní infrastruktury. Dokáže vyprodukovat až 360 kilogramů vodíku za den – to stačí k natankování více než 15 autobusů. Vodík pro tuto stanici pochází z obnovitelných zdrojů. Společnost Linde již vybudovala na celém světě více než 190 tankovacích stanic na H2, například ve Stuttgartu, Hamburgu a Kolíně nad Rýnem (Německo), Milánu (Itálie) nebo San Franciscu (Spojené státy). Když je tedy řeč o udržitelné produkci H2, patří i zde společnost Linde k těm, kteří určují směr, a – prostřednictvím společného podniku ITM Linde Electrolysis – je na špici technologického vývoje elektrolýzy.

Vodík pro vlaky

Odborníci na dopravu se kromě autobusů s palivovými články v rostoucí míře soustředí také na vlaky. „Přínosy jsou zřejmé. Vlaky jezdí dlouhé, plánovatelné trasy a jsou již součástí rozsáhlé dopravní sítě. Ještě důležitější ale je, že například v Německu je elektrifikováno jen asi 50 procent železniční sítě,“ vysvětluje Schaefer. Vodík by proto mohl být alternativní pohonnou technologií, zejména pro dieselové lokomotivy s velmi zápornými klimatickými body. A první úspěšný příběh z praxe již byl napsán: vlak Coradia iLint, který vyrábí společnost Alstom. Jedná se o první vlak pro osobní dopravu, který bude poháněn palivovými články a H2. Vlak neprodukuje žádné emise, pouze páru, a je také mimořádně tichý. Coradia iLint byl představen na veletrhu Innotrans v roce 2016. Vlak v rámci 18měsíčního zkušebního provozu jezdil na regionální trati a tento test úspěšně dokončil v únoru 2020. Společnost Linde plní v tomto celosvětově uznávaném, inovativním projektu klíčovou úlohu: „V srpnu 2020 jsme začali s výstavbou tankovací stanice na vodík pro dvanáct vlaků Coradia iLint v německém Bremervörde. Stanice by měla zahájit svou činnost v polovině roku 2021,“ potvrzuje Schaefer. S kapacitou asi 1 600 kilogramů vodíku denně je to jedna z nominálně největších tankovacích stanic na vodík na světě.

The Coradia iLint manufactured by Alstom
Coradia iLint vyráběný společností Alstom je prvním vlakem pro osobní dopravu s pohonem na palivové články a H2.
Vodík je atraktivním palivem pro lokální dopravní obslužnost, protože flotily autobusů a vlaků se po službě vždy vrací na základnu, takže na začátku není potřeba budovat rozsáhlou čerpací síť.

Výhody H2 oproti motorové naftě

ankovací stanice na H2 v Bremervörde je základním předpokladem pro komerční provoz vodíkových vlaků s nulovými emisemi v síti veřejné dopravy Elbe-Weser. Počínaje rokem 2022 začne tato stanice s non-stop provozem každý den a podle potřeby doplňovat palivo do čtrnácti regionálních vlaků od společnosti Alstom s pohonem na vodík. S dojezdem asi 1 000 kilometrů dokážou vlaky s několika vozovými jednotkami síti obsloužit celou síť provozovanou dopravní společností Verkehrsbetriebe Elbe-Weser GmbH (evb) po celý den na jednu nádrž. Do zkušebního provozu v běžné osobní přepravě v jižním Rakousku nasadily vlak Coradia iLint také Rakouské spolkové dráhy (ÖBB). Do vodíkových vlaků je pak připravena investovat také Zillertalská železnice v Rakousku. Používání vodíku jako paliva pro pohon vlaků bude mít jednoznačně pozitivní dopad na životní prostředí, protože jeden kilogram H2 nahradí asi 4,5 litru motorové nafty. Vlaky rovněž spotřebují asi o třetinu méně energie než vlaky s pohonem na motorovou naftu. Dokonce i náklady na údržbu jsou asi o deset procent nižší ve srovnání s obdobnými vlaky s pohonem na motorovou naftu. Ve spojení s vlakovými stanice se přitom nabízí další možné synergické efekty při zapojení dalších forem místní dopravy. Vodíkové tankovací stanice pro vlaky by například mohly sloužit k tankování autobusů a dalších vozidel městských služeb, a tím zvýšit využití svých kapacit. Město Bremervörde je pozitivně nakloněno konceptu H2. Stanice byla navržena tak, aby ji bylo možné snadno rozšířit o produkci vodíku přímo na místě s použitím elektrolýzy a obnovitelné energie. Jedná se zkrátka o řešení, které je zárukou kontinuálního rozvoje zeleného H2.

Hledáte partnera, který vám pomůže rychle dovést vaše vodíkové projekty k úspěchu?


 

Tankovací stanice na H2 na celém světě

Hydrogen fueling station for buses in Bolzano, Italy.

Bolzano, Itálie

Pět z 96 městských autobusů v italském Bolzanu má vodíkový pohon. Vozidla s palivovými články každý den ujedou 200 kilometrů a potom se vrací na stanici k doplnění paliva. Vodík se vyrábí elektrolýzou s použitím energie z certifikovatelných obnovitelných zdrojů s nulovými emisemi – od suroviny až po službu samotnou.
Hydrogen fueling station for buses in Wiesbaden, Germany

Wiesbaden, Německo

Závod na výrobu plynného paliva s použitím elektrické energie nedaleko Mohuče zásobuje tankovací stanici na H2 pro autobusy ve Wiesbadenu zeleným vodíkem. Za osm hodin dokáže vyrobit 300 kilogramů H2 – to je dost pro osm autobusů s palivovými články.
H2 fueling station for buses in Tokyo, Japan

Tokio, Japonsko

Tankovací stanice na H2 pro autobusy zahájila svou činnost v lednu 2020. Vodík se zde skladuje v kapalné formě (LH2), protože má větší energetickou hustotu. LH2 se následně s použitím kryogenního čerpadla Linde efektivním procesem přemění na stlačený H2 v plynné fázi. Každou hodinu je možné natankovat až 100 kilogramů vodíku – to je dost pro 30 autobusů s palivovými články každý den.
H2 fueling station for buses in Aberdeen, Scotland

Aberdeen, Skotsko

Tankovací stanice na H2 pro autobusy v Aberdeenu se rozkládá na menším pozemku, takže se ji podařilo hladce začlenit do místní infrastruktury. Zařízení dokáže vyrobit až 360 kilogramů vodíku každý den; to je dost paliva pro více než 15 autobusů. Vyrábí se zde zelený vodík, protože k jeho výrobě se používá elektrolýza a obnovitelná energie.
H2 fueling station for buses in Sarawak, Malaysia

Sarawak, Malajsie

Tankovací stanice na H2 pro flotilu autobusů městské dopravy je první takovou stanicí v jihovýchodní Asii. Součástí stanice je lokální elektrolytická jednotka na výrobu zeleného vodíku. Kontejnerová podoba stanice je mimořádně kompaktní.

Tankovací stanice na H2 na celém světě

Bolzano, Itálie

Hydrogen fueling station for buses in Bolzano, Italy.
Pět z 96 městských autobusů v italském Bolzanu má vodíkový pohon. Vozidla s palivovými články každý den ujedou 200 kilometrů a potom se vrací na stanici k doplnění paliva. Vodík se vyrábí elektrolýzou s použitím energie z certifikovatelných obnovitelných zdrojů s nulovými emisemi – od suroviny až po službu samotnou.

Wiesbaden, Německo

Hydrogen fueling station for buses in Wiesbaden, Germany
Závod na výrobu plynného paliva s použitím elektrické energie nedaleko Mohuče zásobuje tankovací stanici na H2 pro autobusy ve Wiesbadenu zeleným vodíkem. Za osm hodin dokáže vyrobit 300 kilogramů H2 – to je dost pro osm autobusů s palivovými články.

Tokio, Japonsko

H2 fueling station for buses in Tokyo, Japan
Tankovací stanice na H2 pro autobusy zahájila svou činnost v lednu 2020. Vodík se zde skladuje v kapalné formě (LH2), protože má větší energetickou hustotu. LH2 se následně s použitím kryogenního čerpadla Linde efektivním procesem přemění na stlačený H2 v plynné fázi. Každou hodinu je možné natankovat až 100 kilogramů vodíku – to je dost pro 30 autobusů s palivovými články každý den.

Aberdeen, Skotsko

H2 fueling station for buses in Aberdeen, Scotland
Tankovací stanice na H2 pro autobusy v Aberdeenu se rozkládá na menším pozemku, takže se ji podařilo hladce začlenit do místní infrastruktury. Zařízení dokáže vyrobit až 360 kilogramů vodíku každý den; to je dost paliva pro více než 15 autobusů. Vyrábí se zde zelený vodík, protože k jeho výrobě se používá elektrolýza a obnovitelná energie.

Sarawak, Malajsie

H2 fueling station for buses in Sarawak, Malaysia
Tankovací stanice na H2 pro flotilu autobusů městské dopravy je první takovou stanicí v jihovýchodní Asii. Součástí stanice je lokální elektrolytická jednotka na výrobu zeleného vodíku. Kontejnerová podoba stanice je mimořádně kompaktní.