Водородный двигатель внутреннего сгорания
Если говорить о самом начале «эры водорода», то исторически это 1806 год, в котором Франсуа Исаак де Риваз совершил открытие водородного двигателя внутреннего сгорания, основанный на электролизе воды. Время шло, и данная технология постепенно нашла свое применение в аэростатах, а когда уже появились водородные топливные элементы — и в прочих видах транспорта.
Существует множество причин возникшего к водородному транспорту интереса. Возьмем, элементарно, статистическую информацию о выбросе парниковых газов из-за массового использования, как недорогого низкосортного горючего, так и бензина: цифра эта практически достигла отметки в 25%, и, само собой, этот процент возрастает по мере того, как возрастает и количество автомобилей в развивающихся странах. Атмосфера засоряется серой, оксидом азота и другими веществами, а не только лишь углекислым газом.
Прогнозирование дефицита топлива, растущие на энергоносители цены, стремления разных государств к независимости в энергетической сфере — это все факторы, которые подталкивают производителей к введению все новых инноваций в отраслях машиностроения.
Говоря о стандартном двигателе внутреннего сгорания, то он, увы, не может работать на водороде в силу того, что последний достаточно легко воспламеняется, если температура выпускного коллектора высока. По этой причине используется двигатель роторный, ведь в нем впускной и выпускной коллектор находятся далеко друг от друга.
Одной из особенностей данного вида топлива, представляется снижение мощности мотора до 64-82%, по сравнению с бензином. Хотя, в систему зажигания возможно внесение небольших корректировок, что приведет к увеличению мощности двигателя до 117% , по сравнению с бензиновым, но, в силу повышенной температуры, которая будет в камере сгорания, выход окислов азота существенно повысится. Ко всему прочему, температура и давление, образущиеся в двигателе, могут привести к реакции между водородом, смазкой и материалами двигателя, что, в свою очередь, приведет к быстрому износу.
В этой ситуации появилось промежуточное решение — смесь традиционного топлива и водорода. К примеру, HCNG является смесью с природным газом. На транспортное средство помещается установка, которая из дистиллированной воды производит водород, добавляющийся затем к обычному дизельному топливу.
Таким образом, расходы топлива сокращаются, мощностью двигателя увеличивается, а выхлоп, напротив, сокращается. Обычно подобными установками оснащены крупные грузовики и горная техника. Но полагать, что перевод роторного мотора на водородное топливо создаст автомобиль с нулевым выхлопом, будет ошибкой. Существует один нюанс: так как горит водород не в чистом кислороде, а в воздухе, то в атмосферу, увы, все равно идут выбросы окиси азота. Но есть и приятная новость — углекислый газ, который всемирно объявлен врагом экологии, под номером один, полностью отсутствует в выхлопе.
Биотопливные авто — первый шаг к водородному двигателю
Если говорить о городском транспорте, то топливо в нем, чаще всего, применяется по разделительному типу. В запасе имеется как водород, так и бензин, причем они не смешиваются, так как между мощностью и экологичностью выбор делается в пользу последней. Подобные биотопливные транспортные средства на сегодняшний день выпускаются в ограниченном количестве. Примером служат городской автобус фирмы MAN, модель Lion City Bus и автобус от Ford, модель E-450. Из легковых моделей можно выделить Mazda RX-8 hydrogen и BMW Hydrogen 7, именно о них и будет подробнее рассказано ниже.
Автомобиль BMW модель Hydrogen 7 (оснащена 12-цилиндровым 6-литровым двигателем) В этом автомобиле двигатель работает как на бензине, так и на водороде, по очереди. Бензобак BMW рассчитан на 74 литра топлива, а баллон — на 8 килограмм водорода.
Некоторые технические характеристики:
- Мощность двигателя, работающего на водороде,- 170 кВт. (228 л.с.), его крутящий момент — 337 Нм. Если авто работает на бензине, то мощность двигателя составит 194 кВт. (260 лс.).
- Скорость, которую максимально развивает BMW — 229 км/ч.
- Скорость в 100 км/ч Hydrogen 7 набирает за 9,5 секунд.
Переключение с водорода на бензин происходит автоматически, хотя, конечно, предпочтительным видом топлива является водород.
Водородные технологии от BMW и Mazda
Стоит отметить, что разработками водородных технологий BMW Group занимается более чем 20 лет. Во время испытаний системы хранения, как только не экспериментировали над водородным баком, вот только, на горе критикам, водород, который находился в баке, взрываться не желал. Именно поэтому, производителем была запущена программа, называющаяся «Clean Energy», чтобы распространить новенькие водородные BMW-7 и в других странах. Для того, чтобы популяризировать авто, в США была запущена пиар-программа, именуемая «BMW Hydrogen 7 Pioneer Program», по задумке которой на данной модели передвигались звезды Голливуда, например, Анджелина Джоли, Бредд Питт, Ричард Гирр и другие знаменитости.
В 2008 году, весной, компанией BMW была представлена уже монотопливная версия Hydrogen 7, которая работала исключительно на водороде. Как оказалось, роторный двигатель мазды отлично функционирует на топливе из водорода. Был проведен ряд опытов на основе модели Mazda5, после чего миру представили пятиместный гибрид, являющийся, кстати, более практичным, нежели купе RX-8. Мощность роторного двухсекционного двигателя — 109 лошадиных сил, причем на обоих вариантах топлива. Работает движок в паре с электромотором (в 110 киловатт), имеющим возможность питания, как от ротора, так и от батареи. Почувствовать связь акселератора и двигателя помогает генератор, параллельно выполняющий функционал стартера, и передающий энергию напрямую от движка к электромотору. Как и в случае с BMW, когда пустеет водородный бак, Mazda Premacy переходит на бензин.
Топливные элементы так же являются способом использования водорода в сфере транспорта.
Их основные плюсы:
- проще достигается высокий КПД;
- легкие, менее габаритные, малошумные, эффективнее в плане потребления топлива.
На сегодняшний день многие производители занимаются испытанием авто на водороде.