Budoucnost motorů: bionafta, vodík nebo hybrid?

Emise, to je v současnosti téma číslo jedna. Normy čím dál více omezují maximální množství jejich produkce a tento trend jednoznačně směřuje k momentu, kdy stávající motory nebudou schopny tyto limity plnit. Co tedy budeme mít v budoucnu pod kapotou?

Vydáno: 12.3.2008

Odpověď není úplně jednoduchá. Alternativ je víc než dost. Ale po pravdě, těch reálných už tolik není. Využívání solární, nebo nějaké jiné energie, je pořád trochu sci-fi. V bližší budoucnosti spalovací motory nezmizí a ani zmizet nemůžou. Nabízí se nám však trochu jiné řešení, a to zachovat motory ale nahradit palivo.

Zemní plyn – řešení pouze dočasné
Kouzlo této varianty nespočívá v nějak závratně nízké produkci emisí. Stále se jedná o fosilní palivo a při spalování se uvolňují škodliviny. Zásoby také nejsou nekonečné, k jejich vyčerpání by mohlo dojít přibližně za 150 let. Navíc při těžbě ropy uniká obrovské množství nevyužitého plynu do ovzduší, a to by nás jednou mohlo mrzet. V současnosti ho máme sice ještě dost, ale je jasné, že zemní plyn náš problém nevyřeší, pouze ho oddálí.

Z dnešního pohledu je zemní plyn šetrnější alternativa k běžným palivům. Největší předností je právě to, že k jeho používání stačí motor lehce upravit. Produkce emisí u takto upraveného motoru je menší a navíc při použití katalyzátoru může jednotka na zemní plyn splnit emisní standard pro ultra nízkou produkci emisí, tzv. ULEV (ultra low emission vehicles). Vozidla splňující standard ULEV mají stejnou produkci emisí jako elektromobil, jestliže započítáme emisní zátěž při vzniku elektrického proudu.

Některé automobilky nabízejí přímo nové vozy s možností pohonu tímto palivem (Citroen C3 CNG, Fiat Multipla Natural Power, Mercedes-Benz NGT Sprinter aj.). Bohužel příznivá produkce emisí je na úkor výkonu, kterého je pak citelně málo. Na druhou stranu vás může těšit pocit, že děláte něco pro životní prostředí, a pokud vám postačí jakkoliv se přemístit z bodu A do bodu B, tak proč ne.

Jak jsem již zmínil, zemní plyn je alternativní palivo, které je perspektivní a nevyžaduje zásadní konstrukční změny v motoru. Počítat s ním tedy můžeme v blízké budoucnosti, ale v té vzdálené již pro něj místo není.

Vypěstujme naftu
Další alternativou je bionafta. Už dnes je spalování ropy velký luxus. V budoucnu totiž bude chybět chemickému průmyslu, který je na ní závislý. Bionafta je palivo, které získáváme například z řepky olejné. A ta nám vyroste pokaždé, když jí zasadíme. Že by se tedy jednalo o obnovitelný zdroj? Dalo by se to tak chápat, ale tím pádem nám vyvstane jiný problém. K pokrytí poptávky by byly potřebné obrovské plochy a to pak je úplně jedno, že se sníží emise a ušetří ropa, když se kvůli řepce vykácí lesy. Proto i bionaftu považujeme za částečné řešení.

Toto palivo proti klasické naftě poskytuje řadu výhod. První výhodou je, že během spalování lépe shoří. Z toho plyne nižší kouřivost a vůbec celé produkce emisí. Další výhodou jsou její mazací schopnosti. Rotační čerpadla, která obstarávají dodávku paliva pod potřebným tlakem se nemažou olejem, nýbrž naftou. Bionafta tak sníží opotřebení veškerých pohyblivých součástek.

Ani bionafta nás, podobně jako zemní plyn, ve vzdálené budoucnosti nezachrání. Rozlehlé plochy s plodinami na její výrobu by asi ekosystému dobře nedělaly. Na druhou stranu každý krok směrem ke snížení emisí je jistě užitečný. Představa starého dieslu, který tolik nekouří, je velice lákavá.

Ve dvou se to lépe táhne
Hybridní pohon, to je alternativa poměrně známá. Hlavně kvůli tomu, že se již dnes sériově vyrábí. Teoreticky je definován jako pohon, který využívá více než jeden zdroj energie. Zkrátka klasický spalovací motor si na pomoc přizve elektromotor. Vtip celého systému spočívá v tom, že se využijí výhody jednotlivých druhů pohonů. Pokud to vaše auto umožňuje, tak se koukněte na aktuální spotřebu při rozjezdech. Kolik? 10, 20 a více litrů na sto kilometrů? Právě proto je spotřeba ve městě nejvyšší. Ale u hybridních pohonů rozjezd obstarává také elektromotor. Ten má točivého momentu na rozdávání, je tichý, má účinnost téměř 90% ale hlavně – zase ty emise. Spalovací motor jich vyprodukuje víc než dost, oproti tomu elektromotor nevyprodukuje vůbec nic.

Týmová spolupráce obou motorů výrazně snižuje spotřebu. Pomocí elektromotoru se udržuje spalovací motor v ideálním rozsahu otáček, kde poskytuje maximální účinnost a minimální spotřebu. Tak jako všechno ostatní, systém hybridního pohonu má řadu nevýhod. Především to je složitost celé konstrukce, zvýšení hmotnosti nebo zmenšení úložného prostoru. Ale to jsou problémy, které se postupem času určitě zvládnou. V současnosti vyráběné hybridní pohony nejsou ještě tak zázračné. Lze je spíše chápat tak, že automobilky, které je na trh dodávají, chtějí ukázat, že je jen tak nějaký konstrukční problém nezaskočí a že na to prostě mají. Nemůžeme však upřít těmto systémům nízkou produkci emisí. Hybridní motory jich produkují podstatně méně než ty konvenční se srovnatelným výkonem a navíc mají nižší spotřebu. Problémem však stále zůstává cena.

Co nás tedy zachrání?
Ano, to nejlepší nakonec. Jestliže jsme se do teď bavili o blízké budoucnosti, nastal čas se posunout do budoucnosti vzdálenější. Tam by se mohlo nacházet řešení. A tím je vodík. Zázračné palivo, které vyprodukuje akorát páru. Ale hlavní je, že se jedná o obnovitelný zdroj energie, který nenarušuje životní prostředí. Množství vodíku, které je potřeba k vytvoření zápalné směsi je velmi malé. Spaluje se tedy směs s vysokým obsahem kyslíku a výsledkem je potlačení emisí oxidů dusíku. Další výhodou je pak vysoká výhřevnost.

Kromě nesporných výhod má vodík také řadu nevýhod, které bohužel převažují. Tedy alespoň zatím. Prakticky jediná forma pro přepravu je forma kapalná. Ale abychom vodík donutili ke změně skupenství, musíme ho zchladit na –253°C. Jen pro představu. Za nejnižší teplotu se považuje číslo -273,15°C. Tedy absolutní nula. Další špatnou stránkou vodíku je to, že velmi rád a rychle exploduje. V motoru se nám tato vlastnost hodí, ale jakmile se dostane mimo, je zle. Skladování a tankování je tak choulostivý proces, že vše musí zařizovat robot.

Pro získání vodíku musíme rozdělit vodu na kyslík a vodík. A zde je další problém. Lidstvo zatím nevynalezlo způsob, který by se dal využít pro jeho větší produkci. Samozřejmě vodík už dokážeme vyrobit. Ale výroba je tak energeticky náročná a vyprodukuje tolik emisí, že stávající paliva jsou v konečném důsledku mnohem šetrnější. 

Vodík podruhé
Když už je řeč o vodíku, nemůžeme vynechat druhou možnost jeho využití. Jedná se o využívání vodíku v palivových článcích. Samotný automobil je poháněn elektromotorem a jako zdroje energie slouží právě palivové články. Elektřina vzniká chemickou reakcí, nejedná se tedy o spalování paliva. Oproti klasickým akumulátorům jsou palivové články ekologicky čistší, mají vyšší dojezd a po vyřazení nepředstavují takovou zátěž životního prostředí, jako olověné akumulátory. V porovnání s motory, které spalují vodík je však tato varianta ještě dražší a tak se do budoucna počítá s tím, že motory na vodík budou preferovány.

Není všem dnům konec a projekty automobilů s pohonem na vodík, ať už se spalovacími motory nebo palivovými články, naznačují, že na tom asi něco bude. Nicméně se jedná o hudbu vzdálené budoucnosti. Představa, že jednoho krásného dne dojde ropa, mě docela děsí. Následky si opravdu nedovedu představit. Hledání náhrady si tak jistě zaslouží pozornost a podporu. Osobně ale doufám, že toho krásného dne se nedožiji. Stejně tak doufám, že stávající spalovací motory vydrží ještě hodně dlouho. Co se dá dělat, jsem prostě klasik…

Text: Lukáš Dittrich
Foto: hybridexperience.ca, kfch.upce.cz, cng.cz

Galerie