A Planeta

LPG, LNG, CNG – to wszystko skróty związane z paliwami do napędzania pojazdów. I o wszystkich mówią nam, że są „ekologiczne”. Co to znaczy? I jak się ma do tego jeszcze wodór?

W baku Polaka

W indywidualnym transporcie królem gazów jest LPG (liquefied petroleum gas). Właściciele aut benzynowych montują instalacje do zasilania płynnym gazem, ponieważ cena LPG i wydajność energetyczna tego paliwa pozwalają na oszczędności finansowe w porównaniu z jazdą na benzynie. Czy to jest opcja lepsza dla klimatu? Do pewnego stopnia tak, ale zmiana jest nieduża. LPG to paliwo kopalne, składające się głównie z propanu i butanu, wymagające przetworzenia w rafinerii. Emisja gazów cieplarnianych do atmosfery zaczyna się już w procesie wydobycia, w którym część metanu (czyli gazu ziemnego) ze złóż ucieka do atmosfery. Firmy wydobywcze oczywiście starają się ograniczyć te straty, ale nie da się ich zredukować do zera. A warto przy tym pamiętać, że metan ma bardzo silne działanie cieplarniane, silniejsze niż dwutlenek węgla. Kolejny etap, czyli przetwarzanie, wiąże się ze zużyciem energii. A ponieważ energia pochodzi często również z paliw kopalnych, to na tym etapie też mamy emisję gazów cieplarnianych. Tak samo później, w transporcie LPG i utrzymywaniu go w stanie ciekłym.

Natomiast gdy już paliwo jest w baku, można powiedzieć, że zaczyna być faktycznie korzystne, ale nie dla klimatu, tylko z punktu widzenia redukcji szkodliwych dla zdrowia zanieczyszczeń powietrza. Nie najbardziej aktualny, ale bardzo szczegółowy opis, jak to się dzieje, można znaleźć w artykule na portalu Autokult.pl . Użycie LPG zamiast benzyny pozwala zredukować emisję do powietrza pyłów i toksycznych związków, które tworzą smog i są bezpośrednim zagrożeniem dla zdrowia.

Czysta podróż autobusem i śmieciarką

Właśnie głównie z myślą o redukcji smogu spółki komunalne korzystają z pojazdów na gaz ziemny. Zazwyczaj są to dwie formy gazu ziemnego – płynna i sprężona. Jest to metan, przygotowany do łatwiejszego transportu i przechowywania. Gaz płynny to LNG (liquefied natural gas). Gaz sprężony to CNG (compressed natural gas). CNG był w użyciu wcześniej. Pojazdy zasilane LNG coraz częściej wchodzą do użytku. Paliwo w postaci płynnej (LNG) ma większą gęstość energetyczną i mniejszą objętość od metanu w postaci gazowej (CNG). Ale wygoda użycia obu paliw jest podobna. Widzimy je głównie w dużych miastach, gdzie smog jest w dużej mierze powodowany przez gęsty ruch samochodowy i władze samorządowe starają się temu zaradzić. Nie tylko autobusy, ale też np. śmieciarki coraz częściej korzystają z CNG lub LNG jako paliwa.

CNG i LNG wymagają mniejszego przetworzenia niż LPG, ale nie jest to różnica na tyle duża, żeby miała znaczenie dla ogólnej emisji gazów cieplarnianych. Poza tym nadal emisja w znacznej mierze ma miejsce przy wydobyciu a potem w transporcie. Więc przewaga tych gazów nad dieslem i benzyną jeśli chodzi o klimat jest niewielka. Ale ma ogromne znaczenie dla zdrowia mieszkańców miast.

Zdefiniuj „ekologiczny”

Globalna zmiana klimatu i smog , chociaż oba stanowią poważne zagrożenie cywilizacyjne, są dwoma różnymi sprawami i warto o tym pamiętać. Dwutlenek węgla jest podstawowym gazem cieplarnianym. Długotrwale wpływa na klimat, ponieważ nie rozkłada się w atmosferze. Kumuluje się i działa coraz silniej, jak coraz grubsza szyba w szklarni. Jest groźny. Ale nie jest sam w sobie szkodliwy dla organizmów żywych. Wśród produktów spalania istnieją jednak substancje trujące. Są to pyły zawieszone o bardzo małej średnicy, które mechanicznie uszkadzają tkanki oraz związki toksyczne, np. tlenek węgla, tlenki azotu, tlenki siarki lub benzo(a)piren. I właśnie te substancje nie powstają przy spalaniu gazów LPG, LNG, CNG lub ich emisja jest znacznie ograniczona w porównaniu do spalania benzyny lub oleju napędowego. Jeśli chodzi o ochronę klimatu, zamiana jednych na drugie niestety nie rozwiązuje problemu.

H₂

Potencjalnie realną zmianę może stanowić wodór. Ten gaz może służyć do napędzania pojazdów i nie jest surowcem kopalnym. A do tego przy jego wykorzystaniu nie dochodzi do żadnej emisji CO₂, ani szkodliwych związków.

Są to pojazdy elektryczne. Ale prąd do zasilania silnika nie pochodzi tylko z baterii. Jest na bieżąco wytwarzany w ogniwie paliwowym. Działanie ogniwa oparte jest w uproszczeniu na rozdzieleniu atomów wodoru na protony z ładunkiem dodatnim i elektrony z ładunkiem ujemnym. Ruch elektronów wyprowadzany poza ogniwo to właśnie prąd elektryczny, a protony (czyli jony wodoru H⁺) wchodzą w reakcję z tlenem z powietrza, co wytwarza wodę. Istnieje również odwrotny proces, w którym pozyskuje się wodór i tlen poprzez rozdzielenie wody za pomocą energii elektrycznej, czyli elektroliza wody.

Ogniwa paliwowe są w stanie wytwarzać moc niezbędną do zasilania silnika dużego pojazdu, takiego jak autobus. Nie zachodzi przy tym reakcja spalania, nie wytwarza się ciepło. Jedynym produktem poza energią elektryczną jest woda. Chociaż, o czym warto pamiętać, wodór jest łatwopalny i może wybuchać, więc wymaga równie starannych środków ostrożności jak inne paliwa.

Szkopuł w tym, że…

Jak zwykle, gdy mówimy o transformacji energetycznej pojawia się uzasadnione pytanie: „Dobrze, dobrze, ale skąd się bierze energia do pozyskiwania wodoru? Bo jeśli z węgla, to chyba nie o to chodzi”.

Wodór w Polsce nie jest specjalnie popularnym paliwem transportowym, to raczej na razie ciekawostka. Ale produkujemy i zużywamy go bardzo dużo. Bo jest surowcem do produkcji nawozów sztucznych i w procesach odsiarczania ropy naftowej w rafineriach. Szczegóły zużycia wodoru w przemyśle i wytwarzania go w tym celu podaje raport Forum Energii: Gdzie zacząć transformację przemysłu? . Ten wodór wytwarzany jest w procesach termicznych z paliw kopalnych, głównie z wykorzystaniem gazu ziemnego. Nie jest rozwiązaniem z punktu widzenia klimatu. Ale w miarę poprawy dostępności źródeł odnawialnych, będą się zwiększać możliwości produkowania wodoru poprzez elektrolizę z wykorzystaniem energii z wiatru i słońca. Z tym wiążą się też pewne nadzieje na przechowywanie nadwyżek energii z tych źródeł, które są zależne od pogody i nie dostarczają prądu w sposób stabilny.

Ponieważ na paliwo transportowe zużywamy stosunkowo mało wodoru, to np. wzmiankowane wyżej autobusy wodorowe w Wałbrzychu mogą się pochwalić, że wykorzystują źródła odnawialne. Pisze o tym portal gramwzielone.pl. A na przykład poznańskie autobusy wodorowe na razie korzystają z wodoru wytwarzanego w większym stopniu z paliw kopalnych. Póki co, ich największą zaletą są więc ciche silniki elektryczne i brak zanieczyszczenia powietrza.