Jürgen Guldner, dyr. rozwoju technologii wodorowej BMW: Każda nowa technologia jest kosztowna

Nie wiemy, co przyniesie przyszłość. BMW zawsze było elastyczne i to okazało się kluczem do sukcesu. Elastyczność to możliwość zapewniania wyboru. Wodór jest jedną z opcji – mówi dr Jürgen Guldner dyrektor rozwoju technologii wodorowej BMW Group.

Publikacja: 24.01.2024 17:05

Jürgen Guldner, dyrektor rozwoju technologii wodorowej BMW

Jürgen Guldner, dyrektor rozwoju technologii wodorowej BMW

Foto: mat. prasowe

Ile w Waszym BMW iX5 Hydrogen jest Toyoty?

Ogniwa paliwowe. Pochodzą z modelu Mirai. Reszta to nasz projekt. Układ ogniw paliwowych, cały wodorowy system i układ napędowy zostały opracowane przez BMW. W tym również synchroniczny silnik elektryczny - ten sam jak w modelach iX, i4 czy i7.

Jakim cudem ciężki, wodorowy SUV dzieli ogniwa z Toyotą Mirai?

Ponieważ ma ich więcej, więc układ ogniw paliwowych jest silniejszy. Ma również znacznie wydajniejszą baterię i mocniejszy silnik elektryczny. Łącznie 401 koni mechanicznych i 700 Nm. „Setkę” osiąga w mniej niż 6 sekund i może jechać non-stop z prędkością 185 km/h. Mirai wypada przy tym jak auto emeryta. Tylko 182 konie, skromne 300 Nm, 175 km prędkości maksymalnej i niespieszne 9 sekundy do „setki”. Do tego ciasna kabina ograniczona przez zbiorniki wodoru i mały jak na pięciometrowe auto, bo ledwie 321-litrowy bagażnik. BMW iX5 Hydrogen ma 500 litrowy bagażnik - taki sam jak BMW X5 w wersji hybrydowej plug-in. Obie tyle samo ważą i mają identyczne zawieszenie. Mirai ma trzy zbiorniki, BMW – dwa. Zbiorniki w BMW iX5 Hydrogen mieszczą łącznie 6 kg wodoru. Udało nam się je wkomponować w auto bez uszczerbku dla pojemności kabiny czy bagażnika.

Jeśli zatankuję auto wodorem, po czym zostawię na rok, to co zastanę?

W pełni zatankowany samochód. To dlatego, że szybciej powietrze zejdzie z kół niż wodór ze zbiorników iX5 Hydrogen. Są one wykonane z kompozytu wzmocnionego włóknem węglowym z nieprzepuszczalną wewnętrzną powłoką, która sprawia, że wodór pozostaje w zbiornikach. To coś innego niż kriogeniczne zbiorniki na ciekły wodór schłodzone do minus 252 stopni Celsjusza, używane w przeszłości. W nich ciekły wodór powoli się ogrzewał i przekształcał w gaz, co zwiększało ciśnienie. Aby zapobiec zbyt dużemu wzrostowi, zawór spustowy uwalniał wodór w kontrolowany sposób – w efekcie mogły być one puste po dwóch lub więcej tygodniach. Dlatego jeśli ktoś zostawił BMW 7 Hydrogen (napędzane benzyną premium lub ciekłym wodorem) sprzed prawie 20 lat na dłuższy okres, wróciłby do pustych zbiorników wodoru i jechałby do domu na benzynie. Dziś wodór jest już sprężonym gazem, a zbiorniki są szczelne, tak że nie traci się wodoru, nawet jeśli samochód jest zaparkowany przez dłuższy czas.

BMW iX5 Hydrogen Concept

BMW iX5 Hydrogen Concept

mat. prasowe

Wróćmy do współczesności. Czyżby uczeń przerósł mistrza?

Nie nazwałbym BMW „uczniem”. Współpracujemy z Toyotą na równych zasadach i wymieniamy się wiedzą na wszystkich poziomach. Toyota jest dobra w technologii ogniw paliwowych i opracowała wysokowydajne ogniwa paliwowe. My mamy wiele lat doświadczenia w technologii wodorowej, jesteśmy dobrzy w projektowaniu systemów, zwłaszcza układów napędowych jako całości. W przyszłości chcemy np. zintegrować więcej zbiorników H2, ale o mniejszej średnicy tak, żebyśmy mogli umieścić je w przestrzeni, w której znajduje się bateria w samochodzie elektrycznym. To pozwoli nam na elastyczność na linii produkcyjnej, niezależnie od tego, czy zamontujemy baterię czy zbiorniki wodoru z podobnymi mocowaniami. Następnie musimy tylko dodać układ ogniw paliwowych z przodu, aby stworzyć samochód z ogniwami paliwowymi. Takie rozwiązanie uczyni produkcję elastyczną i dostosowującą się do zapotrzebowania klientów, a elastyczność jest naszym priorytetem. Widzimy układy napędowe wodorowe jako doskonałe uzupełnienie naszych bateryjnych samochodów elektrycznych.

Wodorowego iX5 nie da się kupić ani wynająć. Powstało mniej niż 100 sztuk składanych ręcznie. Ile takie auto musiałoby kosztować, by zwróciły się koszty produkcji?

Nie mogę podać ceny właśnie dlatego, że iX5 Hydrogen jest przeznaczone do testów a nie na sprzedaż. Na początku każda nowa technologia jest kosztowna. Dopiero masowa produkcja sprawia, że staje się tańsza. Szacujemy, że w ciągu dekady technologia ogniw paliwowych stanie się znacząco tańsza, podobnie jak baterie litowo-jonowe. Pojawi się efekt skali, ponieważ technologia ogniw paliwowych jest praktycznie taka sama we wszystkich zastosowaniach, w samochodach, furgonetkach, ciężarówkach, autobusach, nawet samolotach i systemach stacjonarnych.

Kiedy będę mógł kupić wodorowe BMW?

Przyglądamy się wymaganiom rynkowym i ogólnym warunkom. Możemy sobie wyobrazić, że taka opcja pojawi się za kilka lat, być może w drugiej połowie tej dekady.

Ile takich aut zamierzacie produkować w 2030 roku?

To też zależy od popytu. By nie dać się zaskoczyć musimy być gotowi na każdy scenariusz. Stąd wspólna architektura samochodów elektrycznych bateryjnych i wodorowych. Możliwość przeskoczenia z jednych na drugie to mniejsze ryzyko niż postawienie wszystkiego na jedną kartę. W tej branży wszelkie próby przewidzenia przyszłości zawodzą. Dlatego zamiast przewidywać, wolimy zachować elastyczne podejście. Mnie zaskoczyły plany Toyoty: 200 tys. wodorowych aut w 2030 roku. To tylko 5 proc. całej jej produkcji! Za mało, by uzyskać efekt skali i znaczącą obniżkę kosztów. Nie trzeba miliona samochodów, by produkować miliony ogniw. Gdy 10 lat temu weszliśmy na rynek z BMW i3, zaczęliśmy od skromnych 10 000 sztuk. Dziś produkujemy pół miliona elektryków rocznie.

OK, załóżmy, że mam już auto na wodór. Gdzie je zatankuję?

Stacji jest mało, ale to się zmieni. W marcu UE zawnioskowała o zapewnienie infrastruktury do ładowania pojazdów elektrycznych i tankowania pojazdów bezemisyjnych, w tym wodorowych. Nie rzadziej niż co 200 km przy głównych europejskich autostradach i miejskich węzłach komunikacyjnych. Do 2026 r. Niemcy, Polska i inne państwa członkowskie muszą mieć gotowe plany wdrożenia.

mat. prasowe

A na razie liczba stacji tankowania H2 raczej spada niż wzrasta. Np. Dania…

Tak, Dania zamknęła we wrześniu wszystkie wodorowe stacje. Ich operatorem był startup, który wpadł w kłopoty. W innych krajach stacje są budowane i rozpoczynają działalność, w tym w Polsce.

Może problemem są koszty budowy i utrzymania takich stacji? W Danii działało ich 19. Obsługiwały zaledwie 136 zarejestrowanych tam FCEV-ów. Operator stacji przyznał, że tylko w pierwszym półroczu stracił na nich 10,9 mln euro. I nie widzi szans na zyski.

Są drogie, w budowie i eksploatacji, zwłaszcza gdy odwiedza je niewiele samochodów. A znikome wykorzystanie oznacza małe przychody, które nie pokrywają kosztów operacyjnych. Mamy nadzieję, że do końca dekady zaczną na siebie zarabiać. Przełom powinien nastąpić, gdy będą obsługiwać samochody dostawcze, ciężarowe, różne pojazdy użytkowe z przewidywalnym wykorzystywaniem. Coraz więcej samochodów osobowych pojawi się, gdy sieć stacji paliw będzie gęstsza. Pierwsza stacja została właśnie otwarta w Polsce. To za mało, by skłonić wielu prywatnych właścicieli do przesiadki na wodór, ale to ważny start. Więcej stacji to więcej chętnych. A więcej klientów to niższe koszty operacyjne. Co jednak ciekawe, kilka badań wykazało, że w dłuższej perspektywie koszt posiadania podwójnej infrastruktury - ładowania elektrycznego i stacji tankowania wodoru - jest niższy niż przy koncentracji wyłącznie na pojazdach elektrycznych bateryjnych.

Mamy więc bardzo drogie auta i bardzo drogie stacje. Których przez to… nie ma. To może chociaż paliwo jest tanie? W Niemczech kilogram wodoru kosztuje…

… więcej od wybuchu wojny w Ukrainie, gdy energia stała się droższa. Cena to 11 euro za kilogram. Liczymy, że w ciągu 5-8 lat cena będzie jednocyfrowa. Co uczyni koszty podróży nie wyższe niż dieslem. Przy założeniu, że kilogram wodoru starczy na prawie 100 km. W rzeczywistości BMW iX5 Hydrogen zużywa średnio 1,2 kg wodoru na 100 km, co daje ok. 500 km zasięgu i winduje koszt pokonania 100 km do 100 zł. Taniej, dalej i szybciej pojedzie elektryczne BMW iX.

Więc gdzie ta przewaga wodoru? Elektrykiem wychodzi jeszcze taniej.

O ile ładujemy go w domu. Wtedy koszt 1 kilowatogodziny w Niemczech wynosi do 40 centów. Czyli 8 euro za 100 km. Należy zauważyć, że szybkie ładowarki mogą znacząco podwoić koszty ładowania.

Dojedźmy więc do sedna — ekologii paliwa wodorowego. W świecie PR cały wodór jest zielony, czyli z elektrolizy wody. W realnym świecie rządzi skąpany w CO2 wodór szary (95 proc.). Pośrodku jest wodór niebieski, czyli szary, lecz z wychwytem CO2.

Zielonego prawie nie ma, niebieskiego jest mało. A kolejka jest długa. Transport drogowy nie powinien stać w niej pierwszy, bo tu alternatywą dla aut na wodór są elektryki. Co innego w produkcji nawozów, stali, czy cementu, gdzie alternatywy nie ma. A jest olbrzymia emisja CO2. Tu są dwie kwestie: czas i ekonomia. Czas potrzebny na realizację projektów produkcji zielonego i niebieskiego wodoru. Takich projektów co roku przybywa. Choć wciąż to głównie plany. Zbieranie funduszy, załatwianie pozwoleń i budowa instalacji trwają lata. Zawsze trzeba od czegoś zacząć. Tak samo było w przypadku transformacji energetycznej. Pierwsze panele słoneczne i pierwsze turbiny wiatrowe były źle widziane, ponieważ były zbyt drogie. Teraz to zdrowy rozsądek. W Niemczech "zielony" wodór jest już tańszy niż "szary" wodór na stacjach tankowania.Ale nawet jeśli nie wszystkie projekty wypalą, to w ciągu dekady nastąpi skokowy wzrost produkcji zielonego wodoru. W Europie, ale przede wszystkim tam, gdzie jest potencjalnie dużo energii odnawialnej. A więc cały Bliski Wschód, Arabia Saudyjska, Dubaj, Oman, Emiraty. Wodorem zastąpią ropę, na której dotąd jechały. Maroko, Tunezja, Namibia, Chile, południowa Europa z Hiszpanią na czele też zaczną produkować zielony wodór. W instalacjach o mocy od 1 MW do 200-megawatowych elektrolizerów, bo taki właśnie ruszył w Chinach. Wzrost podaży i spadek cen diametralnie poprawią dostępność. Zniknie dylemat „albo transport, albo produkcja nawozów, cementu czy stali”.

A na razie trzeba wybierać. Dlaczego transport miałby być pierwszy?

Bo może przełknąć wyższe ceny wodoru niż przemysł. W transporcie wodór zastąpi benzynę i olej napędowy, które są drogie. W przemyśle – głównie węgiel i gaz ziemny, które są tańsze. Dlatego akceptowalny koszt przejścia na wodór w transporcie jest wyższy niż przy produkcji nawozów i stali, które musiałyby przez to radykalnie zdrożeć. Poza tym przemysł potrzebuje znacznie więcej energii niż transport. Ten ostatni będzie więc lepszym katalizatorem przejścia na wodór całej gospodarki i początkiem wodorowej ekonomii. Gdy podaż zielonego H2 wzrośnie a jego cena spadnie, za transportem pójdzie znacznie bardziej energochłonny przemysł.

Czyli przemysł na razie nie, bo pożarłby tyle zielonego wodoru, że zabrakłoby publicznych dotacji. Lepiej więc zacząć od branży, która nie wydrenuje tak szybko budżetu państwa.

Nowa ekonomia oparta na zielonej energii musi spinać się finansowo. Nie może wyłącznie polegać na dotacjach.Co będzie trudne, bo wodór jest drogi, ale też nieefektywny. By uczynić z niego nośnik energii, trzeba „na dzień dobry” włożyć sporo energii. I pogodzić się ze stratami ma kolejnych etapach. To smok pożerający własny ogon. Dużo w tym racji. Elektryczność można zaprząc do pracy od razu. A wodór trzeba najpierw wyprodukować, przetransportować i zamienić na prąd.

Ale w erze odnawialnej energii liczy się też, gdzie i kiedy ją produkujemy.

Owszem, mamy w Niemczech dużo paneli i wiatraków. Ale ich wykorzystanie nie jest optymalne, bo warunki takie nie są. Słońce o wiele mocniej świeci na południu Europy. A wiatr mocniej wieje na północy. Problem w tym, że najwięcej ludzi mieszka w obszarach przemysłowych pomiędzy nimi. Miejsca optymalnej produkcji energii nie pokrywają się z miejscami jej największego zużycia.

Czy to w Niemczech, czy w Polsce, nie zdołamy produkować odnawialnej energii wystarczająco dużo. Nawet, gdybyśmy zasłali panelami wszystkie dachy. I tak musielibyśmy jej trochę importować.

Pytanie: „jak”. Sieciami elektroenergetycznymi? Na bliskie odległości – tak. Na dalekie – to trudne. Tu wodór ma przewagę. Mimo wszystkich swych wad to najbardziej racjonalny – technicznie i ekonomicznie - sposób na przechowywanie i transportowanie energii odnawialnej na dużą skalę. Dobrą wiadomością jest to, że większość istniejącej infrastruktury gazu ziemnego można dostosować do wodoru. Zarówno do przechowywania, jak i transportu. Istnieją plany stopniowego przekształcenia części sieci gazociągowej na wodór. Co ważne, jedna rura może przewozić 5-8 razy więcej energii na godzinę niż linia elektryczna (którą musielibyśmy nowo zbudować). Kolejna kwestia to „kiedy”: kiedy energię produkujemy i kiedy jej potrzebujemy. Produkcja energii odnawialnej nie jest "na żądanie", ale zależy od pogody. Dlatego maksymalna zdolność produkcji musi znacznie przekraczać średnie zapotrzebowanie. Co czasem prowadzi do nadwyżek energii w systemie. Spora ich część się marnuje, bo nie ma co z nimi zrobić. W ubiegłym roku w Niemczech utracono prawie 6 terawatogodzin (1 terawatogodzina to tysiąc milionów kilowatogodzin) energii. Te 6 terawatogodzin cennej zielonej energii były dostępne w przystępnej cenie do konwersji na wodór. Wystarczyło tylko podać ją do elektrolizerów, ale nikt nie mógł wykorzystać tej energii. Musieliśmy zatrzymać wiatraki lub odłączyć panele.Za kilka lat te nadwyżki będzie można przekształcić w wodór. A potem stopniowo uwalniać z niego energię, gdy np. wiatru i słońca będzie za mało. To wszystko przyszłość. Dziś wodór przegrywa z matematyką. Zwłaszcza na drogach. Bo matematyka mówi, że dzięki 2,5-krotnie lepszej wydajności napęd elektryczny zawsze będzie tańszy.

Czytaj więcej

Ola Källenius, prezes Mercedes-Benz: Trzeba szanować konkurencję, obojętne skąd pochodzi

Ile w Waszym BMW iX5 Hydrogen jest Toyoty?

Ogniwa paliwowe. Pochodzą z modelu Mirai. Reszta to nasz projekt. Układ ogniw paliwowych, cały wodorowy system i układ napędowy zostały opracowane przez BMW. W tym również synchroniczny silnik elektryczny - ten sam jak w modelach iX, i4 czy i7.

Pozostało 98% artykułu
Rozmowa MOTO.RP.PL
Sun Yong Hwang, Prezes Hyundai Motor Poland: Polski rynek nie urośnie
Rozmowa MOTO.RP.PL
Ola Källenius, prezes Mercedes-Benz: Trzeba szanować konkurencję, obojętne skąd pochodzi
Rozmowa MOTO.RP.PL
Witold Leder, CEO Spyrosoft Solutions: Software w motoryzacji rośnie w siłę
Rozmowa MOTO.RP.PL
Stefanie Hegels, prezes VW Poznań: Poznań będzie realizował nadwyżki produkcyjne Golfa
Rozmowa MOTO.RP.PL
Jacek Górski, dyrektor Inchcape JLR Poland: Przygotowujemy się na lepsze czasy
Rozmowa MOTO.RP.PL
Maciej Mazur, dyr. zarządzający PSPA: Elektromobilność to nie tylko zielone tablice