Napęd wodorowy w autach ciężarowych – czy to przyszłość transportu ciężkiego?

Transport drogowy stoi przed koniecznością ograniczenia emisji, ale w przypadku ciężarówek wybór technologii napędowej jest ograniczony przez jeszcze większą liczbę czynników niż w samochodach osobowych. Wysoka masa przewożonego ładunku i konieczność zapewnienia dużego zasięgu sprawiają, że obok napędów bateryjnych coraz większe zainteresowanie budzi napęd wodorowy w autach ciężarowych. Czy może on stać się jednym z głównych paliw przyszłości dla transportu drogowego?

Wodór jest dziś traktowany przede wszystkim jako potencjalne rozwiązanie dla transportu ciężkiego. Nad rozwojem napędu wodorowego w autach ciężarowych pracują producenci pojazdów, dostawcy technologii, firmy energetyczne i operatorzy infrastruktury. Koncern Toyota poinformował we wrześniu o nawiązaniu szerokiej współpracy w celu rozwoju systemów wodorowych ogniw paliwowych. Oprócz japońskiego koncernu projekt łączy takie firmy jak Volvo Group. Daimler Truck, Bosch, Air Liquide, TotalEnergies, TEAL Mobility i MB Energy.

Dlaczego wodór interesuje producentów ciężarówek?

W przypadku dalekobieżnego transportu ciężkiego znaczenie mają parametry, które niewątpliwie ograniczają zastosowanie niektórych rozwiązań bateryjnych. Ciężarówki pokonują długie trasy, często pracują przez wiele godzin dziennie i muszą przewozić duże ładunki. Dlatego istotne są zasięg, ładowność, czas uzupełniania energii oraz możliwość elastycznego wykorzystania pojazdu. To diametralnie inne uwarunkowania niż w przypadku pojazdów realizujących tzw. dostawy ostatniej mili lub pracujących na budowach. W tych kategoriach elektryfikacja rozwija się w najlepsze. Natomiast w kategorii TIR-ów producenci szukają innych rozwiązań.

Wodorowe ogniwo paliwowe wytwarza energię elektryczną w reakcji wodoru z tlenem. W takim układzie wodór pełni funkcję nośnika energii, a pojazd jest napędzany przez silnik elektryczny. Przy użytkowaniu pojazdu z ogniwem paliwowym nie powstają emisje spalin charakterystyczne dla silnika Diesla – produktem reakcji w ogniwie jest przede wszystkim woda.

Nie oznacza to jednak, że każdy wodór zapewnia taki sam efekt środowiskowy. Znaczenie ma sposób jego produkcji. Rozwój transportu wodorowego jest więc związany nie tylko z konstrukcją ciężarówek, lecz także z dostępnością wodoru odnawialnego oraz całego łańcucha jego dostaw.

Ogniwo paliwowe to nie jedyna droga wykorzystania wodoru

Mówiąc o transporcie wodorowym, nie należy utożsamiać go wyłącznie z ogniwami paliwowymi. Drugim rozwijanym rozwiązaniem jest wodorowy silnik spalinowy. Taka jednostka napędowa działa na zasadzie zbliżonej do tradycyjnego silnika benzynowego czy wysokoprężnego – paliwo jest spalane w komorze spalania, a powstała w ten sposób energia napędza tłoki i wał korbowy. Różnica polega na tym, że zamiast oleju napędowego lub benzyny do silnika dostarczany jest wodór.

W przypadku idealnego spalania wodoru w tlenie produktem reakcji jest przede wszystkim woda (H₂O). W rzeczywistym silniku sytuacja jest jednak bardziej złożona. Powietrze wykorzystywane do spalania zawiera około 78% azotu, dlatego przy wysokiej temperaturze w komorze spalania mogą powstawać tlenki azotu (NOₓ). Oznacza to, że wodorowy silnik spalinowy nie jest automatycznie pojazdem bezemisyjnym w takim samym sensie jak pojazd, w którym ogniwo paliwowe wykorzystuje wodór do produkcji energii elektrycznej. Nie emituje CO₂ pochodzącego ze spalania paliwa węglowodorowego, ale może generować NOₓ i wymagać odpowiedniego układu oczyszczania spalin.

Jedną z zalet tej technologii jest możliwość wykorzystania części doświadczeń i rozwiązań znanych z klasycznych silników spalinowych. Jednak wodór ma inne właściwości fizykochemiczne niż benzyna czy olej napędowy – m.in. bardzo szeroki zakres palności, niską energię zapłonu i wysoką prędkość spalania. Konstrukcja układu wtryskowego, komory spalania oraz systemu sterowania musi więc ograniczać ryzyko niekontrolowanego zapłonu i zapewniać stabilną pracę jednostki.

Dużym wyzwaniem pozostaje także magazynowanie paliwa. Wodór ma niewielką gęstość objętościową, dlatego jego przechowywanie w pojeździe wymaga stosowania zbiorników wysokociśnieniowych albo technologii przechowywania wodoru w postaci ciekłej. Rozwiązania te wpływają na masę, wielkość i koszt całego układu paliwowego. W transporcie ciężkim szczególne znaczenie ma to, aby zbiorniki nie ograniczały ładowności ani zasięgu pojazdu. Kolejnym wyzwaniem jest sprawność energetyczna całego rozwiązania, ponieważ w silniku spalinowym część energii chemicznej wodoru jest tracona w procesie spalania i zamiany energii cieplnej na mechaniczną.

Toyota, Volvo i Daimler Truck rozwijają transport wodorowy

Wodór nie jest już wyłącznie obszarem prac pojedynczych producentów. Toyota, Volvo Group, Daimler Truck, Bosch, Air Liquide, TotalEnergies, TEAL Mobility oraz MB Energy zaprezentowały plan wspólnych działań mających przyspieszyć rozwój transportu wodorowego w Europie.

Szczególną uwagę zwrócono na transport ciężki. Partnerzy wskazują, że rozwój rynku wymaga równoległego działania w kilku obszarach: produkcji pojazdów, dostaw wodoru, infrastruktury tankowania oraz regulacji i systemów wsparcia.

Daimler Truck podał, że jego ciężarówki z ogniwami paliwowymi przejechały już łącznie niemal 600 tys. km. Producent planuje pod koniec 2026 roku rozpocząć przekazywanie klientom pierwszej serii 100 ciężarówek nowej generacji z takim bezemisyjnym napędem. Równolegle rozwijane są pojazdy z wodorowym silnikiem spalinowym, których debiut zaplanowano na 2027 rok.

Volvo Group również rozwija oba kierunki – ciężarówki z ogniwami paliwowymi oraz pojazdy wykorzystujące wodór w silniku spalinowym. Według przedstawionych planów do 2030 roku producent chce oferować oba rodzaje technologii.

Największym wyzwaniem pozostaje infrastruktura

Pojawienie się napędu wodorowego w autach ciężarowych to dopiero pierwszy krok na drodze do upowszechnienia tej technologii. Potrzebna jest sieć stacji, odpowiednie dostawy paliwa oraz cały łańcuch logistyczny – od produkcji wodoru po jego tankowanie.

Dlatego w inicjatywie europejskich firm istotne miejsce zajmują przedsiębiorstwa związane z energetyką i infrastrukturą. Partnerzy pracują nad łańcuchami dostaw zarówno wodoru gazowego, jak i ciekłego. Planowane są również wysokowydajne stacje, które w przyszłości mogłyby obsługiwać nawet 100 ciężarówek dziennie.

Skala infrastruktury ma szczególne znaczenie dla transportu drogowego. Flota ciężarowa nie może funkcjonować efektywnie, jeśli kierowca musi znacząco zmieniać trasę, aby znaleźć punkt tankowania.

Cena wodoru zdecyduje o tempie rozwoju

Technologia musi jednak spełniać nie tylko wymagania techniczne. Dla przedsiębiorstwa transportowego kluczowy pozostaje koszt prowadzenia działalności.

Według modelu rozwoju rynku przedstawionego przez Toyotę i pozostałych partnerów projektu potrzebne są działania prowadzące do obniżenia kosztów zarówno samych ciężarówek, jak i wodoru. Jednym z celów jest osiągnięcie na stacjach ceny paliwa konkurencyjnej wobec oleju napędowego.

W tym kontekście znaczenie – oprócz produkcji seryjnej pojazdów – mają optymalizacja łańcucha dostaw wodoru oraz mechanizmy związane z opłatami za emisję gazów cieplarnianych. Istotne mogą okazać się także ulgi i zwolnienia dotyczące opłat drogowych dla pojazdów zeroemisyjnych.

Przykładem zainteresowania rynku jest niemiecki program finansowania NOW. W ostatnim naborze liczba wniosków przekroczyła dostępny budżet. Firmy przemysłowe ubiegały się o wsparcie budowy ponad 70 wysokowydajnych stacji oraz zakupu 800 ciężarówek.

Niemcy jako poligon dla transportu wodorowego

Niemcy mają ambicję stworzenia warunków do szerokiego wdrażania ciężarówek wodorowych do 2030 roku. Co więcej, model ten ma być przykładem dla innych państw europejskich.

Według przedstawionych założeń rozwój rynku powinien opierać się na trzech podstawowych mechanizmach:

1. Obniżaniu kosztów pojazdów dzięki zachętom oraz produkcji seryjnej.
2. Zmniejszaniu ceny wodoru poprzez rozwój łańcucha dostaw i mechanizmy związane z emisjami.
3. Tworzeniu korzyści eksploatacyjnych dla pojazdów zeroemisyjnych, m.in. poprzez rozwiązania dotyczące opłat drogowych.

Takie podejście pokazuje, że rozwój napędu wodorowego jest uzależniony nie tylko od postępu technicznego. Równie ważne są decyzje dotyczące infrastruktury, energetyki, finansowania oraz regulacji.

Ogniwa paliwowe Toyoty trafią do ciężarówek Scanii

Wczxeśniej w tym miesiącu Toyota poinformowała o planie wyposażenia 40 ciężarówek Scanii w trzecią generację swoich systemów ogniw paliwowych. Pojazdy będą uczestniczyć w programie Scania Pilot Partner, w ramach którego klienci wykorzystujący ciężarówki w codziennej działalności będą mogli testować nowe rozwiązania.

To istotne, ponieważ testy laboratoryjne nie odpowiadają na wszystkie pytania związane z eksploatacją ciężarówki. W rzeczywistych warunkach można sprawdzić m.in. parametry techniczne, efektywność operacyjną oraz całkowity koszt posiadania pojazdu (TCO).

Najnowsza, trzecia generacja systemu ogniw paliwowych Toyoty osiąga 300 kW mocy. Producent podkreśla również jego kompaktową konstrukcję, która pozwala rozważać zastosowanie systemu nie tylko w transporcie ciężkim.

Pierwsze ciężarówki Scanii wyposażone w system Toyoty mają rozpocząć eksploatację na trasach w pierwszym kwartale 2027 roku. Program ma dostarczyć danych pozwalających ocenić, jak technologia zachowuje się podczas codziennej pracy flot transportowych. Widać więc, że Toyota podejmuje praktyczne działania, aby doskonalić swoje wodorowe układy napędowe dedykowane do aut ciężarowych, niezależnie od uczestnictwa w europejskim projekcie rozwoju rynku wodoru.

Napęd wodorowy w autach ciężarowych – czy zastąpi olej napędowy?

Czy napęd wodorowy w autach ciężarowych to przyszłość branży transportowej? Na obecnym etapie trudno mówić o jednej technologii, która zastąpi wszystkie rozwiązania stosowane w przewozach drogowych. Widać jednak, że producenci traktują wodór jako potencjalny element przyszłego miksu napędowego, szczególnie w transporcie ciężkim.

Za sprawą modelu osobowego Toyota Mirai wodór jest obecny w ofercie marki Toyota już od wielu lat. Jednak dziś okazuje się, że japoński producent poważnie myśli o jego rozwoju w kategorii samochodów ciężarowych. Podobne podejście widać w działaniach innych producentów, którzy rozwijają równolegle kilka technologii.

Przyszłość transportu wodorowego będzie zależała przede wszystkim od tego, czy uda się jednocześnie rozwiązać kilka problemów: zbudować odpowiednią sieć tankowania, zapewnić dostęp do wodoru po konkurencyjnej cenie, obniżyć koszt pojazdów i potwierdzić ich ekonomikę w codziennej pracy flot.

Testy 40 ciężarówek Scanii z systemami ogniw paliwowych Toyoty będą jednym z kolejnych etapów zdobywania takich danych. Równolegle Daimler Truck i Volvo Group rozwijają własne rozwiązania, obejmujące zarówno ogniwa paliwowe, jak i wodorowe silniki spalinowe.

Można więc powiedzieć, że wodór jest jednym z kierunków rozwoju transportu drogowego, a szczególnie ciężkiego transportu towarowego. Czy stanie się jego powszechnym paliwem? Odpowiedź będzie zależeć nie tylko od możliwości technicznych, ale również od kosztów, infrastruktury i warunków, w jakich przewoźnicy będą eksploatować swoje floty.

Jeśli interesują Cię napędy alternatywne w transporcie, przeczytaj także nasz wpis o wynikach sprzedaży aut elektrycznych w 1 kwartale 2026 r.

Źródło: Toyota.pl