Jak vidí budoucnost CNG profesor Jan Macek, proděkan pro vědeckou a výzkumnou činnost Fakulty strojní Českého vysokého učení technického (ČVUT), bývalý šéf Ústavu automobilů, spalovacích motorů a kolejových vozidel a Centra vozidel udržitelné mobility Josefa Božka na Fakultě strojní ČVUT?
Zabýváte se mimo jiné i projektem motorů zkonstruovaných čistě na pohon zemním plynem. V čem je jejich výhoda oproti dnes používaným „hybridům“? Co brání jejich případnému rozšíření?
Motor dedikovaný čistě na stlačený zemní plyn (CNG) má oproti dnes využívaným řešením několik výhod. CNG má vysoké oktanové číslo, velmi pomalu hoří a je méně náchylný ke klepání. Snese tedy vyšší kompresní poměr a motor má pak díky tomu vyšší účinnost. Při pouhé přestavbě benzinového motoru se zachováním možnosti provozu na benzin na plyn tuto výhodu ztrácíme. Oproti současnému řešení tak mají motory spotřebu nižší až o zhruba o deset procent, což pochopitelně vede ke zvýšení dojezdové vzdálenosti nebo možnosti zmenšit tlakové lahve. Pochopitelně nevýhoda spočívá v tom, že musí být dostatečně hustá síť plnicích stanic, protože v autě už nemáte žádnou benzinovou rezervu.
Jak vidíte budoucnost CNG jako paliva?
CNG má oproti benzinu ekologickou výhodu, a to v nižších emisích oxidu uhličitého CO2, který přispívá ke skleníkovému efektu. Je to dáno dvěma faktory, jedním je výhřevnost a druhým složení paliva – chemická energie je z větší části než u benzínu vázána na vodík, není v něm tolik uhlíkových atomů. V benzinu tvoří cca 85 procent hmotnosti uhlíkové atomy, u zemního plynu (metanu) jen 75 procent. Oxidu uhličitého vznikne při spalování CNG méně ještě díky tomu, že se spotřebuje méně plynu, protože má vyšší výhřevnost. Pokud ještě vezmeme v úvahu motor dedikovaný pouze na CNG, tak znovu ušetříte díky jeho vyšší účinnosti. Ve srovnání s běžným zážehovým motorem jsou výsledky tedy vždy lepší.
Další výhodou CNG je zapalitelnost v širším rozmezí – koncentraci a složení směsi. Můžeme jít na chudé směsi s nadbytečným množstvím vzduchu. Vyvíjíme k tomu zapalovací systémy, které dokáží bezpečně zapálit i velmi chudé směsi, které vyvíjejí nízké teploty při spalování, což znamená opět menší tepelné ztráty do stěn. Nepříjemné je, že ve výfukových plynech chudé směsi je kyslík, což znemožňuje využití principu trojcestného katalyzátoru, který představuje velice účinný a levný způsob snižování emisí redukcí oxidů dusíku. Existují samozřejmě jiná řešení, ale jsou dražší. Co se týče emisí oxidu uhličitého, od roku 2020 hrozí automobilkám vysoké pokuty za překročení limitů, takže dedikovaný motor na zemní plyn je slibná varianta. Proto na něm většina automobilek intenzivně pracuje.
Jak je to s bezpečností vozidel z pohledu zdroje energie? Nedávno byly medializovány případy výbuchů CNG nádrží u vozidel VW, to mohlo poškodit pověst CNG jakož to bezpečného paliva. A jak je to s elektromobily?
U CNG se jedná po poměrně velmi bezpečné řešení. Z hlediska rizika havárii automobilu se ukazuje, že plynová lahev je odolná, osobně si nepamatuji na výbuch láhve se zahořením plynu jako následek autonehody. Zaznamenal jsem případy roztržení tlakové lahve při plnění, vždy se ale ukázalo, že šlo o špatně udržované vozidlo, u kterého se nehlídala koroze uvnitř lahve.
U elektromobilů narážíme na to, že je zatím jen minimum zkušeností, jak se akumulátory zachovají při nehodě. Víme o případech zahoření akumulátorů u mobilních telefonů, notebooků, skateboardů s elektrickým pohonem i u letadel. Vysoce kompaktní akumulátor má velmi malou vzdálenost mezi elektrodami a při mechanické deformaci, což může zapříčinit například nehoda, může dojít k vnitřnímu zkratu. Také je potřeba, aby balanční elektronický systém vozu zaznamenal individuální odchylky v napětí nebo vnitřním odporu článku zařazeném v sérii. Přetěžovaný článek musí pak vyřadit, může totiž dojít k přehřátí. Přehřátí, vnitřní zkrat nebo nehoda mohou zapříčinit netěsnost pláště baterie, a jakmile se k lithiu dostane kyslík, následuje prudká reaktivní reakce. Bohužel netěsnost pláště se například po nehodě může projevit v časovém odstupu i několika týdnů.
Riziko představuje i doba, kterou my jsme ještě nezažili, kdy se akumulátory budou ve velkém měnit za nové, což logicky přinese poptávku po levnějších a tedy i méně kvalitnějších bateriích.
Větší zkušenosti však získáme časem při masivnějším a dlouhodobějším nasazení elektromobilů.
