Liczba czynnych stacji tankowania i pojazdów napędzanych wodorem na ulicach determinuje poziom wykorzystania tej technologii. Obecnie w Polsce jest tylko sześć czynnych stacji tankowania wodoru w Polsce, a kolejnych 13 planowanych. Jaki to ma wpływ na transport i jego przyszłość?
Wodór jest najlżejszym oraz najprostszym pierwiastkiem chemicznym. Paliwo wodorowe jest paliwem wysokoenergetycznym o grawimetrycznej gęstości energii równej 33 kWh/kg. Natomiast wolumetryczna gęstość energii jest zależna od stanu skupienia (ciekłego lub gazowego). W ciekłym stanie skupienia gęstość ta wynosi 2,36 kWh/l, natomiast w postaci gazowej jest to 1,32 kWh/l przy ciśnieniu 700 bar oraz 0,79 kWh/l przy ciśnieniu 350 bar. Zakres stężeń wodoru w powietrzu przy których może dojść do zapłonu wynosi od 4% do 77% objętości mieszaniny.
Dla porównania benzyna ma znacznie węższy zakres stężeń w powietrzu (1-6%). Tak szeroki zakres może niepokoić ze względu na bezpieczeństwo użytkowania wodoru, jednakże warto przypomnieć, że wodór jest 14 razy lżejszy od powietrza a jego prędkość rozpraszania się w powietrzu wynosi 20 m/s, więc bardzo szybko rozprasza się w atmosferze, co ogranicza niebezpieczeństwo użytkowania. Pomimo to największym i najbardziej kosztownym wyzwaniem pozostaje jego transport oraz jego przechowywanie. Wynika to z faktu, że w stanie ciekłym musi być przechowywany w temperaturze -253°C a stanie gazowym w zbiornikach pod wspomnianym wcześniej wysokim ciśnieniem przy temperaturze 20-25°C. Dodatkowo wodór posiada 10 krotnie niższa niż benzyna, energię zapłonu (0,02 mJ).
Jak odbywa się zamiana wodoru na energię mechaniczną?
Obecnie pojazdy wodorowe zazwyczaj korzystają z ogniw paliwowych z membraną polimerową (ang. – PEM). Ogniwa paliwowe jest urządzeniem elektrochemicznym w którym dochodzi do reakcji wodoru z tlenem w celu uzyskania użytecznej energii. Składa się ono z dwóch odseparowanych elektrolitem elektrod. Wodór w stanie czystym lub w mieszaninie z innymi gazami – jest doprowadzany w sposób ciągły do anody – ujemnej elektrody, a utleniacz – tlen w stanie czystym lub mieszaninie (powietrze) – podawany jest w sposób ciągły do dodatniej elektrody – katody. Pomiędzy elektrodami znajduję się elektrolit, który umożliwia przepływ protonów (kationów wodoru), natomiast uniemożliwia przepływ elektronów. Reakcja chemiczna zachodząca w ogniwie polega na rozbiciu wodoru na proton i elektron na anodzie, a następnie na ich połączeniu na katodzie. Procesom elektrochemicznym towarzyszy przepływ elektronów od anody do katody z pominięciem nieprzepuszczalnej membrany. W wyniku elektrochemicznych reakcji powstaje woda, ciepło i prąd elektryczny, który jest nośnikiem energii. Energia ta trafia do akumulatorów litowo-jonowych, a następnie napędza silnik elektryczny pojazdu o napędzie wodorowym. W tym układzie akumulator elektrochemiczny jest niezbędny z racji stałej pracy ogniwa paliwowego i braku jego odporności na gwałtowne zmiany poboru prądu przez silnik elektryczny pojazdu.
Ile kosztują obecnie w Polsce pojazdy zasilane wodorem?
W Polsce autobus wodorowy po raz pierwszy wprowadzono na stałe do floty autobusowej się w Koninie. Przez pierwsze 3 kwartały użytkowania w 2024 roku, przejechał ponad 57 000 km. W trakcie tego dystansu zużył ponad 3700 kg wodoru a uśredniony koszt przejechania 1 km przez ten autobus wyniósł 4,18 PLN netto. Dla porównania koszt przejechania 1 km przez autobus elektryczny w tym samym okresie w Koninie wyniósł 1,02 PLN netto. Duża różnica w cenie eksploatacji jest wynikiem niewielkiej liczby inwestycji w wytwarzanie i dystrybucję wodoru co z kolei skutkuje niską podażą tego paliwa. Pomimo ogromnej różnicy w kosztach na niekorzyść wodoru, MZK Konin podpisało umowę na dostawę kolejnych pojazdów z takim napędem. Umowa zakłada, że Konin otrzyma 5 przegubowych autobusów wodorowych Solaris Urbino 18 hydrogen. Zakup tych autobusów w 90% zostanie dofinansowany przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej (NFOŚiGW).
Według danych Polskiego Związku Przemysłu Motoryzacyjnego w pierwszym kwartale 2025 roku, w naszym kraju było zarejestrowanych ponad 350 samochodów osobowych z napędem wodorowym, przy czym aż 99,9 % osobowych samochodów wodorowych zarejestrowanych w Polsce to auta firmowe. Najwięcej, bo 150 takich aut ma firma Plus Flota, zarządzają flotą samochodów służbowych Grupy Polsat Plus. W Polsce można zakupić pojazdy wodorowe marki Toyota (Mirai) lub Hyundai (Nexo). Niestety u obu marek, ceny pojazdów oscylują w okolicach 300 tys. PLN brutto co w porównaniu do taniejących samochodów elektrycznych jest wciąż wysoką ceną. Dodatkowo pojazdy te potrzebują około 1kg wodoru do przejechania 100 km. Obecnie na stacji przy ul. Tango 4 w Warszawie, która jest pierwszą publiczną stacją tankowania wodoru w Polsce, wodór kosztuje 69 PLN brutto/kg. Koszt przejechania 100 km pojazdem elektrycznym może być ponad dwa razy niższy. Warto też wspomnieć, że pomimo zielonych tablic rejestracyjnych pojazdy napędzane wodorem nie są zwolnione z opłat za postój w strefie płatnego parkowania oraz śródmiejskiej strefie płatnego parkowania. Poza wysoką ceną zakupu oraz wysokimi kosztami paliwa jest to kolejny powód, który nie przemawia za zakupem osobowych pojazdów wodorowych.
Jaka jest realna przyszłość wodoru w transporcie w Polsce
Według danych Polskiego Związku Przemysłu Motoryzacyjnego na koniec kwietnia 2025 roku w Polsce jeździły 93 autobusy wodorowe. Dla porównania pod koniec kwietnia 2024 było ich tylko 54. Wzrost na poziomie ponad 70 % pokazuje, że pomimo dużych kosztów, Polskie miasta nie zniechęcają się i ciągle kupują autobusy z tym napędem. Jeśli wzrost ten się utrzyma to za rok po polskich drogach może poruszać się prawie 160 autobusów wodorowych.
Dla klientów indywidualnych oraz flot firmowych gama pojazdów wodorowych również będzie poszerzana. Europejscy producenci samochodów również próbują zaistnieć w świecie pojazdów wodorowych. BMW od końca 2023 roku testuje model iX5 hydrogen z ogniwami paliwowymi Toyoty, jednakże ten model należy do floty pilotażowej liczącej 100 pojazdów i nie jest powszechnie sprzedawany. W 2028 roku BMW ma przedstawić swój pierwszy seryjnie produkowany pojazd wodorowy. Warto wspomnieć, że niedawno Honda zaprezentowała model CR-V e:FCEV. Jest to pierwszy wodorowy pojazd z możliwością doładowania energii elektrycznej z sieci (Plug – in charging). Jego zasięg na samej energii elektrycznej nie przekracza 50 km, jednak możliwość doładowania jest znacznie prostsza niż zatankowanie wodoru. Niestety pojazd ten nie jest oferowany w Europie.
Podsumowując, wzrost zarówno liczby autobusów jak pojazdów osobowych może się zwiększyć wraz z budową nowych elektrolizerów i stacji ładowania. Ważne by elektrolizery te korzystały w jak największym stopniu z odnawialnych źródeł energii. Przyrost produkcji wodoru prawdopodobnie też spowoduje spadek jego ceny, co niewątpliwie zmniejszy koszty przejechania 100 km. Dodatkowo wraz ze wzrostem inwestycji w sektor wodorowy, koszt zakupu autobusów i samochodów również może się obniżyć. Dalszy rozwój infrastruktury wytwarzania i tankowania wodoru oraz spadki cen są kluczowe dla upowszechnienia wodoru w transporcie.
Inż. Michał Zieliński ze Studenckiego Koła Naukowego Energetyki SGH
