Dekarbonizacja transportu ciężkiego w Europie.

Kiedy Europa chciała ograniczyć emisje dwutlenku węgla, aby osiągnąć cele porozumienia paryskiego w sprawie klimatu, jednym z jej pierwszych celów był przemysł transportowy — a konkretnie transport samochodowy. Stanowi on ok. 5% emisji dla całego kontynentu – z około 50 milionami ton metrycznych CO2 emitowanych każdego roku do atmosfery. W 2020 r. Komisja Europejska uchwaliła przepisy, które zmusiły producentów ciężarówek do ograniczenia emisji we flotach o 15 proc. do 2025 r. i 30 proc. do 2030 r. Nieprzestrzeganie tych przepisów będzie kosztowne, co związane jest z  nakładaniem surowych kar.

Co więcej, w lipcu 2021 Komisja Europejska, w ramach projektu GreenDeal oraz koncepcji FitFor55 ogłosiła, że od 2035 nie będzie możliwości rejestracji pojazdów lekkich z silnikami spalinowymi na terenie Unii Europejskiej. W kontekście transportu ciężkiego – 2040 rok jest ostatnim rokiem, kiedy na terenie UE będzie można sprzedać i zarejestrować pojazd o masie powyżej 3,5 tony DMC z silnikiem konwencjonalnym.

Dylemat, przed którym stoi europejska branża transportu ciężarowego, polega na tym, że technologia, którą należy spełnić, rozwinąć i zaimplementować, nie jest w pełni rozwinięta, zwłaszcza w przypadku długodystansowych pojazdów ciężarowych o dużej ładowności. Chociaż akumulatory elektryczne będą dominującą technologią napędzającą ciężarówki krótko- i średniodystansowe – oraz podstawową technologią elektryfikacji większości środków transportu – ma ona ograniczenia, jeśli chodzi o ciężkie, długodystansowe trasy. Biorąc pod uwagę obecną technologię akumulatorów i ładowania, te większe ciężarówki wymagałyby akumulatorów tak dużych i ciężkich, że pojemność pozostała do przewożenia ładunku byłaby znacznie ograniczona. Co prawda do 2040 roku mamy przed sobą prawie dwie dekady na rozwój technologii, jednak kaganiec jaki szybko na producentów ciężarówek nałożyła Komisja Europejska budzi obawy.

Aby rozwiązać ten problem, Europa przygląda się trzem możliwym technologiom — wodór, zelektryfikowane drogi i nowe możliwości szybkiego ładowania większych akumulatorów. Dla którejkolwiek z tych trzech ścieżek zbudowano bardzo niewiele niezbędnej infrastruktury, a wszystko będzie wymagało znacznych inwestycji kapitałowych, aby ruszyć z miejsca.

Chociaż nie ma konsensusu co do tego, którą technologię powinien przyjąć „stary kontynent”, dotrzymanie trudnych terminów wymaga szerokiej współpracy między przemysłem a rządem, rozciągającej się na cały przemysłowy łańcuch wartości, w tym firmy energetyczne, producentów ciężarówek, firmy logistyczne i spedytorzy. Ponadto, aby zagwarantować sukces, potrzebne będą zobowiązania sektora publicznego zarówno w zakresie środków finansowych, jak i wsparcia regulacyjnego dla jednej lub więcej opcji. Obecnie realizowane są wszystkie trzy opcje, przy czym żadna z nich nie będzie gotowa na czas do pierwszego terminu w 2025 r. i nie będzie żadnego wsparcia rządowego dla siebie nawzajem. Najbardziej przygotowanym na transformację energetyczną jest transport ostatniej mili, jednak w tym przypadku absolutnie dominującą metodą dostawy są pojazdy z grupy LCV, a nie pojazdy >3,5t DMC.

Dekarbonizacja czyli rozwój wodorowych ogniw paliwowych.

Wodór można wykorzystywać w sposób bliższy dzisiejszemu modelowi operacyjnemu, przy czym ciężarówki szybko się tankują i przechowują wodór na pokładzie, tak jak ma to miejsce w przypadku oleju napędowego. Zbiorniki oleju napędowego zostałyby zastąpione butlami z wodorem, pompy paliwa pompami wodoru, a układy napędowe silników diesla z silnikami elektrycznymi napędzanymi ogniwami paliwowymi.

W kilku krajach, m.in. w Szwecji, Szwajcarii i Włoszech, testowane są już długodystansowe ciężarówki na wodór. Potencjał „korytarza wodorowego” biegnącego przez Holandię, Belgię i Niemcy jest również badany przez Port w Rotterdamie i kilku partnerów przemysłowych. Jednak rozpoczęcie projektu i wyposażenie europejskich autostrad w rozwiązanie wodorowe dla samochodów ciężarowych do 2030 r. kosztowałoby początkowo od 20 do 25 miliardów euro na budowę stacji tankowania wodoru, w tym sprzętu do tankowania, pojemności magazynowych i gruntu, a także zgodnie z naszą analizą elektrolizery do produkcji wodoru na miejscu. Zakłada to 25% przyjęcie nowej technologii.

Rozwiązanie wodorowe mogłoby stać się komercyjne w drugiej turze terminów Komisji Europejskiej. Do 2025 r. istnieje prawdopodobieństwo, że ciężarówki napędzane wodorem osiągną wczesny etap wdrażania, ale jest mało prawdopodobne, aby sprzedaż lub infrastruktura zbudowana w celu obsługi nowych samochodów ciężarowych była zbyt duża. To początek szeroko zakrojonej dekarbonizacja.

Jednak ciężarówki na wodór mogą nie być najbardziej wydajnym sposobem wykorzystania energii elektrycznej. Tylko około 35 procent energii elektrycznej potrzebnej do wytworzenia, przechowywania, transportu i wykorzystania paliwa wodorowego poszłoby na faktyczne przemieszczanie ciężarówek. W rezultacie technologia ta będzie wymagała znacznego obniżenia ceny wodoru, aby była konkurencyjna wobec oleju napędowego. Możemy się spodziewać, że z biegiem czasu, przy produkcji zielonego wodoru na dużą skalę, tak się stanie.

W Polsce dzięki Hydrogen Poland i Polskiej Grupie Transformacji Wodorowej coraz więcej zaczyna się dziać w tym temacie. W maju ogłoszono powstanie Polskiej Doliny Wodorowej na Podkarpaciu, która w ramach Krajowego Planu Odbudowy ma otrzymać wsparcie na poziomie 800 mln euro (3,1 miliarda PLN). Polska Dolina Wodorowa na wytwarzać czysty wodór do celów energetycznych poprzez elektrolizę wody, a energia pozyskiwana do tego procesu ma pochodzi z OZE. Ostatecznie moce takich instalacji mają osiągnąć 2 gigawaty, co pozwoli między innymi na rozwój komunikacji publicznej opartej o wodór. Do 2030 roku po Polsce ma jeździć od 800 do 1000 nowych autobusów na to paliwo. W planach są też stacje tankowania wodoru – przynajmniej 32. Obecnie w Polsce istnieją jedynie dwie prywatne stacje tankowania wodoru należące do spółek kontrolowanych przez miliardera Solorza-Żaka, który kupił ponad 20 napędzanych wodorem zeroemisyjnych Toyot Mirai. Pierwsza stacja wodoru poza granicami Polski znajduje się w Berlinie.

Plusy i minusy zelektryfikowanych dróg – w tle dekarbonizacja.

Kolejnym konceptem są zelektryfikowane drogi. Ta opcja pozwala ciężarówkom uzyskać ciągłą moc bezpośrednio ze źródła energii elektrycznej biegnącej przez szyny osadzone w nawierzchni drogi lub rozprowadzanej za pomocą przewodów napowietrznych. Stosując to rozwiązanie oparte na sieci trakcyjnej lub wbudowanej, aż 85% energii elektrycznej byłoby wykorzystywane do przemieszczania ciężarówki, co czyni ją bardziej wydajną. Producenci ciężarówek wbudowaliby również zapasowe zasilanie akumulatorowe, aby umożliwić ciężarówkom dokończenie podróży po drogach, które nie zostały przebudowane.

Pod wieloma względami podejście zelektryfikowanej drogi jest niedoceniane ze względu na jego wydajność i prostotę technologii. To dlatego, że jest to system, który zależy od rządów, aby poczyniły znaczne inwestycje w instalację technologii i przebudowę dróg. Światowy potentat doradztwa strategicznego – Agencja Oliver Wyman szacuje, że elektryfikacja jednej czwartej europejskiej sieci autostrad do 2040 r. prawdopodobnie będzie kosztować od 55 do 60 mld euro i wymagałaby znacznej współpracy wielu z 27 krajów Unii Europejskiej.

W przypadku dekarbonizacji ciężkich pojazdów ciężarowych wielu europejskich decydentów politycznych preferuje budowę zelektryfikowanych dróg. Jest to metoda nie tylko bardziej wydajna, ale technologia wykorzystania energii elektrycznej przenoszonej przez sieć jest już wykorzystywana w pociągach, a zatem znacznie lepiej rozumiana i rozwijana niż wodór. Jeśli pomysł zostanie wdrożony na dużą skalę, będzie to najbardziej konkurencyjna kosztowo opcja. Już teraz we Włoszech, Niemczech i Szwecji trwają testy elektrycznej technologii drogowej. Aby to rozwiązanie było skuteczne dla dużych części Europy, ważne byłoby, aby narody uzgodniły standard technologiczny, który będzie stosowany we wszystkich ciężarówkach eksploatowanych w Europie.

Prawdziwy kompromis sprowadza się do kosztów eksploatacji ciężarówek w porównaniu z inwestycjami w infrastrukturę. Drogi elektryczne najbardziej zmniejszyłyby koszty eksploatacji ciężarówek: technologia ta byłaby o ok. 40% tańsza w eksploatacji niż wodór. Podczas gdy koszty inwestycyjne infrastruktury są wyższe, tańsze operacje oznaczają, że spłata wyższych inwestycji w zelektryfikowane drogi w porównaniu z wodorem zajęłaby tylko dodatkowe pięć lat. Tak wygląda smutna rzeczywistości dekarbonizacja.

Szybkie ładowarki do aut ciężarowych a dekarbnizacja.

Ostatnią opcją — która może pojawić się najwcześniej w produkcji komercyjnej — jest zbudowanie sieci szybkich ładowarek dla większych ciężarówek zasilanych akumulatorami. Wyzwaniem tutaj jest rozwinięcie zdolności do wystarczająco szybkiego ładowania dużych akumulatorów, aby ciężarówki nie traciły dużo czasu na ładowanie i zwiększały zasięg ciężkich pojazdów zasilanych akumulatorami. Będzie to wymagało nie tylko znacznego rozwoju infrastruktury, ale także ewolucji technologii akumulatorów, aby były lżejsze, miały większą pojemność i można je było szybciej ładować bez wpływu na ich trwałość.

Jedną z zalet technologii akumulatorów jest fakt, że jest ona już stosowana w mniejszych ciężarówkach i samochodach osobowych. Z zapowiedzi producentów można wnioskować, że długodystansowe ciężarówki zasilane bateriami o dużej ładowności będą dostępne w dużych ilościach dopiero pod koniec dekady, chociaż przejście na pojazdy o krótszych trasach może zacząć się w około 2025 r.

Ponownie, powołując się na wyliczenie Oliver Wyman – szacuje się, że początkowa inwestycja w infrastrukturę, aby zbudować wystarczającą pojemność punktów, aby wesprzeć 25% redukcję emisji transportu ciężkiego do 2035 r., będzie kosztować od 10 do 15 miliardów euro. Te nakłady inwestycyjne obejmowałyby budowę szybkich stacji ładowania oraz sprzętu do ładowania i gruntów.

Dekarbonizacja – potrzeba więcej odnawialnych źródeł energii.

Jedynym wspólnym problemem, który łączy wszystkie trzy technologie, jest potrzeba zwiększenia europejskich zdolności w zakresie energii odnawialnej, aby wyprodukować wystarczającą ilość zielonej energii elektrycznej do produkcji ekologicznego wodoru lub do zasilania zelektryfikowanych dróg i szybkiego ładowania. Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej w swoim World Energy Outlook 2020, europejska OZE będzie generować 58% energii elektrycznej na kontynencie do 2030 r., zgodnie z obecnymi strategiami politycznymi. W najlepszym przypadku planu zrównoważonej energii ta część nadal wynosiłaby tylko 65% – źródłem reszty energii pozostaną niestety paliwa kopalne. W tym miejscu warto przypomnieć smutną prawdę, że ostatnia polska kopalnia węglowa ma zostać wygaszona dopiero w 2049 roku.

Droga dekarbonizacja i postępująca elektryfikacja nie tylko dotyka transportu lekkiego, co jest najczęściej komentowane i omawiane w mediach mainstremowych. Ogromną rolę w logistyce i dostawach odgrywa przewóz „ciężki” na który również nałożono bardzo rygorystyczne wytyczne klimatyczne i emisyjne, które już za kilka lat zaczną namacalnie zmieniać oblicze naszych dróg.