Vodonik – rešenje za pogon građevinskih mašina budućnosti

Sa zabranom prodaje novih benzinskih i dizel automobila, kao i teških teretnih vozila, proizvođač građevinskih mašina i vrhunski inovator u toj oblasti, JCB, smatra da su fosilnim gorivima dani odbrojani i u ovom sektoru.

Postoji opšte raširena zabluda da se predstojeća zabrana prodaje odnosi na motore s unutrašnjim sagorevanjem uopšte, ali to nije tačno. Iz tog razloga je JCB uveren da je prebacivanje na vodonične motore solucija za mašine preko pet tona.

Filozofija britanske kompanije je sasvim jasna: najlakši način za ostvarivanje nulte emisije je da ne postoji ugljenik u gorivu. Inženjeri su došli do faze u okviru koje smatraju da je moguće ostvariti nultu emisiju, bez CO₂, bez HC i bez NOx, uz dobitak energije, vode i toplote. Jedan od najvećih izazova s kojima se suočavaju je zapravo šta uraditi s vodenom parom.

Zašto vodonik? JCB proizvodi višestruko nagrađivanu električnu mašineriju manjih gabarita, ali je za veće sprave nedvosmisleno utvrdio  da baterije nisu odgovarajuće rešenje, zbog troškova, velike mase i vremena punjenja, a građevinske mašine moraju često da budu u kontinuitetu u pogonu da bi se isplatile. Takođe, kompanija je razvila potpuno operativan bager od 20 tona na gorivne ćelije, pokazavši da sem što su skupi, pogonski sklopovi na gorivne ćelije još uvek nisu dovoljno robusni za zahteve koje nameću građevinski radovi.

Najnovije tehnologije turbopunjača, direktnog ubrizgavanja goriva i paljenja, podrazumevaju da je vodonik danas do te mere efikasan u motorima s unutrašnjim sagorevanjem, da prisustvo NOx-a može postati beznačajno. Prototip vodoničnih motora zasnovan je na JCB 448, novom 4,8-litarskom četvorocilindarskom agregatu. Brizgaljke vodonika su centralno postavljene a tu je i nova cevasta šina za dovod goriva, koja nosi vodonik pod pritiskom do njih, kao i turbopunjač varijabilne geometrije. Vodonik može da sagoreva u okviru mnogo siromašnije smeše u odnosu na dizel ili benzin, a sagoreva pouzdano u odnosu vazduha i goriva od 100:1.

Zašto je ovo važno? Azotni oksidi (NOx) nastaju pri visokim temperaturama, tako da što je mešavina vodonika i vazduha siromašnija, niža je temperatura sagorevanja, a samim tim i količina azotnih oksida. Vrele tačke u komori za sagorevanje su generatori NOx-a o bilo kojem gorivu da se radi, a JCB radi sa stručnjacima iz Tehničkog univerziteta u Ahenu na usavršavanju mešavine vodonika i vazduha, oslanjajući se na njihove veštine i znanja u oblasti kompjuterske dinamike fluida (CFD).

Tok vazduha kroz cilindre je od ključnog značaja. Kod dizel motora, cilj je generisanje „vrtloženja“ u dolazećoj mešavini vazduha i goriva, dok je kod benzinaca poželjno „prevrtanje“. JCB eksperimentiše s oba principa, kao i njihovim kombinacijama, što inženjeri zovu „swumble“ („swirl“ + „tumble“).

Za razliku od benzina, vodonik se lako pali nenamernom iskrom koju ponekad generiše standardni sistem paljenja, tako da 448 vodonični motor ima individualne indukcione kaleme paljenja (bobine) na svakoj svećici, koje su derivati solucija iz zahtevnog auto-moto sporta.

Očekuje se da pretproizvodni prototipovi motora budu kompletirani do kraja sledeće godine, a biće direktna zamena za dizel jedinice u svetski poznatom rovokopaču-utovarivaču 3CX Backhoe. Umesto tanka za dizel gorivo, mesto će pronaći nekoliko rezervoara vodonika. Instalacija je toliko jednostavna da se motor može lako naknadno ugraditi u mašine pogonjene dizel agregatima. Jedinice na vodonik će koštati manje-više isto kao i konvencionalne verzije, dok će se vodonik na gradilišta isporučivati uz pomoć pokretnih cisterni, baš kao što se danas radi s naftom.

Pavle Barta

Izvor: Decarbonization Center