Para wodna z ciężarówki - wodór przepisem na czyste powietrze w Kalifornii

W czasach, gdy smog staje się coraz poważniejszym problemem, a głównym źródłem toksycznych tlenków azotu są ciężarówki wyposażone w silniki Diesla, czas na nowe rozwiązania. Kalifornia jest znana z ogromnej popularności ekologicznych aut osobowych, jednak jednocześnie w tym stanie mieści się kilka największych portów morskich Ameryki, które są obsługiwane przez tysiące ciężarówek. Według Matta Miyasato z agencji South Coast Air Quality Management District stanu Kalifornia, obiecującą przyszłość zwiastują pojazdy ciężarowe napędzane ogniwami paliwowymi.

Ciężarowe pojazdy napędzane silnikami Diesla są w Kalifornii największym źródłem zanieczyszczeń środowiska tlenkami azotu. Branża stara się rozwiązać problem, używając innowacyjnych rozwiązań z dziedzin elektryfikacji, autonomicznych pojazdów oraz łączności.

To w Kalifornii sprzedaje się najwięcej pojazdów osobowych o napędzie elektrycznym i hybrydowym w całych Stanach Zjednoczonych. Stanowe regulacje należą tu do jednych z najbardziej restrykcyjnych w kraju. Niestety jak dotąd nie rozwiązało to poważnego problemu jakości powietrza. Na przeszkodzie stoi ogromny ruch pojazdów ciężarowych w tym prężnym gospodarczo stanie.

 „Nasze powietrze należy do najbardziej szkodliwych w kraju” – powiedział Matt Miyasato, zastępca dyrektora wykonawczego stanowej agencji South Coast Air Quality Management District.

Motoryzacyjne innowacje w portach Kalifornii

W południowej Kalifornii znajdują się trzy istotne dla Stanów Zjednoczonych porty morskie, które położone są w granicach miast Los Angeles, Long Beach i San Diego. Wszystkie trzy należą do regionu South Coast Air Quality Management District, na który składają się hrabstwa Los Angeles, Orange, San Bernardino i Riverside, stanowiące 44% populacji Kalifornii. Stały ruch pojazdów ciężarowych odpowiadających za przywóz i odbiór towarów w portach jest najważniejszym źródłem spalin w stanie Kalifornia. Trudno się dziwić – ponad 40% ruchu kontenerów towarowych w Stanach Zjednoczonych odbywa się w tych portach. Aby spełnić federalne standardy, Kalifornia musi ograniczyć emisje tlenku azotu o 45% do 2023 roku, a i wtedy nie może spocząć na laurach – jeszcze bardziej restrykcyjne regulacje zaczną obowiązywać w roku 2031.

Port w Los Angeles rozpoczął już testy ciężarówek Kenworth T680s z napędem wodorowym Toyoty. Wodorowe pojazdy ciężarowe znajdą swoje zastosowanie, rozwożąc towary w kotlinie Los Angeles oraz do okolicznych miast. Port w Long Beach planuje zastąpić obecnie używany transport wewnętrzny autami niskoemisyjnymi do 2035. Port w San Diego używa różnych pojazdów, które są przyjazne środowisku. W tym dwóch elektrycznych ciężarówek produkowanych w Lancaster w Kalifornii. Ten port posiada indywidualny plan walki z emisjami spalin.

Po kablu, elektrycznie czy na wodór? 

Pragnąc zadbać o jakość powietrza w stanie, władze Kalifornii rozpoczęły współpracę z Toyotą oraz Kenworth Truck Company. Razem pracują nad rodzajem transportu, który znacznie ograniczy emisje szkodliwych substancji do środowiska. „Ten projekt to o wiele więcej niż eksperyment badawczy. Naszym celem jest dokonanie zmiany o społecznym znaczeniu – redukcja zanieczyszczeń i poprawa jakości powietrza w okolicach Los Angeles” – powiedział Bob Carter, wiceprezydent Toyota Motor North America.

W ramach współpracy z Portem Los Angeles Toyota razem z Kenworth Truck Company opracowała serię 10 bezemisyjnych ciężarówek z napędem elektrycznym na wodorowe ogniwa paliwowe. Samochody powstały na bazie modelu Kenworth T680s. Ogniwa paliwowe opracowane przez Toyotę produkują prąd, którym na bieżąco zasilają silnik elektryczny. Energia jest generowana w reakcji wodoru i tlenu z powietrza w obecności katalizatora, a jej nadmiar przy mniejszym zapotrzebowaniu na moc (podczas spokojnej jazdy z umiarkowaną prędkością) jest gromadzony w akumulatorze litowo-jonowym. Jednostka sterująca przepływami energii koordynuje pracę ogniw paliwowych, silnika elektrycznego, baterii i innych podzespołów, takich jak elektryczne wspomaganie układu kierowniczego czy kompresory powietrza w układzie hamulcowym. Ciężarówka Kenworth T680s z napędem na ogniwa paliwowe Toyoty ma zasięg 480 km w przeciętnych warunkach pracy.

Różni producenci prześcigają się w pomysłach na przyszłość transportu. Nikola Motor Co. rozpoczęła produkcję elektrycznych i wodorowych ogniw dla klasy 6 i 8 pojazdów ciężarowych. Siemens i SCAQMD testują ciężarówki z elektrycznym łączem nad ciężarówkami na odcinku jednej mili (1,6 km) w Kalifornii. Odcinek drogi wzoruje się na 10-kilometrowym odcinku „e-highway” umieszczonym na niemieckiej autostradzie. Tesla zapowiada produkcję własnych ciężarówek elektrycznych.

Czy autonomiczna jazda obniży zużycie paliwa?

Autonomiczne rozwiązania także znajdują swoje miejsce w sektorze pojazdów ciężarowych. Waymo, jedna ze spółek zależnych Alphabet, rozpoczęła w tym roku testy swoich ciężarówek autonomicznych klasy 8 w Arizonie. Niestety nie są to pojazdy niskoemisyjne.

Niemniej autonomiczne ciężarówki komunikujące się między sobą także mogą odegrać rolę w ograniczeniu emisji spalin. Dzięki inteligentnym systemom mogą jechać odpowiednio blisko siebie, powodując w ten sposób niższy opór powietrza. Według U.S. Department of Transportation może to poprawić zużycie paliwa nawet do 8%. Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley razem z Kalifornijskim Departamentem Transportu już od 2015 roku współpracują nad innowacyjną komunikacją pomiędzy pojazdami ciężarowymi w ramach programu California Partners for Advanced Transit and Highways (PATH). Wzajemna komunikacja pomiędzy autonomicznymi pojazdami nie tylko zmniejszy zużycie energii i emisję spalin, ale także przyśpieszy transport towarów. „W ten sposób można zwiększyć wydajność” – podkreśla Matt Miyasato.