Hidrogénüzemű motorok leporolva

Három neves gyártó komoly fejlesztési programmal állt elő hidrogéngázüzemű Otto motorokkal alternatívát kínálnak a tisztán elektromos és a szintén hidrogénnel működő, üzemanyagcellás rendszerek mellett.

Már az 1970-es évek kezdetétől világszerte számos járműgyártó folytatott kísérleteket hidrogéngázüzemű motorokkal, amiket már akkor ígéretes alternatívának tartottak. A fejlesztéseket részben az olajárak akkori jelentős emelkedése is mozgatta, míg mások már a környzettudatosság jegyében láttak munkához. A fejlesztések szinte kivétel nélkül több háttértényező miatt álltak le sorra, évtizedekkel ezelőtt. Hiányoztak a nagy szilárdságú, de könnyű gáztartályok, a hidrogéngáz olcsó és környzetbarát előállítási módja, a szállítási költségek és járműigény a gázolajhoz és benzinhez képest. Közben a hidrogén-töltőállomások kiépítésének költségei és megtérülési ideje ma is az egyik fő tényező, egyelőre.

Azonban nem szabad megfeledkezni a kémiai tulajdonságokról sem. Nagyszerű, hogy vízgőz keletkezik az égés során, azonban még komoly tesztek kellenek ahhoz, hogy hosszú távon, sok ezer üzemóra vagy 1 millió kilométer alatt hogyan hat ez az égeés a motorra és milyen motorolaj lenne hozzá alkalmas. A hidrogén fűtőértéke 141,8 MJ/kg, a benziné 47,3, míg a gázolajé 44,8 MJ/kg, ellenben az égési hőfok elérheti a 2600 °C-ot is, ami már a dugattyús motorban való alkalmazást nehezíti.

Ugyanakkor a motorgyártók közül sokaknak vannak gázüzemű (CNG/LNG) motorjaik, amelyek részleges áttervezéssel, a meglévő gyártási platformra lehet adaptálni. Egyelőre csak a Cummins, a Deutz és az MAN kezdett hozzá a hidrogén üzemmód fejlesztéshez, teszteléshez, számos logikus indokkal.

A hidrogén töltőállomásoknál ugyanúgy lehetne „tankolni“, mint az üzemanyagcellás járműveket, növelve azok kihasználtságát. Nem kellenek ritka és drága fémek az akkumulátorhoz és üzemanyag-cellákhoz, könnyebb és kisebb helyigény, egyszerűbb és könnyebb szervizelés, a már meglévő műhelyekben. A dízel- vagy benzinüzemhez hasonlóan szintén beépíthetők hibrid hajtásláncokhoz, valamint vasúti- és vizi járművekben szintén alkalmazhatók lennének.

 Kínálatukban már legalább negyven éve szereplnek gázüzemű motorok, amelyek üzemanyag-ellátó rendszerét a Westport-tal közösen fejlesztették ki. Jelenleg az ISB6.7 és ISL9 N, jelű, 6,7 és 9 literes, soros 6 hengeresek vannak a gázüzemű kínálatban és a kisebb, 6,7 literes alapjaira építették meg az első hidrogén üzemű motorjukat. Ez még javában próbapadon tesztelik és a projektbe bekapcsolódott a holland székhelyű NPROXX cég is, amely járművekbe építhető, valamint mobil és fix töltőállomásokhoz való tároló- és kiszolághló tartályokat gyárt, sőt már vegyes vállalatot is alapítottak a járművekhez alkalmas tartályok gyártásra, mint leendő független beszállító. A Cummins mint globális motorgyártó- és beszállító természetesen kiemelt szerepet kíván vállalni a hidrogén üzemű motorok elterjedésében, mint lehetséges alternatíva, noha a Cummins is rendelkezik már akkumulátor- és üzemanyagcella-gyártó kapacitással is.

 A jelenlegi motorkínálat igen sokrétű, az agár- és építőipar motork mellett vannak vasúti járművekbe, hajókba és stabil ipari motorként alkalmazható változatok is, köztük még néhány léghűtéses modellel. A hidrogén üzemű motor prototípusa a TCG 7.8 H2 jelölést kapta, amely a TDC-szériás, 7,8 literes, soros hatos turbódízel alapjaira épült és az off-highway (építőipari és agrár) alkalmazásokból való. A Deutz célja, hogy ezen szegmens, alkalmazások karbonsemlegesek legyenek globális szinten és 2024-től sorozagyártásba kívánják tenni ezt a motort, 200 kilowattos (272 LE) teljesítménnyel. Sőt, a stabil ipari motorknál (áramfejlesztők és szivattyúk) már 2022-től elindul egy úgyneveztt pilotprojekt, ennek keretében a hidrogéngáz üzemanyagként töténő alkalmazást kívánják bemutatni, a mindennapos alkalmazásban. Igaz, az üzemanyag-ellátás mikéntjére még nem tértek ki.

 Bár leginkább járműgyártóként ismert, de tudjuk, igen széles a motorkínálata is a legkülönfélébb alkalmazásoknál: közút, vasút, hajózás, mezőgazdasági gépek vagy építőipar.

Az első hidrogén üzemű motorral hajtott buszok 2006–2007-ben álltak mindennapos forgalomban Berlin utcáin a BVG flottájában és közlekedtek 2009-ben is, tartós tesz céljából. A 1tizennégy Lion’s City / A21-es 12 méteres szóló buszok előbb 130 kW (177 LE) teljesítményű szívó, majd 200 kW-os (272 LE) turbófeltöltéses motort kaptak. Maximális sebességük 82 kilométer/óra volt, hatótávuk elérte a 200 kilométert.

Bár az elmúlt években előtérbe kerültek az elektromos tehergépkocsik és autóbuszok, ettől függetlenül mint lehetséges zéró emissziós alternatíva bemutatták a legújabb hidrogén üzemű motorjukat is. A cél szintén a legalább 800 kilométeres hatótáv elérése kamionok esetében, nem titkolva kisebb helyigény, könyebb és olcsóbban gyártható, szervizelhető konstrukció.

A tervek szerint 2023–2024-ben kezdődnek a gyakorlati közúti tesztek egy bajorországi logisztikai cégnél. Bár részleteket nem közötek, de minden bizonnyal a D2876-os, 12,8 literes, EEV normás, CNG üzemű motor áttervezéséről van szó, mivel ez a kategória lehet alkalmas nehéztehergépkocsiban. Az MAN Truck & Bus a tisztán elektormos meghajtás mellett az üzemanyagcellás meghajtással is foglalkozik, első ilyen buszát 2000-ben mutatta be. Úgy tűnik, a stratégiában a tisztán elektormos üzemmód a városi és regionális áruelosztásban, az üzemanyagcellásak a középtávú belföldi fuvarokhoz, a hidrogén üzemű motor a nemzetközi szállításban kaphat nagy esélyt, bár a hibrid üzemmódot itt sem lehet kizárni.