Tradiční zvuk spalovacích benzínových motorů je postupně nahrazován tichou variantou alternativních pohonů, které slibují čistší a udržitelnější budoucnost. Vzhledem k tomu, že naše závislost na fosilních palivech má tendenci růst, automobilový průmysl přijímá rozmanitou škálu inovativních technologií. Od elektromobilů až po méně známé LPG a vodíkový pohon – to vše si v tomto článku přiblížíme.
Druhy alternativních pohonů automobilů
Všechny alternativní pohonné systémy mají společný cíl: přinést výhody pro životní prostředí a udržitelnost v porovnání s tradičními spalovacími motory. To zahrnuje dosažení příznivé rovnováhy emisí CO₂ a zároveň zajištění ekonomické životaschopnosti a účinnosti, aby bylo možné odůvodnit jejich praktické použití.
Je nezbytné, aby alternativní pohony v automobilovém průmyslu prokázaly ekonomický i ekologický význam. Ta auta, která nemají ekonomický význam, si pravděpodobně nezískají širokou veřejnost. Ohledně ekologie pak největší význam vozidla s „nulovými emisemi“.
Postupné zhoršování stavu klimatu na naší planetě tlačí automobilový trh k dalším inovacím v průběhu času. Díky tomu je každým rokem zkoumáno mnoho možností, které by se daly jako alternativní způsob pohonu automobilů využít. Mezi nejzákladnější však patří:
- Elektrický pohon
- Vodíkový pohon
- LPG neboli automobilový plyn
- CNG
Každý z nich poskytuje určitě výhody ale i nevýhody. V tomto článku si je blíže představíme.
Elektrický pohon
Jak funguje elektromobil?
Elektromobily, obecně známé jako bateriová elektrická vozidla (BEV), jsou poháněny elektromotorem namísto spalovacího motoru.
Běžný automobil na fosilní paliva má pouze malou autobaterii. BEV vozidla však využívají k pohonu elektromotoru rozsáhlou sadu baterií, které tvoří jeden velký celek. Vyžadují připojení k zásuvce nebo nabíjecímu zařízení, často označovanému jako zařízení pro napájení elektrických vozidel (EVSE).
Díky své závislosti na elektřině tato vozidla neprodukují žádné výfukové emise a postrádají tradiční prvky pro kapalná paliva, jako je palivové čerpadlo, palivové potrubí nebo palivová nádrž.
Výhody elektrických pohonů
Energetická úspornost
Pojem energetické účinnosti se týká účinnosti, s jakou se energie paliva přeměňuje na provozní energii pro pohon vozidla. Vozidla, jako jsou například auta značky Tesla, vykazují ve srovnání s tradičními vozidly vysokou účinnost.
V oblasti elektromobilů vykazují baterie působivou míru přeměny 59 až 62 %. Naproti tomu konvenční automobily obvykle přeměňují na pohyb pouze 17 až 21 % energie. To podtrhuje skutečnost, že elektromobil přispívá k pohonu vozidla mnohem účinněji, než je tomu v případě spalovacích motorů.
Omezení emisí
Snížení emisí a uhlíkové stopy, které zahrnují minimalizaci spotřeby paliva, jsou klíčovou výhodou plně elektrických vozidel. Absence emisí z výfuků, které jsou ve světě notoricky známým zdrojem znečištění, je významnou výhodou plynoucí ze závislosti na dobíjecích bateriích pro elektromobily.
Tento přístup se navíc projevuje v úsporách nákladů na pohonné hmoty, což umožňuje kompletní domácí zásobování energií, často získávanou z obnovitelných zdrojů, jako jsou solární panely.
I když solární panely nemáte, elektrická energie je v přepočtu na ujeté kilometry přesto v mnoha případech levnější, než nafta či benzín. Pokud připočtete ušetřené peníze za parkování či dálniční známku zdarma (oba tyto případy platí pro elektromobily), jste na mnohem nižších částkách provozu. A to hlavně díky tomu, že elektrická auta nepotřebují tak častý servis.
Elektromobily mají dobrý výkon a nepotřebují velkou údržbu
Plně elektrická vozidla jsou vysoce výkonná vozidla. Elektrické motory vyžadují méně údržby než spalovací motory, například výměnu oleje. Jízda může být také zábavná, protože motory reagují rychle, takže mají dobrou odezvu a točivý moment.
Vozidla AEV jsou novější než jejich protějšky s benzinovým motorem a často jsou více digitálně propojena s nabíjecími stanicemi, což poskytuje možnosti, jako je ovládání nabíjení z aplikace.
Nevýhody elektrických pohonů
A protože nic není černobílé, i elektrické pohony s sebou nesou nějaké nevýhody.
Dlouhá doba dobíjení
Zásobování elektromobilu energií představuje velkou výzvu. Úplné doplnění baterie prostřednictvím nabíjecího systému úrovně 1 nebo 2 může trvat až osmdesát hodin, zatímco rychlonabíjecí stanice potřebují k dosažení 80 % nabití pouhých 30 minut.
Veřejné nabíjení je nabízeno v různých úrovních a každá z nich nabízí odlišné možnosti nabíjení. Veřejné nabíječky úrovně 1 využívají standardní 120 voltovou zásuvku. Úroveň 1 je v hierarchii nabíjení nejpomalejší, vyžaduje desítky hodin k dosažení plného nabití (100%) pro elektromobil a několik hodin pro plug-in hybrid.
Veřejné nabíječky 2. úrovně využívají typickou zástrčku pro elektromobily, která se běžně nachází v domácnostech a garážích. Většina veřejných nabíjecích stanic spadá do kategorie Level 2. Zástrčky pro obytná vozidla, označené jako 14–50, také spadají do nabíjecího spektra úrovně 2.
Nabíječky 3. úrovně se označují také jako DCFC nebo DC Fast Chargers. Je nutné si uvědomit, že nabíječky úrovně 3 jsou sice nejrychlejší metodou dobíjení vozidla, ale nemusí být univerzálně kompatibilní s každým elektromobilem.
Orientace v oblasti elektromobilů vyžaduje zvýšenou úroveň strategické předvídavosti, protože absence možnosti spontánního doplňování energie, podobně jako u běžných čerpacích stanic, zvyšuje složitost cesty.
Krátká dojezdová vzdálenost
Průměrný dojezd plně elektrických vozidel (AEV) bývá kratší než u tradičních vozů na benzinový pohon. Obvykle se pohybuje mezi 60 a 120 km na jedno nabití, některé luxusní modely mohou tento dojezd prodloužit i přes 300 km.
Oproti tomu vozidla s plynovým pohonem obvykle dosahují průměrného dojezdu 500 km na plnou nádrž, přičemž úspornější vozy se mohou pochlubit ještě větším dojezdem. Tento rozdíl se stává pozoruhodným pro jednotlivce, kteří se pravidelně vydávají na delší cesty, protože AEV mohou představovat omezení.
Vhodnost vozidel AEV pro aktivity, jako jsou výlety, je dále ovlivněna dostupností dobíjecích stanic.
Elektrická auta mohou být drahá
Elektromobily (EV) mají často vyšší počáteční náklady, ale dlouhodobé náklady na jejich vlastnictví bývají ekonomičtější. Důvodem jsou obecně nižší nároky na údržbu elektromobilů a nižší náklady spojené s nabíjením ve srovnání s tradičním tankováním benzinu.
Počáteční investice do elektromobilu sice zahrnuje dražší akumulátory, ale tyto komponenty se mohou pochlubit delší životností než většina dílů spalovacích motorů. Na akumulátory pro elektromobily se navíc obvykle vztahuje 8–10 letá záruka, což minimalizuje pravděpodobnost výdajů na výměnu z vlastní kapsy.
Navíc stát poskytuje určité dotace, které cenu tlačí směrem dolů. Za zmínku stojí rozšiřující se trh s elektrickými vozidly, kdy stále více výrobců automobilů, jako jsou BMW, Mercedes a další, zařazuje do své nabídky elektrické varianty.
Vodíkový pohon
Jak funguje vodíkové auto?
Prvním typem vozidla na vodíkový princip je motor s palivovými články, využívající jako zdroj energie stlačený plynný vodík, který se přivádí do zásobníku palivových článků.
Na rozdíl od tradičních benzínových motorů se v palivovém článku vodík nespaluje, ale dochází v něm k chemické přeměně, při níž se chemická energie paliva mění na energii elektrickou.
Tato vyrobená elektřina se pak využívá k pohonu elektromotorů vozidla. Tato vozidla se vyznačují nulovými emisemi z výfuku a jediným vedlejším produktem je čistá voda.
Vodík vstupuje do anody a naráží na katalyzátor, který usnadňuje rozdělení atomů vodíku na elektrony a protony. Elektrony směřují do vodivého sběrače proudu, který je propojen s vysokonapěťovým obvodem vozidla. Tento tok elektronů napájí celé vozidlo.
Druhým typem je princip, kdy lze vodík použít jako přímou náhradu benzinu nebo nafty ve specializovaném nebo přestavěném spalovacím motoru. V tomto případě se stlačený vodík vstřikuje přímo do spalovací komory motoru a spalování probíhá jako u běžného spalovacího motoru.
V této sekci bude řeč o prvním z těchto typů.
Výhody vodíkových pohonů
Čistý zdroj energie
Vodíková auta se vyznačují palivovými články, které jsou už ze své podstaty ekologickým energetickým řešením. Během provozu nemají žádné nepříznivé účinky na životní prostředí a jedinými vedlejšími produkty jsou pouze teplo a voda.
Zajímavá aplikace, kterou zkoumá NASA, zahrnuje využití vodíku jako zdroje, přičemž vyrobená voda slouží jako pitná voda pro astronauty. To podtrhuje netoxickou povahu vodíkových palivových článků.
Dojezdová vzdálenost
Charakteristickým znakem vodíkových palivových článků je prodloužená doba provozu. Vozidla poháněná vodíkem mají srovnatelný dojezd jako jejich protějšky na fosilní paliva a dosahují přibližně 500–600 km. Tím překonávají současná elektrická vozidla.
Na rozdíl od elektromobilů vykazují vodíkové palivové články minimální citlivost na vnější teploty a zůstávají odolné i v chladném podnebí. Tato výhoda se ještě zvýrazní, když vezmeme v úvahu krátké intervaly nabíjení spojené s vodíkovými palivovými články.
Vodík je vhodný pro velké transporty například vlakem
Vodíkový pohon je dnes stále poměrně omezeně rozšířen. Přitom by nacházel uplatnění ve specifických odvětvích, jako je těžká nákladní doprava a vlaky.
Tyto druhy dopravy, pokud by byly vybaveny elektrickými bateriemi jako alternativou k tradičním spalovacím motorům, by vyžadovaly mimořádně velké a těžké baterie s dlouhou dobou nabíjení.
Naproti tomu vodík představuje výhodu kondenzovanějšího pohonného systému s rychlými intervaly doplňování paliva a velkým dojezdem. Toho lze dosáhnout na čerpacích stanicích strategicky rozmístěných podél nejrušnějších dálnic, po kterých jezdí flotily těžkých nákladních vozidel. Tím odpadá potřeba složité distribuční sítě, nebo na klíčových železničních stanicích podél železničních tratí.
Nevýhody vodíkových pohonů
Pokud je vodík „šedý“, znečišťuje životní prostředí
Pokud vodík nepochází z obnovitelných zdrojů, přispívá ke znečištění životního prostředí. V roce 2021 spadalo více než 96 % využívaného vodíku do kategorie šedého vodíku.
Ačkoli je jeho cena nižší, jeho ekologická stopa je značná a na jeden kilogram získaného vodíku připadá 10 kilogramů oxidu uhličitého.
V souvislosti s touto výzvou se zdůrazňuje nutnost vyrábět ekologicky šetrný vodík za ekonomicky přijatelnou cenu. Zásadní řešení spočívá v souběžném vývoji ekologického vodíku spolu s rozšířením výroby elektřiny z čistých zdrojů.
Povzbudivé jsou prognózy, podle nichž bude do roku 2030 70 % výroby elektřiny povinně pocházet z obnovitelných zdrojů.
Výroba vodíku
Přestože je vodík nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru, v přírodě se nevyskytuje v izolované formě. Místo toho se musí získávat elektrolýzou vody nebo izolací z uhlíkových fosilních paliv.
Obě tyto metody vyžadují značný vstup energie, který často převyšuje energetický výtěžek získaného vodíku, což činí tento proces nákladným.
Kromě toho tyto postupy extrakce běžně využívají fosilní paliva, což představuje problém pro ekologickou udržitelnost vodíku, zejména při absenci zachycování a ukládání uhlíku (CCS).
Nedostatečná infrastruktura
Vzhledem k tomu, že tradiční zdroje energie se využívají již řadu let, je stávající rámec pro poskytování této energie dobře zaveden.
Aby se usnadnila široká integrace technologie vodíkových palivových článků do automobilového průmyslu, je nutné vytvořit novou infrastrukturu pro doplňování paliva.
V souvislosti s aplikacemi s prodlouženým dojezdem, zejména v oblasti těžkých nákladních vozidel (HGV) a dodávkových vozidel, se však předpokládá, že bude přijat komplexní přístup k doplňování paliva od začátku do konce.
LPG
Jak funguje LPG automobil?
LPG neboli zkapalněný ropný plyn vzniká stlačením butanu a propanu, čímž se z plynné formy přemění na kapalnou. Tím se zvýší jejich využitelnost.
LPG systém se skládá z forem dvou paliv, který zahrnuje dvě nádrže: jednu určenou pro benzin a druhou pro LPG. Nádrž je obvykle umístěna v prostoru vyhrazeném pro rezervní kolo a pohodlně se plní plnicím otvorem ve víku nádrže.
Vozy na LPG jsou vybaveny bezpečnostními prvky, jako je zpětný ventil. Dále pak zařízením pro uzavření 80 % náplně, přepadový ventil a pojistný ventil, které zajišťují bezpečné a přesné používání.
Provoz na benzín i LPG umožňuje vozidlu plynule přecházet mezi palivy podle potřeby. Jednoduchým přepnutím přepínače můžete volit mezi běžným palivem a LPG.
Výhody LPG pohonů
Ekologické výhody
Pohon na LPG přináší pozitivní účinky, co se ekologie týká, a to ve srovnání s tradičními benzinovými nebo naftovými alternativami. Zejména LPG přináší až o 15 % nižší emise oxidu uhličitého (CO2) ve srovnání s benzinovými motory.
Kromě toho se využití LPG vyhýbá uvolňování karcinogenních částic, které jsou obsaženy ve výfukových plynech dieselových motorů. To přispívá nejen ke zlepšení kvality ovzduší, ale hraje také roli při zmírňování dopadů na změnu klimatu.
Mnozí zastánci vnímají LPG jako přechodné palivo mezi fosilními palivy a novými obnovitelnými možnostmi, jako je například vodík.
Ušetříte
LPG pohon ve vašem voze může přinést výrazné úspory nákladů na palivo. Cena LPG je přibližně o polovinu nižší než cena fosilních paliv a představuje tak ekonomickou alternativu.
Přestože je o 15 % méně účinný než benzin, výrazný rozdíl v nákladech se projevuje v nezanedbatelných úsporách. V praxi mnoho přestaveb ukazuje schopnost dosáhnout při provozu na LPG úspory v rozmezí 40 až 50 procent.
Delší dojezd
Významnou výhodou pro využití LPG je velký kilometrový dojezd automobilu. LPG pohon pracuje v součinnosti s fosilními palivy. Dle referencí je možné zvládnout cestu do Chorvatska do Záhřebu a zpět bez potřeby tankovat. To usnadňuje delší cestování, i když dojezd nakonec závisí na obsahu dvou nádrží.
Nevýhody LPG pohonů
Problém instalace
Některá auta se s LPG z mnoha důvodů nemají ráda. Prodejce Toyoty tvrdil, že jejich elektronika má se systémy LPG vždycky nějak problémy a důrazně přestavbu nedoporučoval.
Honda například zmiňovala, že jejich hlavy válců nezvládají vyšší teplotu spalování a bude třeba je často měnit.
Mitsubishi naopak pracovalo s LPG perfektně a tato značka je obecně uznávána jako optimální pro LPG. Pokud tedy chcete přejít na LPG, ale nevíte, zda to vaše auto unese, poraďte se s odborníky.
Věděli jste, že určitou nevýhodou může být i možnost parkování? Auta s pohonem na LPG obvykle mají zakázáno parkovat v podzemních prostorách obchodních domů apod.
Přestavba je drahá
Pokud se rozhodnete pro instalaci tohoto systému, vaše výdaje za palivo se výrazně sníží. Vaše počáteční investice se však točí kolem pokrytí nákladů na přeměnu. Proces přestavby si obvykle vyžádá náklady ve výši desítek tisíc, což představuje značný finanční závazek.
Před přijetím tohoto rozhodnutí je nezbytné posoudit aktuální hodnotu vašeho vozidla a určit dobu, po kterou si jej plánujete ponechat. Mějte na paměti, že bude trvat minimálně rok, než se tato investice vyrovná díky úsporám paliva. To vše však v závislosti na vašem průměrném dojezdu.
Náročnost na uložení nádrže
Jak již bylo řečeno, přestavba na LPG znamená použití kombinace propanu a benzinu. Je však důležité si uvědomit, že tato dvě paliva nemohou být umístěna ve stejné nádrži, což vyžaduje přidání nádrže další.
Během procesu přestavby zkušený mechanik integruje novou palivovou nádrž, která je obvykle umístěna v zadní části vašeho vozidla.
V instalacích došlo k pokroku, kdy jsou současné sestavy navrženy tak, aby byly prostorově úspornější ve srovnání s dřívějšími verzemi. Přesto je určitá míra omezení úložného prostoru nevyhnutelná.
Zajímavost: Bezpečnost je pro jízdu to nejpodstatnější. Víte, jakými testy musí komponenty před uvedením do provozu projít?
CNG
Jak funguje CNG automobil?
CNG (stlačený zemní plyn) je čistší alternativa k tradičním palivům, vyráběná komprimováním přírodního plynu. Na rozdíl od LPG (kapalného ropného plynu) je CNG tvořeno převážně metanem a je dodáváno ve formě plynu, zatímco LPG je skladováno a doplňováno jako kapalina.
Proces využití zemního plynu jako palivo pro vozidlo na CNG zahrnuje několik kroků. Nejprve se zemní plyn stlačí na vysoký tlak 3600 psi a poté se přes plnící nádobu dostane do vozidla. Dále proudí do vysokotlakých lahví umístěných ve vozidle nebo pod ním.
V případě dvoupalivového vozidla na zemní plyn vozidlo jezdí na CNG, dokud nedojde. Poté se přepne na benzin, dokud se nádrž na CNG nedoplní.
Je však možné instalovat spínač paliva na přístrojové desce, který umožňuje řidiči ručně ovládat systém a přepínat mezi CNG a benzínem.
Výhody CNG pohonů
Ekologická čistota
CNG je považován za nejčistší palivo, které je v současné době v provozu. To se projevuje ve snížení údržby vozidel a prodloužení životnosti motorů. Vozidla na CNG se mohou pochlubit nejnižšími emisemi mezi motorovými palivy, kdy ve srovnání s vozidly na benzin vypouštějí minimum škodlivých látek.
Toto výrazné snížení emisí přispívá k čistšímu životnímu prostředí a minimalizuje ekologickou stopu spojenou s dopravou.
Údržba
Další významnou výhodou CNG jsou jeho přednosti v oblasti údržby. Provozovatelé vozových parků uvádějí, že po přestavbě vozidel na CNG došlo k výraznému snížení dlouhodobých nákladů až o 40 %.
Kromě toho se u vozidel na zemní plyn výrazně prodlužují intervaly mezi výměnami oleje, což vede k dalším úsporám nákladů a provozní efektivitě. Chemické vlastnosti zemního plynu navíc zmírňují korozi součástí vozidla, jako jsou potrubí a tlumiče výfuku.
Dojezd
Přestože je CNG čistší a potenciálně levnější, neznamená to, že by byl na úkor jízdním vlastnostem. Přestavěná vozidla obvykle dosahují podobného počtu kilometrů v dojezdu jako jejich benzinové protějšky.
Kromě toho je výhoda CNG obdivuhodná i v případě bezpečnosti, neboť průzkumy uvádějí srovnatelnou nebo vyšší úroveň ve srovnání s vozidly poháněnými jinými palivy.
Nevýhody CNG pohonů
Omezení prostoru
Vozidla na CNG se často potýkají s problémem umístění lahví, které vyžadují další prostor. Tyto lahve jsou obvykle umístěny v zavazadlovém prostoru, takže zasahují do úložné kapacity a omezují množství zavazadel, která může řidič převážet.
Lahve maj velkou kapacitu, takže je obtížné najít alternativu, která by byla dostatečná pro omezení této nevýhody.
Infrastruktura čerpacích stanic
Zatímco čerpací stanice na benzín a naftu jsou všudypřítomné jak ve městech, tak na venkově, o stanicích na CNG se to říci nedá. Tento nedostatek představuje logistickou překážku.
Výkon
Navzdory ekologickým a ekonomickým výhodám vozidel na CNG někteří majitelé hlásí nespokojenost s jejich výkonem. Ve srovnání s tradičními automobily na benzín vozidla na CNG často zaostávají ve zrychlení a celkovém “agresivním” pocitu z jinak výkonného vozidla.
Závěrem
Zkoumání alternativních zdrojů paliv – vodíku, elektřiny, CNG i LPG – představuje slibnou cestu k řešení environmentálních problémů, které představují tradiční fosilní paliva.
Vodík se svým potenciálem pro čistou a účinnou výrobu energie představuje maják pro udržitelnou budoucnost, i když je třeba řešit problémy v oblasti infrastruktury a nákladů.
Elektřina, kterou pohání pokrok v oblasti obnovitelných zdrojů energie, představuje hmatatelný posun směrem k ekologičtější dopravě a snižování emisí.
Všestranná povaha LPG představuje okamžitou alternativu s čistším spalováním pro různá použití.
Jak se pohybujeme ve složitém prostředí energetického přechodu, stává se přijetí těchto různých možností paliv klíčovým pro vytvoření cesty k ekologicky uvědomělejší a odolnější energetické budoucnosti.
Článek jsme pro vás připravili ve spolupráci s PoctiveSEO: Naučte se, jak psát články, které vydělávají.
Jakub Novák
SEO copywriter
