Wyzwania transformacji energetycznej w transporcie

Transformacja energetyczna to dziś jeden z kluczowych tematów. Składa się na to kwestia ochrony klimatu i obecny kryzys energetyczny. Odchodzenie od paliw kopalnych ciągle jest jednym z priorytetów dla wielu firm, jednak w nowych okolicznościach geopolitycznych marsz w stronę nowych technologii może spowolnić lub wręcz zmienić kierunek.  Gdy ceny energii drastycznie rosną, wizja motoryzacji wyłącznie elektrycznej zdaje się być trudna do osiągnięcia w wyznaczonym czasie. Obecnie rozwijane są różne projekty, takie jak pojazdy elektryczne, pojazdy zasilane wodorem czy LNG/BioLNG.

Choć producenci pojazdów ciężarowych testują wiele rozwiązań, to na ostateczny wybór rodzaju paliwa będą miały wpływ różne czynniki, np. infrastruktura tankowania. W przypadku transportu ciężkiego jest to szczególnie istotne. Manewrowanie kilkunastometrowym zestawem ważącym kilkadziesiąt ton stwarza inne wyzwania i potrzeby w porównaniu do aut osobowych. Warto zatem zwrócić uwagę na to, jak transformacja energetyczna wpłynie na postrzeganie obiektu, jakim jest „stacja paliw”.

Przejście na energię elektryczną i pojazdy generujące prąd z baterii jest ciekawą wizją przyszłości. Jednak w tworzeniu scenariuszy na kolejne dekady musimy pamiętać o realiach, w jakich funkcjonuje transport. W Europie większość przestrzeni jest zagospodarowana. Trudno znaleźć nowe miejsca na parkingi dla ciężarówek, ponieważ cena ziemi pod budowę jest bardzo wysoka, co podważa opłacalność inwestycji.

Dostosowanie aktualnych parkingów do wymogów pojazdów elektrycznych również jest sporym wyzwaniem. Wygospodarowanie miejsc pod stacje ładowania dla elektrycznych ciężarówek wymusza wyłączenie z użytkowania sporej przestrzeni dla innych pojazdów. A to i tak nie zapewni możliwości podładowania baterii wszystkim zainteresowanym.

Obecne stacje paliw, dostosowane do potrzeb transportu ciężkiego, pozwalają zatankować pojazd w tempie około 130L/min. To oznacza postój ciężarówki przez około 15 minut. Przyzwyczailiśmy się do komfortu krótkiego czasu tankowania. W połączeniu ze sporym zasięgiem pojazdu i rozbudowaną infrastrukturą, uzupełnianie oleju napędowego jest tylko jednym z wielu czynników podczas planowania tras. Jak jednak te przyzwyczajenia zmienią się wraz z transformacją? Zapoznajmy się z projektami, które znajdują się na różnych etapach rozwoju i mają szansę na sukces w branży transportowej.

LNG i BioLNG to obecnie jeden z najbardziej komentowanych kierunków rozwijanych w branży. Wynika to przede wszystkim z kryzysu energetycznego i wysokich cen tego surowca. O ile LNG jest paliwem typowo kopalnym, o tyle BioLNG pozyskiwane z fermentacji biomasy jest opcją o zdecydowanie niższej emisji CO2.

Z punktu widzenia obsługi takiego pojazdu, stacje paliw są bardzo zbliżone do stacji zaopatrujących ciężarówki w olej napędowy. Zdecydowaną różnicą są jednak koszty budowy. Wynika to z głównej cechy skroplonego metanu, jaką jest niska temperatura gazu (aby go skroplić, należy schłodzić gaz do -150 stopni Celsjusza). To generuje wysokie koszty zarówno samych zbiorników kriogenicznych, jak i energii potrzebnej do utrzymania tak niskiej temperatury.

 LNG jest najbliższe naszym wyobrażeniom w zakresie tego, jak poruszamy się pojazdami ciężarowymi. Choć niższy zasięg może stanowić wyzwanie, to jednak odpowiednia siatka stacji będzie w stanie ułatwić pracę. Tankowanie gazu nieco różni się od tankowania oleju napędowego, jednak sam czas spędzony na stacji paliw jest zbliżony.

Samochody LNG są już dość powszechnym widokiem na naszych drogach.  Kryzys energetyczny pokazał, że dostępność klasycznych paliw kopalnych może okazać się wyzwaniem w zakresie kosztów ich obsługi. Dodatkową kwestią pozostaje proces wykorzystywania gazu BioLNG. Pomimo bardzo niskiego, praktycznie pomijalnego, negatywnego bilansu CO2 wynikającego z jego pozyskiwania, wciąż mówimy o procesie spalania paliwa w silniku i emisji CO2.  

Elektryfikacja jest jednym z najmocniej promowanych obecnie kierunków w motoryzacji. Widać to szczególnie w odniesieniu do samochodów osobowych. Pojawiają się również pojazdy ciężarowe zasilane z baterii. Warto jednak spojrzeć na pewne wyzwania, które niesie ze sobą elektryfikacja transportu ciężkiego. Choć oczywistym są kwestie związane z samymi pojazdami, takie jak wysoka masa czy zasięg, to jednak infrastruktura ładowania jest kluczowym czynnikiem.

Zwróćmy uwagę na ładowanie takiego pojazdu. Jak wspomnieliśmy, tankowanie ciężarówki trwa obecnie około 15 minut. Czołowi producenci samochodów ciężarowych deklarują czas ładowania nieco poniżej godziny w przypadku ładowarek o bardzo dużej mocy. Powoduje to praktycznie czterokrotnie dłuższy czas postoju.

Obecnie stacje paliw dedykowane ciężarówkom mają zazwyczaj kilka stanowisk, dzięki czemu mogą obsłużyć od kilku do kilkunastu pojazdów jednocześnie.

Czas ładowania jest jednak znacznie dłuższy niż tankowania. To zatem skłania do postawienia pytania czy w przypadku pojazdów elektrycznych przestawienie klasycznej stacji paliw i dostosowanie jej do ładowania pojazdów elektrycznych jest rozwiązaniem wydajnym? Jak wcześniej wspomnieliśmy, przy obecnym rozwoju technologii, ilość obsłużonych pojazdów zostanie obniżona czterokrotnie.

Innym proponowanym przez branżę scenariuszem jest zlokalizowanie ładowarek na parkingach autostradowych lub w pobliżu centrów logistycznych. Dłuższy czas postoju wymaga zapewnienia możliwości ładowania większej liczbie pojazdów, zwłaszcza jeśli weźmiemy pod uwagę niski przy obecnej technologii zasięg.

W kontekście elektryfikacji transportu pozostaje jeszcze kilka innych pytań, które są ważne dla branży TSL.

Po pierwsze, czy ze względu na ograniczone zasoby metali rzadkich potrzebnych do produkcji baterii, ciężarówki – podobnie jak samochody osobowe zasilane z gniazdka – będą dostępne cenowo? Czy zmieni się model własności pojazdu, np. przechodząc w system najmu?

Po drugie, jak kształtuje się wydajność baterii w różnych warunkach pogodowych w korelacji z rosnącym przebiegiem? Czy bateria w mroźną zimę przy przebiegu 200 tysięcy kilometrów utrzyma swoje właściwości na akceptowalnym poziomie?

Po trzecie, jak zmieni się cena energii elektrycznej, jeśli 5, 10 lub 15% ciężarówek na drogach będzie elektryczna. Jak to wpłynie na wycenę frachtów i ogólny poziom życia konsumentów w już i tak drogich czasach? Na te pytania branża ma najmniej odpowiedzi.

Ciekawą alternatywę dla silników wysokoprężnych i baterii stanowi wodór. Łączy w sobie zerową emisyjność (przy założeniu pozyskiwania z OZE) wraz z krótkim czasem tankowania. Według producentów rozwijających tę technologię, czas tankowania samochodu wodorowego wynosi około 20 minut, przy założeniu zasięgu porównywalnego z pojazdami LNG.

W procesie „spalania wodoru” nie powstają jednak żadne szkodliwe związki. Jedynym produktem powstającym w wyniku reakcji chemicznej wodoru jest woda. Wodór jako paliwo zeroemisyjne jest najbliższy obecnym przyzwyczajeniom, jeśli chodzi o rolę stacji paliw.

Oczywiście, stacje wymagają dostosowania, jednak przy założeniu zasięgu na poziomie 1000 km można dostosować obecną sieć, zamiast tworzyć całkowicie nową infrastrukturę. Pojawia się tutaj, podobnie jak w LNG, kwestia kosztownych zbiorników przystosowanych do przechowywania wodoru.

Niewątpliwie wadą wodoru jest jego energochłonny proces pozyskiwania. Przy założeniu pozyskiwania go z elektrolizy wody, nawet przy wykorzystaniu OZE, wciąż zużywamy prąd. Równie dobrze energia elektryczna potrzebna do produkcji wodoru mogłaby posłużyć do ładowania pojazdów elektrycznych. W tym przypadku zużywamy jednak energię elektryczną do produkcji wodoru, który następnie należy przetransportować na stację, przechować i zatankować. To powoduje, że straty energetyczne wynikające z całego procesu są nieporównywalnie wyższe niż w pojazdach elektrycznych.

Wyzwania związane z transformacją energetyczną to nie tylko kwestia samych pojazdów. Musimy patrzeć na to zjawisko w szerszym zakresie. Zmiana źródła zasilania pojazdów to przede wszystkim zmiana wieloletnich przyzwyczajeń. Warto więc obserwować trendy, by lepiej przygotować się do nadchodzących zmian.