Vsebina članka:
- Malo zgodovine
- Značilnost vodikovih motorjev
- Glavne prednosti in slabosti vodikovih motorjev
- Najbolj priljubljeni avtomobili z vodikovim motorjem z notranjim zgorevanjem
"Vodik je gorivo prihodnosti" - s tem sporočilom se vodikovi ICE uvajajo v transportno in letalsko industrijo.
Ni naključje, da vodik zaseda vodilno mesto med vsemi drugimi viri alternativne energije - je čim bolj okolju prijazen, ima obnovljive vire in ima tudi največjo učinkovitost v primerjavi s klasičnimi motorji, ki delujejo na bencin in dizel.
Vendar ima vodikov motor poleg nespornih prednosti tudi številne pomanjkljivosti, ki še ne dopuščajo, da bi bil masiven in popolnoma nadomestil "škodljive" bencinske in dizelske motorje.
Malo zgodovine
Človeštvo je začelo razmišljati o potrebi po ohranjanju okolja pred kratkim, vendar so znanstveniki začeli razmišljati o zamenjavi običajnega motorja z notranjim zgorevanjem veliko prej.
Tako je bil iz roke znanstvenika Françoisa Isaaca de Rivaza, rojenega Francoza, prvi vodikov motor proizveden leta 1806. Leta 1841 je Britanija prejela prvo patentno pogodbo za izdelavo vodikovega motorja, leta 1852 pa so nemški znanstveniki lahko ustvari motor z notranjim zgorevanjem, ki deluje na mešanici zrak-vodik.
Načrte o uvedbi vodikovih motorjev pa so ovirali bencinski motorji, ki so postali razširjeni po letu 1870.
Vodika kot alternativnega goriva so se spet spomnili šele leta 1941 v obleganem Leningradu. Nato je sovjetski tehnik B. Shelishch uporabil zračno-vodikov "koktajl" za izstrelitev baranov.
Nato so na vodik spet pozabili, dokler svetovna kriza z gorivom ni potrkala na vrata v sedemdesetih letih. Konec sedemdesetih let je proizvajalec avtomobilov BMW izdal svoj prvi avtomobil, ki je deloval na vodiku, nato pa so mu sledila druga podjetja, med drugim ameriški General Motors in Ford, japonska Honda in druga.
Kljub temu pa se je zanimanje za vodik kot vir energije spet umirilo, takoj ko se je kriza umirila. In zdaj, desetletja pozneje, se je človeštvo spet spomnilo njegovega obstoja, kar ni olajšalo le aktiviranje okoljevarstvenikov, ampak tudi dvig cen goriva.
Značilnost vodikovih motorjev
Strukturno se vodikov motor ne razlikuje veliko od standardnega motorja z notranjim zgorevanjem. Vsebuje tudi bate, zgorevalno komoro in ročično ročico ojnice. Kakšna je torej razlika?
Dejstvo je, da vodikovi motorji uporabljajo drugačen način dobave mešanice goriv in njenega poznejšega zgorevanja. Poleg tega zgorevanje vodika traja veliko manj časa kot pri gorivih na osnovi nafte. Razlike so zanemarljive in na prvi pogled se lahko zdi, da konvencionalnega ICE ni težko pretvoriti v vodikov, vendar temu ni tako.
Številne težave pri uporabi vodikovega motorja:
- Vodik je težko dobiti. Ni skrivnost, da je v vodi in upravičeno velja za najbolj razširjen kemični element na svetu, čeprav v čisti obliki praktično ni predstavljen. To pomeni, da mora biti avtomobil opremljen s posebno namestitvijo zaprtega tipa - elektrolizatorjem, ki je odgovoren za cepitev vode in omogoča proizvodnjo vodika. V praksi pa je takšno napravo težko izdelati, kar močno vpliva na njene končne stroške.
- Zaradi visoke temperature stiskanja vodik zlahka reagira z različnimi kovinskimi elementi elektrarne in celo z motornim oljem.
- Tudi majhno puščanje vodika ob stiku z ogrevanim razdelilnikom povzroči požar. Zato se danes pri ustvarjanju vodikovih motorjev uporabljajo samo rotacijske elektrarne, saj zmanjšujejo nevarnost požara zaradi večje razdalje med sesalnim in izpušnim razdelilnikom.
Kljub temu je bila večina težav do sedaj rešena, ne le pri rotacijskih napravah, temveč tudi pri motorjih z batnimi mehanizmi, kar omogoča, da vodik ostane najbolj obetavna zamenjava za bencin / dizel.
Glavne prednosti in slabosti vodikovih motorjev
Glavne prednosti vodikovih motorjev:
- visoka stopnja prijaznosti do okolja, saj je vodna para produkt njegovega zgorevanja. Ko vodik izgori, izgori tudi motorno olje, vendar je količina strupenih izpušnih plinov nekajkrat manjša kot pri zgorevanju bencina ali "težkega" goriva;
- visok izkoristek, ki je nekajkrat višji od tistega v klasičnih elektrarnah, ki delujejo na dizelsko ali bencinsko gorivo;
- relativna enostavnost konstrukcije in odsotnost dragih in nezanesljivih sistemov za oskrbo z gorivom, ki so tudi nevarni;
- brezšumnost.
Kljub številnim pomembnim prednostim imajo vodikovi motorji zadostno število pomanjkljivosti:
- visoka cena in zapletenost pridobivanja čistega vodika;
- nerazvita infrastruktura bencinskih črpalk, ki se lahko polnijo z vodikom;
- pomanjkanje mednarodnih standardov za prevoz in uporabo vodikovega goriva;
- visoki stroški sestavnih delov goriva in vzdrževanje vodikovih motorjev;
- težave pri shranjevanju vodikovega goriva. Znanstveniki še vedno niso prišli do skupnega imenovalca glede materiala, ki ga je treba uporabiti pri izdelavi rezervoarjev za shranjevanje gorljivega vodika;
- povečanje skupne mase avtomobila zaradi prisotnosti vodikovega motorja, ki je opazno težji od zdaj razširjenih bencinskih in dizelskih motorjev.
Poleg tega je treba jeklenke z vodikom redno pregledovati in certificirati, kar lahko storijo le usposobljeni in pooblaščeni tehniki.
Najbolj priljubljeni avtomobili z vodikovim motorjem z notranjim zgorevanjem
Na fotografiji: Riversimple Rasa
Kljub temu, da se znanstveniki še naprej sprašujejo o trenutnih težavah, povezanih z uporabo vodikovih motorjev, število avtomobilov na vodikovo gorivo še naprej narašča. Najbolj znani avtomobili na vodikov pogon so:
- Toyota Mirai FCV - avtomobil je bil prvič predstavljen leta 2013, vendar je bil v prodaji šele leta 2015. Cilindri, ki so na voljo v njem, so zagotavljali "doseg" približno 500 km.
- BMW 750hL, katerega konceptna različica je bila prikazana že leta 2000. Avto je opremljen s posebnim rezervoarjem za vodik, katerega rezerva zadostuje za prevoženje razdalje 300 km.
- Honda Clarity je še en avtomobil, ki namesto klasičnega goriva uporablja vodik. Glavne prednosti modela so njegov spektakularen videz in impresivna, po merilih vodikovih avtomobilov, rezerva moči 589 km.
- Riversimple Rasa je majhen avtomobil na vodik, prvotno iz Velike Britanije. Njegova glavna značilnost je bila majhna teža (nekaj več kot 500 kg) in impresivna rezerva moči - približno 500 km.
Poleg tega proizvajalci še naprej predstavljajo konceptne avtomobile na vodik, med drugim Audi H-tron Quattro, vodikov Mercedes GLC, tovornjak Nikola One podjetja Nikola Motor, superšportnik H2 Speed iz oblikovalske hiše Pininfarina in številne druge.
Zaključek
Kljub številnim pomanjkljivostim lahko vodik v naslednjih 30-40 letih postane najbolj obetaven vir čiste energije. Le najti moramo učinkovito metodo za proizvodnjo vodika in razviti infrastrukturo za njegovo dobavo končnemu potrošniku, potem pa bo človeštvo za vedno pozabilo ne le na gorivo, ampak tudi na okoljsko krizo.
