Wykorzystanie wodoru w napędach pojazdów transportu publicznego wydaje się najbardziej perspektywicznym rozwiązaniem. Osiągnięcie tego etapu jest naturalną ewolucją napędów z wykorzystaniem CNG (Compressed Natural Gas) i LNG (Liquified Natural Gas). Z pewnością opanowanie technologiczne zasilania silników za pomocą CNG czy LNG (to drugie jest właściwie tylko innym sposobem magazynowania tego samego paliwa, co pozwala na znaczne zwiększenie gęstości magazynowanej energii) daje podstawy do budowania pojazdów wodorowych.

Wykorzystanie wodoru do napędu autobusów miejskich jest rozważane od wielu lat, pojazdy eksperymentalne są eksploatowane, a stosowane rozwiązania są bliskie seryjnym. Za zastosowaniem wodoru jako paliwa silnikowego przemawia jego powszechna dostępność i właściwości. Wodór ma bardzo wysoką wartość opałową około 120 MJ/kg (benzyna tylko 47 MJ/kg) oraz szerokie granice zapalności (4-75 proc. objętościowo), wymaga niewielkiej energii do zapłonu przy dość dużej temperaturze zapłonu (585°C). Wysoka zdolność dyfuzji w powietrzu pozwala na tworzenie mieszanek jednorodnych, co znacznie ułatwia jego spalanie. Jedynym w kontekście zastosowań przewozowych dość kłopotliwym mankamentem jest jego bardzo mała gęstość 0,0837 kg/m3. Dlatego magazynowanie wodoru w pojazdach stwarza pewne kłopoty (przykładowo: odpowiednikiem 500 dm3, 400 kg oleju napędowego jest 8000 dm3 wodoru w stanie gazowym lub 2100 dm3 wodoru w stanie skroplonym). W związku z tym stosuje się specjalne metody jego magazynowania, np. w postaci wodorków, czyli wodoru związanego z różnymi metalami (4,5 kg wodorków odpowiada 1 kg oleju napędowego). Zatem, aby otrzymać równoważnik 400 kg oleju napędowego, należy zgromadzić 1725 kg wodorków. W stosowanych obecnie rozwiązaniach wodór magazynuje się w postaci sprężonej w specjalnych zbiornikach pod ciśnieniem 35 MPa, choć są dostępne już zbiorniki pozwalające uzyskać ciśnienie 70 MPa.



Czeski TriHyBus jest używany w ruchu liniowym w firmie Nerabus, należącej do Veolia Transport. Ogniwa paliwowe z układem chłodzenia, butle do magazynowania wodoru, baterie ogniw litowo-jonowych umieszczono na dachu i w tylnej części autobusu.




Są dwie metody wykorzystania wodoru w pojazdach. Jedną z nich jest jego spalanie w silniku o spalaniu wewnętrznym, drugą zasilanie ogniw paliwowych, służących do wytwarzania napięcia zasilającego elektryczne silniki trakcyjne. Obie metody mają swoich zwolenników. W zasilaniu autobusów z wykorzystaniem ogniw paliwowych największe doświadczenie ma firma Mercedes, która już w 1997 r. dysponowała takim autobusem (Nebus). Sześć lat później oddano do testów 36 autobusów zasilanych ogniwami paliwowymi, które łącznie wykonały przebieg 2 mln km. Doświadczenia te pozwoliły na wykonanie przez MB kolejnego kroku, jakim jest zaprezentowany w czerwcu br. na kongresie UITP w Wiedniu autobus Mercedes-Benz Citaro FuelCELL Hybrid. Jak sama nazwa wskazuje, jest to pojazd hybrydowy, wykorzystujący wiele zespołów z autobusu MB Citaro G Blue Tec Hybrid. Zaadaptowano z niego kompletne osie zblokowane z trakcyjnymi silnikami elektrycznymi, umieszczonymi w piastach oraz baterie ogniw litowo-jonowych do gromadzenia odzyskiwanej w czasie hamowania energii elektrycznej. Zerowa emisja spalin i hałasu powodują, że autobus jest idealnym rozwiązaniem do eksploatacji w centrach miast. Do gromadzenia wodoru niezbędnego do zasilania ogniw paliwowych użyto 7 zbiorników (wersja zasilana wyłącznie ogniwami paliwowymi ma 9 butli) z uwagi na oszczędności masowe (1 zbiornik to około 100 kg).



W Mercedesie FuelCELL Hybrid zastosowano ogniwa paliwowe Ballard o mocy 150 kW każde. Jak każde tego typu urządzenie, wymagają one sterylnie czystego wodoru, który jest gromadzony w 7 umieszczonych na dachu butlach.




Nasi południowi sąsiedzi, Czesi, także opracowali autobus hybrydowy, wyposażony w ogniwa paliwowe -TriHyBus. Pojazd powstał w wyniku współpracy Skody oraz Protona (ogniwa paliwowe) i Linde (dostawca gazów) przy finansowym udziale Unii Europejskiej. Wykorzystuje jako bazę 12-metrowy autobus Irisbus Citelis. Dostawcą elektrycznego, asynchronicznego silnika o mocy 120 kW jest Skoda, ogniwa paliwowe Proton mają moc 48 kW. Do gromadzenia odzyskiwanej w czasie hamowania energii służy bateria 22 ogniw litowo-jonowych oraz 4 kondensatory. Wodór jest przechowywany w 4 zbiornikach o łącznej pojemności 820 dm3 pozwalających na zgromadzenie 20 kg sprężonego do 35 MPa wodoru. Autobus w takiej konfiguracji ma masę 14 t (DMC 18 t) i pozwala na osiągnięcie prędkości 65 km/h. Przy zużyciu wodoru na poziomie 7,5 kg/100 km (równoważnik 20 dm3 oleju napędowego) pojazd ma zasięg około 250 km.

Inną koncepcję wykorzystania wodoru prezentuje MAN. Koncern wykorzystuje wodór jako paliwo silnikowe. Dzięki temu nie musi on być sterylnie czysty, w przeciwieństwie do tego stosowanego do zasilania ogniw paliwowych. Berlińska komunikacja miejska BVG jest użytkownikiem takich właśnie pojazdów (14 zasilanych wodorem autobusów MAN Lion’s City). Cztery autobusy mają w układzie napędowym wolno ssące silniki H2876 UH1 osiągające moc 150 kW i maksymalny moment obrotowy 760 Nm w zakresie prędkości obrotowych 1100-1400 obr./min. Jednostki te spełniają z dużym zapasem obecnie obowiązujące normy emisyjne. Emitują 0,2 g/kWh Nox przy wymaganiach Euro 5 na poziomie 2 g/kWh, 0,04 g/kWh HC, limit Euro 5: 0,46 g/kWh, cząstki stałe PM to 0,005 g/kWh przy wymaganiach Euro 5: 0,02 g/kWh. Zawartość dwutlenku węgla w spalinach tego silnika jest niemierzalna. Następnych 10 pojazdów wykorzystuje nowsze jednostki napędowe MAN H2876 LUH01 o zwiększonych - dzięki doładowaniu z chłodzeniem powietrza doładowującego - parametrach (moc 200 kW przy 2200 obr./min i maksymalny moment obrotowy o wartości 1000 Nm). Silniki konstrukcyjnie bazujące na jednostce dieslowskiej D28 mają identyczną pojemność skokową 12,8 dm3. Silnik doładowany wykorzystuje bezpośredni wtrysk wodoru, co ułatwia zasilanie mieszankami ubogimi. Paliwo wodorowe jest magazynowane w 10 zbiornikach o łącznej pojemności 2050 dm3.