Američania oživili technológiu, ktorú mnohí odpísali. Na svete je nový vodíkový pohon pre spaľováky

Vodík nemusí poháňať vozidlá iba prostredníctvom palivových článkov. Výskumníci zo Southwest Research Institute vyvinuli vylepšený vodíkový spaľovací motor určený pre stredne ťažké úžitkové vozidlá, ktorý má ponúknuť vlastnosti podobné dieselovým motorom. Zachováva pritom klasický princíp spaľovacieho motora, no namiesto benzínu či nafty spaľuje vodík.

Novinka od Southwest Research Institute (SwRI) využíva zážihový princíp spaľovania. Vodík sa teda vstrekuje priamo do valcov a následne sa zapaľuje pomocou iskry. Piesty premieňajú energiu zo spaľovania na mechanický pohyb, podobne ako pri bežnom benzínovom motore.

Nejde preto o vodíkový palivový článok, ktorý vyrába elektrinu elektrochemickou reakciou a následne poháňa elektromotor. SwRI zostalo pri klasickej koncepcii spaľovacieho motora, ktorú chce prispôsobiť vlastnostiam vodíka.

Vývojári začali experimenty na jednovalcovom motore, kde optimalizovali spaľovanie a spôsob vstrekovania. Neskôr technológiu preniesli do viacvalcovej jednotky a museli vyriešiť problémy súvisiace s predčasným vznietením, stabilitou spaľovania a integráciou jednotlivých systémov.

Odpisovaný vodík má ponúknuť výkon podobný dieselu

Jednou z najväčších výziev pri použití vodíka v spaľovacom motore je dosiahnutie dostatočného výkonu a krútiaceho momentu. Práve pri úžitkových vozidlách je vysoký krútiaci moment pri nízkych otáčkach mimoriadne dôležitý, pretože vozidlá musia zvládať vysoké zaťaženie.

Výskumníci preto použili turbodúchadlo, ktoré do motora privádza väčšie množstvo vzduchu. Motor tak dokáže spáliť viac vodíka a vytvoriť vyšší krútiaci moment potrebný na pohon naloženého nákladného vozidla.

Konštruktéri zároveň upravili geometriu sacích kanálov. Vodík sa totiž správa pri spaľovaní inak ako benzín a vyžaduje odlišné prúdenie vzduchu vo valci. Motor preto dostal aj väčšie sacie ventily a vstrekovače špeciálne navrhnuté pre vodík.

Celý proces riadi špeciálny softvér a kalibrácia, ktorá kontroluje vstrekovanie paliva, zapaľovanie, tlak turbodúchadla aj pomer vzduchu a paliva. Vývojári tak museli vytvoriť systém, ktorý dokáže presne regulovať spaľovanie v každom pracovnom cykle.

UNSW/Freepik

Vodík neznamená automaticky nulové emisie

Hlavnou výhodou vodíka je absencia uhlíka v samotnom palive. Pri jeho spaľovaní preto nevzniká oxid uhličitý priamo z uhlíka obsiahnutého v palive. SwRI hovorí o takmer nulových emisiách CO₂ z výfuku. To však ešte neznamená, že ide o úplne bezemisný motor.

Veľa závisí od spôsobu výroby použitého vodíka. Ak vzniká z fosílnych palív, môže byť jeho celková uhlíková stopa výrazne vyššia než pri vodíku vyrábanom pomocou obnoviteľnej elektriny.

Ďalším problémom sú oxidy dusíka, označované ako NOx. Tie môžu pri spaľovaní vodíka vznikať v dôsledku vysokých teplôt, pri ktorých reaguje dusík a kyslík zo vzduchu. Vodíkový spaľovací motor preto môže potrebovať precíznu kontrolu spaľovania a dodatočnú úpravu výfukových plynov.

Vývojári museli riešiť aj samotnú bezpečnosť spaľovania. Horúce časti motora alebo zvyškové plyny môžu vodík zapáliť ešte pred vytvorením iskry. Takéto predčasné vznietenie môže viesť k klepaniu motora, strate výkonu alebo dokonca poškodeniu komponentov.

SwRI napriek tomu považuje technológiu za perspektívnu možnosť pre dopravu, ktorá potrebuje vysoký výkon a zároveň chce znižovať uhlíkové emisie. Výhodou môže byť aj zachovanie veľkej časti existujúcej infraštruktúry pre spaľovacie motory vrátane výrobných procesov, servisného vybavenia, prevodoviek či znalostí mechanikov.

Vodíkový spaľovací motor tak predstavuje inú cestu k dekarbonizácii nákladnej dopravy než batériové elektromobily alebo palivové články. Jeho ďalší vývoj ukáže, či dokáže spojiť výhody klasického dieselového pohonu s výrazne nižšími uhlíkovými emisiami.

Čítajte viac z kategórie: Tech