מנוע מימן לרכב – רעיון מבטיח, שמחכה לפריצה הגדולה?

רכב חשמלי שהיה בעבר חלום עתידני רחוק, הפך בשנים האחרונות לדבר שגרתי כמעט. במקביל, שומעים לא מעט על אלטרנטיבות שונות. אחת המסקרנות והבולטות שבהן, היא רכב מבוסס מימן. איך זה עובד? האם ישנם רכבי מימן ותשתיות עבורם בארץ? ולמה דווקא מימן? 

איך עובד מנוע מימן לרכב? מימן ברכב חשמלי

העיקרון הבסיסי של הנעת רכב מימן פשוט למדי: אם "מחשמלים" מים, הם מתפרקים למימן וחמצן. אם מחברים בחזרה מימן וחמצן מתקבל חשמל ובאמצעותו מניעים את גלגלי הרכב.

במילים אחרות – "פירוק" מים לרכיביהם הכימיים היסודיים דורש אנרגיה וחיבור הרכיבים בחזרה מייצר אנרגיה. אז אם נשמור את הרכיבים בנפרד, קיבלנו אמצעי לאחסון אנרגיה. מימן ניתן לקחת איתכם ברכב במיכלים מיוחדים. מאיפה תשיגו חמצן? פשוט! היישר מהאוויר שמסביבכם. תוך כדי נסיעה, אוויר במילא נדחף בהתמדה כלפי הרכב, אז מדוע שלא לנצל זאת להפקת חמצן (שהוא 21% מהאוויר)? כך עושה רכב מימן. חיבור החמצן והמימן בחזרה, מבוצע ברכבים אלה בתוך תא דלק (Fuel cell). לכן רכב כזה נקרא Fuel Cell Electric Vehicle או FCEV. 

זהו התהליך במבט על: 

איך עובד מנוע מימן לרכב? מימן במנוע בעירה פנימית

אם כך, רכב מימן מתודלק במימן. אך יש אפשרות מעניינת נוספת לשימוש בו כדלק – ישירות במנוע בעירה פנימית, במקום בנזין או דיזל. גישה זו מכונה Hydrogen Internal Combustion Engine או HICE. היא צורכת יותר מימן מגישת תא הדלק, אך היא זולה יותר לייצור ופשוטה יותר לתחזוקה שוטפת. 

יתרונות המימן

מימן מספק דחיסות אנרגיה גבוהה, אשר מאפשרת טווח נסיעה ארוך יותר עם אותו משקל דלק. זמני התדלוק עבורו מהירים, כמו ברכבי בנזין ודיזל. יתרונות אלה אטרקטיביים במיוחד עבור כלי רכב כבדים, שנוסעים מרחקים ארוכים. למשל משאיות או אוטובוסים בין עירוניים. רכב מימן גם פועל באופן שקט מאוד. מבחינת ידידותיות לסביבה, רכב כזה פולט אדי מים. אם כי מימן במנוע בעירה פנימית עשוי לגרום גם לפליטות תחמוצות חנקן (NOx) בכמויות נמוכות. היבט אחר, הוא שניתן לייצר מימן בכמה שיטות שונות, שחלקן פוגעות בסביבה יותר וחלקן פחות. 

חסרונות מנוע מימן לרכב 

לכל טכנולוגיה אפשרית להנעת רכבים יש גם חסרונות. לגבי מימן, 

• תא הדלק יקר – אם הרכב מבוסס תא דלק, הדבר מייקר את הרכב משמעותית.  
• דורש מומחיות מיוחדת – בשונה מרכבי בנזין ומרכבים חשמליים שכבר נפוצים מאוד, זהו סוג רכבים חדש בשוק. אין הרבה אנשי מקצוע ומוסכים שמיומנים בטיפול בהם. 
• לא ניתן לתדלוק בבית – נכון, גם רכב בנזין "לא ניתן לתדלוק בבית”. אבל מאחר שרכבים חשמליים הופכים לנפוצים, נכנס לתמונה ההיבט של היכולת להטעין בבית, בעזרת עמדות טעינה חשמליות. רכב מימן לא מאפשר דבר כזה ובמבט לעתיד, זה בהחלט חיסרון. 

הביצה והתרנגולת

שימוש ברכבי מימן דורש הקמת תשתית עמדות תדלוק מיוחדת, דבר שמוביל למצב של "הביצה והתרנגולת". יש כרגע מעט מאוד רכבי מימן, בין השאר מאחר שחסרות תחנות תדלוק. חסרות תחנות, מאחר שאין רכבים. זה המצב בישראל, בשונה ממקומות מסוימים בעולם שבהם הפלונטר הזה כבר נפרץ. למשל גרמניה, קליפורניה ודרום קוראה. הקמת תחנות התדלוק איננה פשוטה. התאמת תחנת בנזין / דיזל קיימת לתדלוק רכבי מימן, קלה יותר לגבי רכבי מימן עם מנוע בעירה פנימית. רכבי מימן עם תאי דלק (FCEV) דורשים תחנות תדלוק עם מערכות אחסון והזרמה בלחץ גבוה מאוד (350-700 בר). לכן לרוב מקימים עבורם תחנות חדשות ולא מסבים תחנות תדלוק של רכבים רגילים.

האם מנוע מימן לרכב מסוכן?

בסך הכל, רכבי מימן נחשבים בטוחים. אבל כדאי לדעת בהקשר זה ש.. 

מימן הוא חומר דליק מאוד. אירוע היסטורי מפורסם שהמחיש זאת היה התלקחות ספינת האוויר מבוססת המימן הינדנבורג ב-1937. גם המונח "פצצת מימן" שמוכר לכולם, לא מרגיע במיוחד. חשוב לציין למען ההגינות, שלרכבים אלה כבר יש מערכות בטיחות מאוד מתקדמות ותקנים לנושא זה. מה גם, שאנו משתמשים באופן שוטף במערכות מסוכנות שהבטיחות לגביהן הגיעה לבשלות, כגון תשתית החשמל הביתית או הקרינה שבתנור מיקרוגל. היבט משמעותי נוסף, הוא ששריפה של מימן עשויה להיות בלתי נראית לעין אנושית! 

אתגרי הבטיחות האלה מקבלים מענה באמצעות אוסף שכבות הגנה. כולל מערכות אחסון שעמידות בהתנגשות רכב, אמצעים למניעת דליפת מימן, חיישני דליפה, חיישני שריפה ואמצעי איוורור. אגב, המימן קל מהאוויר וניתן לתכנן את הרכב אופן כזה, שבמקרה דליפה המימן לא יישאר לכוד ברכב. 

זהו סיכום ביניים של כמה נקודות מפתח:

מה המצב בשטח? 

בתמצית: בעולם יש כיום רכבי מימן מסחריים ופרטיים ותחנות תדלוק עבורם, אבל לא הרבה. בישראל אפילו פחות. 

יש רכבים פרטיים מבוססי מימן שתוכלו לרכוש כבר היום, כגון Toyota Mirai.  לארץ הגיעה משאית מימן ב-2022 (יונדאי Xcient Fuel Cell) וב-2023 דובר על אוטובוס מימן ראשון (של סופרבוס). אלפין (Alpine. שייכת לחברת רנו) הציגה רכב קונספט של מימן במנוע בעירה פנימית ב-2024 ויש דוגמאות נוספות. 

על מצב השוק אפשר ללמוד במידה מסוימת גם מהדגם יונדאי נקסו. זהו רכב קרוסאובר מבוסס מימן בגישת תא דלק, שהוצג ב-2018 ודור שני שלו הושק ב-2025. כלומר, יונדאי (ואחרים) ממשיכים להשקיע בכיוון זה באופן מתמשך.אך נכון לאפריל 2025, יש תחנת תדלוק מימן בודדת בארץ (סונול בקיבוץ יגור), עם מעט מאוד משתמשים. 

לאן תחום זה מתפתח? 

יש לא מעט מחקר ופיתוח, במטרה למצוא פתרונות למגבלות שונות של ההנעה במימן. היבטי הבטיחות למשל, עשויים לקבל מענה טוב יותר דרך שימוש במימן כדלק מוצק (במקום מימן כגז או נוזל, כפי שמקובל כיום). מימן מוצק מצמצם בין השאר סיכון מנזילות. 

אם כך ולסיכום: מנוע מימן לרכב הוא כבר עובדה מוגמרת, אבל לא מצליח בינתיים להפוך לסוג רכב בולט. עם זאת, יש לו יתרונות רבים והדבר מתבטא בהשקעה המתמשכת בו ובעניין מצד משתמשים מסחריים ובתחבורה ציבורית. כל זאת, גם ולמרות הצלחת הרכבים החשמליים. כך שנשאר רק לחכות ולראות, כיצד ייתפתחו הדברים בהמשך.