Itt a jövő: Traktor és teherautó motorok – hidrogén üzemre fejlesztve

Eddig három neves gyártó – akik egyben független beszállítóként is közismertek a mezőgazdasági gépek terén is – komoly fejlesztési programokkal állt elő a hidrogéngáz-üzemű, Ottó-rendszerű motoroknál, mint egy lehetséges alternatíva a tisztán elektromos és a szintén hidrogénnel működő, üzemanyagcellás rendszerek mellett.

Mi a megoldás?

Talán éppen a hidrogénüzemű motor, a gázolaj- és AdBlue-tartályok helyett nyomásálló gáztartályokkal. Igaz, a tankolás ma még problémás a kevés hidrogén-gázkút miatt, de már a mobil töltőállomásokon is gőzerővel dolgoznak a mérnökök, erről idén áprilisban már írunk.

50 év távlatában

Már az 1970-es évek kezdetétől világszerte számos járműgyártó folytatott kísérleteket hidrogéngáz-üzemű gépjárműmotorokkal, amit már akkor a jövő lehetséges alternatívájának tartottak. A fejlesztéseket részben az olajárak akkori jelentős emelkedése is mozgatta, míg mások már a környezettudatosság jegyében láttak munkához. A fejlesztések szinte kivétel nélkül több háttértényező miatt álltak le sorra, évtizedekkel ezelőtt.

Hiányoztak a nagy szilárdságú, könnyű gáztartályok, a hidrogéngáz olcsó és környezetbarát előállítási módja, a szállítási költségek és más járműigény, de a hidrogén-töltőállomások kiépítésnek költségei és megtérülési ideje ma is az egyik fő kérdés egyelőre.

Azonban nem szabad megfeledkezni a kémiai tulajdonságokról sem. Nagyszerű, hogy vízgőz keletkezik az égés során, azonban még komoly tesztek kellenek, hogy hosszú távon, sok ezer üzemóra vagy 1 millió kilométer alatt hogyan hat ez a motorra és milyen motorolaj lenne ideális. 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 (blokk- és dugattyúötvözet, hűtőrendszer).

Ugyanakkor a motorgyártók közül sokaknak vannak gázüzemű (CNG/LNG) motorjaik, amelyeket részleges áttervezéssel a meglévő gyártási platformra lehet adaptálni. Egyelőre csak a Cummins, a Deutz és az MAN kezdett hozzá a hidrogén üzemmód fejlesztéséhez, teszteléséhez.

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 a helyigény, egyszerűbb és könnyebb a szervizelés a már meglévő műhelyekben. A dízel- vagy benzinüzemhez hasonlóan szintén beépíthetők hibrid hajtásláncokhoz is.

Cummins

Kínálatukban már legalább 40 éve szerepelnek gázüzemű motorok, amelyek üzemanyag-ellátó rendszerét a Westporttal 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 hidrogénüzemű motorjukat.

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 kiszolgáló 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 hidrogénüzemű motorok elterjedésében mint lehetséges alternatíva, noha a Cummins is rendelkezik már akkumulátor- és üzemanyagcella-gyártó kapacitással is.

Az első hidrogéngáz-üzemű Cummins motor az ISB6.7. Jól megfigyelhető a speciális szívócső- és keverékképző rendszer

Deutz

A jelenlegi motorkínálat igen sokrétű, és az egyik fő terület az agár- és építőipari gépekhez való típusok. A hidrogénüzemű 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 (agrár és építőipari) alkalmazásokból való.

A Deutz célja, hogy ezen szegmens, alkalmazások karbonsemlegesek legyenek globális szinten, és 2024-től sorozatgyártásba kívánják tenni ezt a motort, 200 kilowattos (272 LE) teljesítménnyel. Sőt, a stabil ipari motoroknál (áramfejlesztők és szivattyúk) már 2022-től elindul egy úgynevezett pilotprojekt, ennek keretében a hidrogéngáz üzemanyagként történő alkalmazást kívánják bemutatni a mindennapos alkalmazásban.

Deutz TCG 7.8 hidrogéngáz-üzemű motor

MAN

Leginkább járműgyártóként ismert, de igen széles a motorkínálata is a legkülönfélébb alkalmazásoknál, köztük mezőgazdasági és építőipari gépek, de az első hidrogénüzemű motorjaik autóbuszokban jelentek meg 2006-ban, tartós teszt céljából.

Bár az elmúlt években előtérbe kerültek a tisztán elektromos, valamint üzemanyagcellás meghajtások is, ettől függetlenül mint lehetséges zéró emissziós alternatíva bemutatták a legújabb hidrogénüzemű motorjukat. Nem titok, kisebb a helyigény, könnyebb és olcsóbban gyártható, szervizelhető konstrukció.

A tervek szerint 2023-2024 folyamán kezdődnek a gyakorlati tesztek, elsőként teherautókkal. Részleteket nem közöltek, de minden bizonnyal a D2876-os, 12,8 literes, CNG-üzemű motor áttervezéséről van szó.

Az első hidrogénüzemű MAN motor

Természetesen nem akarunk jóslatokba bocsátkozni, de nem kizárt, hogy bizonyos gépeknél és alkalmazásoknál a hidrogénüzemű motorok – akár hibrid rendszerrel kombinálva – lesznek a jövő megoldása, helyigény, önsúly és egy tankolással elérhető üzemóra tekintetében.

Források: www.cummins.com, www.deutz.com, www.mantruckandbus.com