Prieš trejetą metų Tokijo automobilių parodoje, po vandenilinio prototipo "FCX Concept" pristatymo, vienas kompanijos "Honda" kompanijos viceprezidentų buvo užverstas klausimų lavina, ar toks aparatas yra panacėja senkant naftos ištekliams? Atsakymas buvo neįprastai tiesmukas ir sąžiningas: "Nežinau." Nepaisant to, "Honda" koncepcinę mašiną pavertė serijiniu automobiliu.

Eksperimentų maratonas

Per porą vėlesnių metų "Honda" išleido įspūdingas sumas vandenilinėms technologijoms tobulinti. Kokių tai davė vaisių, Skandinavijos ir Baltijos šalių žurnalistai galėjo įsitikinti Estijoje, Saaremos saloje. Į čia surengtą pristatymą buvo atgabenti du "Honda FCX Clarity" modeliai – vieninteliai egzemplioriai Europoje.

Vandenilį – itin degias ir lakias dujas – mokslininkai vadina labiausiai visatoje paplitusiu cheminiu elementu, galinčiu išspręsti iš esmės visas fundamentalias energetikos problemas. Kaip? Atsakymo į šį klausimą didžiausių pasaulio automobilių gamybos koncernų inžinieriai intensyviai ieško maždaug dvidešimt pastarųjų metų. Tiksliau, tada buvo atnaujnti moksliniai tyrimai, prasidėję dar 1839-aisiais. Anuomet britų mokslininkas Viljamas Grovsas, atlikdamas elektrolizės eksperimentus vandenyje, pamėgino sukelti priešingą reakciją tai, kuri vyksta per vandenį leidžiant elektros srovę. Tuo metu vanduo skyla į vandenilį ir deguonį, todėl, logiškai mąstant, sujungus vandenilį su deguonimi, turėtų gimti vanduo ir elektra.

Įrenginys, kuriame Grovsui pavyko sukelti tokią reakciją, buvo pavadintas dujine baterija. Prabėgus daugiau nei šimtmečiui, jos veikimo principą prisiminė ir pradėjo tobulinti Rusijos, JAV, Japonijos ir kai kurių Europos šalių mokslininkai. Šeštojo dešimtmečio viduryje pirmųjų modernių kuro elementų patentus įsigijo amerikiečiai ir pritaikė NASA poreikiams. Miniatiūrinės elektrocheminės jėgainės, kuriose, vandenilį jungiant su deguonimi, gaunama elektra, energija aprūpino kosminius laivus "Gemini", "Apollon", vėliau – ir "Space Shuttle".

Automobilių gamintojai šiomis technologijomis susidomėjo gerokai vėliau. Didžiosiose transporto parodose buvo pristatyta pustuzinis koncepcinų vandenilinių ratuočių. Keliuose Senojo žemyno didmiesčiuose, taip pat Japonijoje ir JAV Kalifornijos valstijoje pradėti ilgalaikiai tokių mašinų bandymai.

Šių eksperimentų rezultatus vadinamosios vandenilinės visuomenės kūrėjai dabar vadina bauginamai gerais. Deja, nepaisant ambicingų planų sukelti perversmą transporto pasaulyje, vandeniliniai automobiliai tebėra egzotika. Estijoje demonstruoti du "Honda FCX Clarity" modeliai net nežada tapti kasdieniais kelionių instrumentais. "Honda" atstovų teigimu, masiškai naudoti tinkami geriausiu atveju bus 5-osios kartos FCX automobiliai, pasirodysiantys ne anksčiau kaip 2014-aisiais.

Japonų pergalės

Jei visgi vandenilinis proveržis įvyks, būtent "Honda" turėtų daugiausia laimėti iš šios revoliucijos. Skirtingai nei kolegos kitose kompanijose, jie nesistengė kuro elementus įmontuoti į kurį nors egzistuojantį modelį, o maždaug 1998-aisiais ėmėsi konstruoti visiškai naują. Tarpinis šio projekto finišas – 2003-ieji, kai buvo pradėtas eksploatuoti pirmasis "Honda FCX" modelis. Nedidelis hečbekas turėjo 60 kW (82 AG) elektros variklį ir vienu įkvėpimu galėjo nuriedėti maždaug 260 km. Po poros metų patobulinta šio aparato modifikacija su 80 kW (109 AG) varikliu, galinti pilnais vandenilio rezervuarais įveikti 330 km kelią, buvo pasiūlyta privatiems klientams.

2007-aisiais "Honda" pakvietė išbandyti kosminį laivą primenantį modelį "FCX Concept", kuris po metų buvo pakrikštytas "FCX Clarity" ir su minimaliais pakeitimais pradėtas gaminti serijiniu būdu. Per dvejus metus nuo konvejerio nuriedėjo 200 futuristinio dizaino vandenilinių sedanų. Tik du jų rieda Europos keliais ir verčia aikčioti visus, kuriems nusišypso laimė išbandyti efektingą mašiną.

"FCX Clarity" iš tiesų pateisina visus lūkesčius, kokių tik gali sukelti ateities transporto priemone vadinamas automobilis. Beveik 5 m ilgio (tarpuašis – 2800 mm) keturvietis sedanas turi pavydėtinai erdvų saloną, kokybišką interjero apdailą ir nepriekaištingą ergonomiką. Vandenilinės mašinos valdymas iš esmės nesiskiria nuo panašaus dydžio etaloniniais laikomų premium klasės modelių.

"FCX Clarity" ratus sukantis 134 AG pajėgumo, 256 Nm maksimalaus sukimo momento elektros variklis važiuojant maksimaliu 160 km/val. greičiu skleidžia ne ką daugiau triukšmo nei tefloninis skalbinių lygintuvas. Cheminė reakcija vyksta visiškoje tyloje, jai vykstant nejaučiama jokios vibracijos. Svarbiausia, kad važiuodamas automobilis visiškai neteršia aplinkos – vienintelis degimo produktas yra paprasti vandens garai. Atkreiptinas dėmesys, kad jei pirmieji koncepciniai modeliai su kuro elementais buvo pritaikyti tik šilto klimato šalims, tai naujoji mašina nebebijo šalčio ir gali sėkmingai veikti ir spaudžiant 30 laipsnių žemiau nulio.

"Honda" neskelbia, per kiek šis modelis įsibėgėja iki 100 km/val. Japonai apsiribojo palyginimu, esą vandenilinio automobilio pagreitis panašus į 2,4 l darbinio tūrio benzininį variklį turinčios mašinos. Dėl to, ko gero, būtų galima ginčytis, tačiau dinamikos deficitas per bandymus neatrodė problema – mašina gyvai reaguoja į akseleratoriaus pedalo spustelėjimą.

Gamintojai teigia, kad pagal energijos sunaudojimo efektyvumą "FCX Clarity" galima lyginti su analogiško galingumo mašina, kuri 100 km keliui sudegintų 2,8 l dyzelino arba 3,2 l benzino.

Vieninteliai dalykai, dėl kurių būtų galima priekabiauti – šaudymo angą primenantis galinis langas. 1470 mm aukščio "FCX Clarity" bagažinės linija maždaug 300 mm žemiau stogo, todėl matomumas žvelgiant pro veidrodėlį palyginti prastas. Antroji dėmesį patraukusi detalė – bagažinės dydis. Didžiąją jos dalį užima 371 l talpos rezervuaras vandeniliui, todėl vietos keleivių daiktams lieka mažiau nei "Honda Civic" modelyje. Kita vertus, vargu ar tai galima laikyti problema dėl gana banalios priežasties. Maksimalus atstumas, kurį "FCX Clarity" gali įveikti su sklidinu vandenilio baku (čia telpa 4 kg iki 350 barų suslėgto vandenilio; kilogramas šio kuro kainuoja iki 10 eurų) tėra 460 km, o važiuojant agresyviau – dar bent trečdaliu mažiau. Kadangi vandenilio degalinių tinklas net šių technologijų Meka vadinamoje Kalifornijoje ir pačioje Japonijoje tebėra minimalus, sunkoka įsivaizduoti, kad artimiausiu metu kas nors leistųsi į tolimesnes ekspedicijas.

Trūkstama grandis

Būtent vandenilinių degalinių infrastruktūra yra bene pati didžiausia problema, stabdanti alternatyvų kurą naudoti galinčių mašinų populiacijos augimą. Šiuo metu pasaulyje yra apie 200 vandenilio degalinių. Nepaisant bendrų didžiųjų automobilių gamintojų pastangų išjudinti šį procesą, taškų, kuriuose parduodamas vandenilis, daugėja tokiu pat tempu, kokiu Lietuvoje vyksta sveikatos apsaugos reforma.

Amerikiečiai prieš keletą metų skelbė ketinantys pastatyti 120 tūkst. vandenilinių degalinių (į kiekvieną jų reikėtų investuoti maždaug po 1 mln. JAV dolerių). Deja, šis planas subliūško taip pat, kaip ir ketinimai mašinas su kuro kasetėmis pardavinėti už kainą, panašią į automobilių su įprastais vidaus degimo varikliais.

"General Motors" strategų skaičiavimais, tai turėtų nutikti, kai pasaulinė vandenilinių automobilių gamyba pasieks 1 mln. vienetų per metus. Deja, nieko panašaus nenutiko ir artimiausiu metu nenutiks.

"Honda" vadovai savo ruožtu spėjo, kad sutinkančių mokėti po 60–70 tūkst. eurų už minėtąją "FCX Clarity" netrūktų, tačiau kol kas šio aparato savikaina beveik 10 kartų didesnė. Todėl šiuo metu automobiliai neparduodami, o nuomojami: kiekvienas išrinktasis sudaro sutartį trejiems metams ir įsipareigoja kas mėnesį mokėti po 600 dolerių. Prognozuojama, kad vandenilinės mašinos gaminti masiškai bus pradėtos maždaug 2018 m.

Čia užburtas ratas užsidaro: vandeniliu varomų automobilių projektai vegetuoja, nes tokių transporto priemonių neapsimoka masiškai gaminti, kadangi nėra išplėtotų vandenilio degalinių tinklų. Ir atvirkščiai – investuoti į degalinių statybą neapsimoka, nes jos neturi klientų.

Viena galimų išeičių – neseniai sukonstruotos autonomiškos energijos gamybos stotys namams, vadinamosios Home Energy Station. Apie 20 tūkst. JAV dolerių kainuojantys įrengimai su saulės baterijomis apšildytų ir apšviestų visą individualų namą, o drauge gamintų vandenilį ir per naktį kauptų jį specialiuose rezervuaruose. Rytą užpildyti mašinos baką užtruktų ne daugiau kaip 3–4 min.

Kaip atsiranda vandenilis?

Vandenilio resursai vadinami neišsemiamais, tačiau gamtoje laisvos formos šio elemento nėra – jo randama organiniuose junginiuose ir vandenyje.

Kad vandenilį galėtume panaudoti energetinėms sistemoms, jis turi būti išskirtas iš minėtų cheminių junginių. Tam reikia turėti pirminės energijos šaltinį, kurio energija būtų naudojama vandenilio turinčioms medžiagoms skaidyti. Jei cheminės reakcijos vykdomos deginant kietąjį, dujinį ar skystąjį kurą, suskaičiavus visas energijos sąnaudas, į aplinką išmestus teršalus ir prilyginus jas benzino ekvivalentui, aiškėja paradoksali situacija: transporto priemonė su kuro elementais teršia aplinką anglies dvideginiu beveik du kartus daugiau nei automobilis su benzininiu varikliu. Ir net 15 kartų daugiau nei gryną biodyzeliną naudojantis automobilis. Kitaip tariant, jei nesugebėsime švariai pagaminti pakankamai elektros energijos, reikalingos vandeniliui gaminti, tik toliau didinsime bendrą aplinkos užterštumą.

Eksperimentai nesibaigia

Automobilių pasaulyje eksperimentai su kuro elementais buvo pradėti maždaug 1966-aisiais. "General Motors" pristatė gremėzdišką mikroautobusą "Electrovan", kurio ratus suko elektros variklis, energijos gaunantis iš vandenilio ir deguonies sintezės.

Vandenilinės technologijos prisimintos tik apie 1990-uosius, kai apie savus projektus prašneko keletas didžiausių Japonijos, Europos ir Amerikos kompanijų. Specializuotose parodose buvo pristatytas "Opel Hydrogen 1", sukonstruotas vienatūrio "Zafira" bazėje.

Nuo 1992-ųjų vandenilinio panaudojimo galimybes nagrinėti ėmėsi "Toyota" specialistai, kurių manymu, šis kuras taps pagrindiniu energijos šaltiniu jau artimiausioje ateityje. Pirmieji šios japonų kompanijos vandeniliniai prototipai su "Toyota" hibridine sistema buvo net 2–3 kartus efektyvesni už benzinu varomos automobilius kuro panaudojimo efektyvumo prasme. 2002-aisiais "Toyota" pirmą kartą komercializavo vandeniliu varomus hibridinius automobilius (FCHVs) Japonijoje ir JAV. Šiuose automobiliuose sumontuota "Toyota" "FC Stack" sistema – vandenilinio kuro sistema, kuri pritaikyta naudoti namuose.

Eksperimentus su viešuoju transportu sėkmingai vykdė "Daimler-Benz". 2003 m. gavęs ES paramą koncernas 10 Europos didmiesčių pradėjo miesto autobuso "Mercedes-Benz Citaro" bazėje sukonstruotų 30 elektrobusų su kuro elementais eksploataciją. Per dvejus bandymų metus naujoji švari elektros energijos gaminimo technologija funkcionavo taip puikiai, kad autobusus prižiūrėję specialistai juokaudami ją vadino bauginančiai patikima.

Ispūdingos investicijos

Egzistuoja dar viena vandenilio įdarbinimo transporte alternatyva: šią medžiagą paprasčiausiai galima naudoti kaip kurą vidaus degimo varikliuose: jis puikiai dega, tad gali atstoti gamtines dujas. Itin patrauklu atrodo tai, kad variklių konstrukcijos net keisti nereikėtų – pakaktų išspręsti jo saugojimo automobilyje problemą ir patobulinti variklio maitinimo sistemą.

Šiuo keliu bandė žygiuoti "BMW Group". Volkietijos kompanija į vandenilio technologijas investavo beveik 20 mln. eurų ir 7-osios serijos limuzino bazėje sukonstravo vandeniliu ir benzinu varomą "BMW Hydrogen 7". Deja, pastarosios mašinos serijinė gamyba pradėta taip ir nebuvo. Bavarų koncernas surinko 100 vandeniliu varomų modelių.