5 Vetyä Polttoainemoottoria Valmis Murtamaan Muotinsa

Vety-poltto on noussut yhdeksi lupaavimmista polttoainevaihtoehdoista, tarjoten merkittävää ympäristöarvoa ja suorituskykyä. Suunnittelutasolla nämä moottorit ovat peräisin yli neljä vuosikymmentä sitten.

Vuonna 1970 keksijä Paul Dieges patentoi muutoksen, joka mahdollisti kaasuvoimaisille sisäpolttomoottoreille ajamisen vedyn avulla. Siitä lähtien tämä teknologia on edennyt merkittävästi kykynsä voimalla ajaa kulkuneuvoja, autoja ja linja-autoja. Sen potentiaali on niin suuri, että tulevaisuuden kaupalliset lentokoneet voivat myös omaksua vedyn pääpolttoaineenaan.

Vety-polttomoottoreissa joko nestemäinen tai kaasumainen vety palaa muunnellussa kaasuturbiinimoottorissa, jotta saadaan aikaan työntövoimaa. Tämä prosessi heijastelee perinteistä sisäpolttomoottoria, mutta vedyn korvatessa fossiilisen polttoaineen.

Kasvavan käytön ja merkityksen myötä, on spekulaatioita siitä, kumpi HCE:llä on kaikkein mielenkiintoisin tulevaisuus. Seuraavissa osioissa tarkastelemme viittä vety-polttoainemoottoria, jotka ovat valmiina murtamaan muotinsa.

Cummins 15-Litraisen VetyMoottori

Cumminsin 15-litraisen moottorin alusta, josta puhumme, on polttoaineagnostinen luonteeltaan. Se on yhteensopiva vedyn, maakaasun ja dieselin kanssa. Mutta kun se käytetään vedyn kanssa, se voi todella murtaa muotinsa parhaan versionsa matalan ja nollan hiilidioksidipäästöominaisuuden kanssa ja kiihdyttää raskaiden maanteiden sovellusten päästövähennystä optimaaliseen tasoon.

Puhuessaan erityisyydestään, Antonio Leitao, Cumminsin Global Off-highway Engine Businessin varapresidentti, sanoi seuraavaa:

“Cumminsin uusi alusta vie sisäpolttomoottorin uudelle tasolle, joka pystyy täyttämään tulevat ultra-alhaiset päästövaatimukset, kuten EPA Tier 5 ja EU Stage 6, yhdessä matalan ja nollan hiilidioksidipäästöominaisuuden kanssa, jotta se auttaa rakennus- ja louhinta-kohteita alhaisemman kustannuksen polulla päästövähennystä varten. 15-litrainen moottori on merkittävästi suurempi tehokkuus tiiviimmässä asennuskuoressa, joka antaa laitteiden valmistajille mahdollisuuden tehdä enemmän laitteillaan.”

Jos tarkastelemme erityisesti vetymoottorin tapausta, se tulee suoraan ruiskutus- ja lean-burn-polttojärjestelmällä, jossa on arvot 400-530 hv (298-395 kW) ja huipputeho 2600 N·m. Veton nollahiilidioksidinen vihreä vety antaa mahdollisuuden käyttää 700-barin paineen korkeakapasiteettista polttoainesäiliötä maksimoimaan toimintatunteja tankkauksien välillä.

Tämä versio on odotettavissa täydellisessä tuotannossa vuoteen 2027 mennessä. Yhtiö tuottaa nämä moottorit 15-litraisilla ja 6.7-litraisilla iskutilavuuksilla.

Moottori on saanut vahvistuksen teollisuuden sidosryhmiltä jo varhaisista päivistään lähtien. Tammikuussa 2022 Werner Enterprises (Nasdaq: WERN), johtava kuljetus- ja logistiikkapalvelujen tarjoaja, päätti aloittaa Cumminsin 15-litraisen vety sisäpolttomoottorin validoinnin ja integroinnin ajoneuvoihinsa.

Cummins ilmoitti neljännesvuoden ja koko vuoden 2023 tuloksensa helmikuun 6. päivänä 2024. Neljännesvuoden 2023 liikevaihto oli 8,5 miljardia dollaria, jossa oli 10 prosentin kasvu edellisvuoden vastaavaan neljännekseen verrattuna, kun taas koko vuoden 2023 liikevaihto oli 34,1 miljardia dollaria, jossa oli 21 prosentin kasvu vuoteen 2022 verrattuna.

Yamahan 5.0-litraisen V8 100% Vetykäyttöinen Moottori Toyotaan

Toyota Motor Corporation tilasi Yamahalta vetymoottorin kehittämisen. Viisi yhtiötä – Kawasaki Heavy Industries, Subaru Corporation, Toyota Motor Corporation, Mazda Motor Corporation ja Yamaha Motor – päättivät tehdä yhteistyötä vety-polttoaineen tutkimiseksi ja laajentamiseksi sisäpolttomoottoreiden polttoainevalikoimaa hiilettömyydelle sopivaksi.

Puhuessaan kehittämisestä, Yamaha Motorin presidentti Yoshihiro Hidaka sanoi:

“Vetymoottorit ovat hiilettömiä ja samalla säilyttävät sisäpolttomoottorin intohimomme. Yhteistyö eri yritysten kanssa, joilla on erilaiset yrityskulttuurit ja asiantuntemus, sekä kasvattaen kumppaneiden määrää, on tapa, jolla haluamme johtaa tulevaisuuteen.”

Moottorin esittelytilaisuudessa 5.0-litraisen V8:n näytti perustuvan 5.0-litraiseen moottoriin Lexus RC F -luksusurheiluautoon, joka on muunnettu ruiskuttimille, sylinterikansille, imusarjalle ja muille osille. Moottori voi tuottaa jopa 450 hv:n tehon 6 800 kierroksella ja enimmillään 540 Nm:n vääntömomentin 3 600 kierroksella. Korkean suorituskyvyn 5.0-litraisen 90-astetta V8 DOHC 32-venttiilimoottori on muunnettu Yamahalla käyttämään vetyä.

Yamahan vuosiraportissa 2023 ryhmän konsolidoitu liikevaihto oli 451,4 miljardia jeniä, ja ydinliikevoitto oli 45,9 miljardia jeniä.

Moottori BMW iX5 Vetyyn

BMW on testannut tulevaisuuden ajoneuvoa vuodesta 2023. Lämpötiloista jopa 45 °C:een, hiekaan, pölyyn, eri kaltevuksiin ja vaihteleviin kosteusluokkiin, yhtiö on testannut kaikkea. Yhtiö katsoo myös vetypolttokennoteknologiansa soveltuvan päivittäiseen käyttöön äärimmäisissä pakkaskelissa.

Tarkalleen ottaen, BMW iX5 Vety -polttoainemoottorin polttokennosysteemi pystyy jatkuvasti tuottamaan korkean tehon 125 kW/170 hv.

Toyota Motor Corporation on valittu valmistamaan yksittäisiä soluja BMW-konsernille. BMW-konsernin tehdas Landshut valmistaa pinorakennetta, joka on toinen askel kaksivaiheisessa valmistusprosessissa. Ensimmäinen askel käsittää solujen pinottamisen ja muiden komponenttien asennuksen.

Polttokennot, jotka tuottavat 125 kW/170 hv:n suorituskyvyn, ovat innovatiivinen yhdistelmä BMW-konsernin Gen-5 -sarjan BMW eDrive -teknologioista ja erityisesti kehitetystä akusta. Kun ne yhdistetään, asetelma pystyy tarjoamaan jopa 285 kW/401 hv:n tehon.

BMW-konserni on myös vastuussa vetykomponenttien kehittämisestä, mukaan lukien korkearesoluutioinen kompressori turbiinilla ja korkeajännitteinen jäähdytinpumppu. Polttokennon sisäinen mekanismi saa aikaan vedyn reaktion ilman happea, jolloin syntyy sähkövirtaa, joka voittaa moottorin. Kaksi BMW iX5 Vety -ajoneuvossa olevaa tankkia pystyy sisältämään yhteensä 6 kg kaasua ja antamaan järjestelmälle 504 km:n ajomatkan WLTP-kierronsa aikana.

BMW-konserni katsoo myös iX5-moottorin tulevaisuuden tankkaamiseksi, koska vetytankkaus on nopeampi kuin akkujen lataus.

BMW:n yhteys vedyn kanssa on ollut holistinen. Sen konsernin logistiikka on käyttänyt kaasua vuodesta 2013. Se oli myös yhtiö, joka rakensi Saksan ensimmäisen sisätilojen vetyaseman Leipzigin tehtaalla. Maalattiin Leipzigin tehtaan PaintShop on mukana pilotoiden vety käytön ajoneuvon valmistuksessa.

Vuonna 2023, BMW-konserni ilmoitti vuosittaisen liikevaihdon olevan noin 155,5 miljardia euroa, jossa oli 9 prosentin kasvu vuoden 2022 luvusta, joka oli lähes 143 miljoonaa euroa.

Volvon Vety-PolttoMoottorit Korkeapaineella Suoraan Ruiskutus (HPDI) -Teknologialla

Volvo-truckit, jotka tulevat vety-polttoaineen kanssa, tulevat olemaan varustettu korkeapaineella suoraan ruiskutusteknologialla (HPDI), joka tarkoittaa, että pieni määrä sytytyspolttoainetta, joka ruiskutetaan korkeapaineella, voi mahdollistaa puristusytytyksen ennen vetyä. Yksi monista teknologian hyödyistä on, että se säilyttää korkeat energiatehokkuuden tasot alhaisella polttoaineen kulutuksella. Se varmistaa, että moottorin teho ei vaarannu prosessissa.

Volvo-konserni on jo allekirjoittanut sopimuksen Westport Fuel Systemsin kanssa perustamaan yhteisyrityksen, joka hyödyntää HPDI-tekniikkaa, joka odotetaan tulevan toimintaan toisen neljänneksen aikana 2024.

Selostettaessa Volvon strategiaa vety-moottoreidensa kanssa, Jan Hjelmgren, Tuotehallinnon ja laadun johtaja Volvo Trucksissa, sanoi:

“Rekat, joissa perinteinen sisäpolttomoottori säilyy, mutta toimii vedyn voimalla, tulevat olemaan samanlaisia kuin diesel-rekat, mutta niillä on lisäksi etu, jonka ansiosta ne voivat olla netto nollan hiilidioksidipäästöisiä. Ne tulevat olemaan arvokas lisä battery-sähköisiin rekkiimme, jotka ovat olleet markkinoilla useita vuosia.”

Asiakastestit Volvo-rekkojen kanssa, jotka käyttävät vetyä polttoaineena, alkavat vuonna 2026, ja rekat tulevat olemaan kaupallisesti saatavilla lähempänä vuosikymmenen loppua.

HPDI-tekniikka on muunnoksellinen lisäys siihen, miten kuljetusjärjestelmämme tulevat toimimaan tulevaisuudessa. Se vastaa haasteisiin, joita ovat tulevat sääntelyvaatimukset Euro 7 ja US EPA kuorma- ja maastokuorma-autojen valmistajille maailmanlaajuisesti.

Ruiskutin, jossa on kaksois-keskittävä neula, voi vähentää 97 prosenttia hiilidioksidipäästöjä. Se on syynä, miksi rekat, jotka käyttävät tätä tekniikkaa, voidaan luokitella “Ei päästöisiä ajoneuvoja” uusien EU:n hiilidioksidipäästöstandardeiden mukaan. Moottorit tuottavat myös erittäin pieniä määriä typen oksideja ja hiukkasia.

Vuonna 2023, Volvo-konsernin valuuttakorjattu liikevaihto kasvoi 11 prosentilla 552,8 miljardiin Ruotsin kruunuun, ja sen oikaistu liikevoitto parani 77,6 miljardiin Ruotsin kruunuun.

Klikkaa tästä, niin saat tietää, mikä teki vedystä houkuttelevamman energianlähteen äskettäin.

Vety-PolttoMoottori, Jota on Kehittänyt Kia ja Hyundai Yhteistyössä

Uusimassa liikkeessä, joka voi osoittautua uraauurtavaksi, kaksi korealaista autoteollisuuden jättiläistä, Kia ja Hyundai, ovat liittoutuneet suunnittelemaan vety-polttoainemoottorin. Moottori saattaa valmistua matkustajiajoon jo vuonna 2025.

Raportit viittaavat siihen, että tämä moottori voi ratkaista kaikki ongelmat, joita vety-moottorit ovat kohdanneet tähän asti kestävyyden ja suuren mittakaavan toteuttamiskelpoisuuden suhteen. Prototyyppi on 180-200 hevosvoiman 2-litraisen vety-moottorin, jonka vääntö- ja tehokäyrät ovat vertailukelpoisia vastaavan kokoisen bensiinimoottorin kanssa. Hyöty on, että vety-moottori tekee paljon paremmin polttoaineen kulutuksessa. Moottori voi ylläpitää korkeaa lämpötehokkuutta koko toimintansa ajan ruiskuttamalla vetyä palamiskammiolle 30 barin paineella.

Lisäksi moottorin tuotannon tueksi, Hyundai ja Kia ovat solmineet kumppanuussopimuksia useiden toimittajien kanssa. Esimerkiksi ne ovat allekirjoittaneet yhteistyösopimuksen Next Hydrogen Corporationin, kanadalaisen vety-elektrolyysiteknologiaan erikoistuneen yhtiön kanssa. Puhdasvedyn hinnan kilpailukyvyn parantaminen Hyundain ja Kian kannalta edellyttää alkalisen vety-elektrolyysijärjestelmän kehittämistä.

Yhtiö on myös solminut sopimuksen W. L. Gore & Associates (Gore) kanssa kehittääkseen edistyneen polymeri-elektrolyyttikalvon (PEM) vety-polttoainejärjestelmille. PEM mahdollistaa protonien siirtymisen elektrodien välillä polttoaineessa, ja se estää suoran yhdistymisen tulevan vety-hapen kanssa, jolloin tapahtuu valikoiva protonien johtavuus, ja seurauksena sähkövirta, joka voittaa ajoneuvon.

Hyundain ja Kian yhteistyön johtaja, Chang Hwan Kim, sanoi:

“Aloittamme yhteistyömme Gore-nimisen yhtiön kanssa. 15 vuoden yhteistyön kautta, saamme edistyneen polttoaineteknologian, ja johtamme polttoainepohjaisten sähköajoneuvojen markkinaa, kiihdyttäen kestävän tulevaisuuden liikkeelle.”

Vuoden 2023 taloudellisessa tilinpäätöksessä Hyundai ilmoitti vuosittaisen liikevaihdon olevan 162 664 miljardia KRW:ta, jossa oli yli 14 prosentin kasvu edellisvuoden liikevaihtoon verrattuna, joka oli 142 152 miljardia KRW:ta. Vuonna 2023, Kia ilmoitti liikevaihdon olevan 99 808 420 miljoonaa KRW:ta.

Vety-PolttoMoottorien Tulevaisuus Näyttää Lupaavammalta Kuin Koskaan

Matkustaja-ajoneuvoista kuorma-autoihin, kaikki johtavat autonvalmistajat panostavat resurssejaan ja tutkimuksiaan vety-polttoainemoottoreiden kehittämiseen parhaaksi vaihtoehdoksi hiilettömään, kestävään ja vihreään tulevaisuuteen.

Lisäksi tarjoamalla meille puhdas ympäristö, nämä moottorit ovat parempia monilla muilla tavoin. Esimerkiksi, ne poistavat tarpeen raskaalle akkupakille, joka on yleinen ominaisuus sähköajoneuvoissa. Vety-sähkömuunnin on tiivis ja kevyempi kuin litium-ioniakku, jolla on samanlainen etäisyys. Se vie vain 3-5 minuuttia vety-polttoainemoottorin tankkaamiseen, ja sen energiatiheys on vähintään kolme kertaa suurempi kuin akkujen, ja ne voivat kulkea 2-3 kertaa pidemmän matkan kuin useimmat sähköajoneuvot.

Tässä on mahdollisuus tarkastella lähes kaikkia tärkeitä moottorityyppejä, jotka ovat valmiina murtamaan muotinsa. Tulevaisuus voi olla odotettavissa täynnä enemmän näitä uraauurtavia innovaatioita.

Klikkaa tästä, niin saat tietää, miksi vety voi edelleen olla tulevaisuuden polttoaine.