Energi
5 Mesin Pembakaran Hidrogen yang Siap Menghancurkan Cetakan
Pembakaran hidrogen telah muncul sebagai salah satu pilihan bahan bakar paling menjanjikan, menawarkan nilai lingkungan dan kinerja yang signifikan. Pada tingkat desain, mesin-mesin ini memiliki sejarah yang panjang lebih dari empat dekade.
Pada tahun 1970, penemu Paul Dieges mematenkan modifikasi yang memungkinkan mesin pembakaran internal bertenaga gas untuk beroperasi dengan hidrogen. Sejak itu, teknologi ini telah berkembang pesat dalam kemampuannya untuk memenuhi kebutuhan kendaraan, mobil, dan bus. Potensinya sangat besar sehingga pesawat komersial di masa depan juga dapat mengadopsi hidrogen sebagai bahan bakar utamanya.
Dalam Mesin Pembakaran Hidrogen, hidrogen cair atau gas dibakar dalam mesin turbin gas yang dimodifikasi untuk menghasilkan dorongan. Proses ini mirip dengan pembakaran internal tradisional tetapi dengan hidrogen yang menggantikan bahan bakar fosilnya.
Dengan penggunaan dan pentingnya yang semakin meningkat, spekulasi tentang mesin pembakaran hidrogen mana yang memiliki masa depan paling menarik sedang berlangsung. Dalam segmen berikut, kita akan melihat lima mesin pembakaran hidrogen yang siap menghancurkan cetakan.
Mesin Hidrogen 15-Litre Cummins
Platform mesin 15-liter Cummins, yang kita bahas, pada intinya adalah fuel-agnostic. Ini kompatibel dengan hidrogen, gas alam, dan diesel. Tetapi ketika digunakan dengan hidrogen, itu dapat benar-benar menghancurkan cetakan dengan menjadi versi terbaik dari kemampuan bahan bakar karbon rendah hingga nol dan mempercepat dekarbonisasi aplikasi off-highway berat ke tingkat optimal.
Saat berbicara tentang kekhususannya, Antonio Leitao, Wakil Presiden Bisnis Mesin Off-highway Global Cummins, memiliki hal berikut untuk dikatakan:
“Platform baru Cummins mengambil pembakaran internal ke tingkat yang baru, dapat memenuhi standar emisi ultra-rendah di masa depan, seperti EPA Tier 5 dan EU Stage 6, bersama dengan kemampuan bahan bakar karbon rendah hingga nol untuk membantu memasang situs konstruksi dan tambang ke jalur dekarbonisasi yang lebih rendah. 15-liter memiliki peningkatan yang signifikan dalam kepadatan daya dengan envelope pemasangan yang lebih kompak yang memberikan produsen peralatan kemampuan untuk melakukan lebih banyak dengan mesin mereka.”
Jika kita membahas kasus khusus mesin hidrogen, itu datang dengan injeksi langsung, pembakaran lean-burn dengan peringkat dari 400-530 hp (298-395 kW) dan torsi puncak 2600 N·m. Mengambil daya dari hidrogen hijau nol karbon, itu dapat menggunakan sistem penyimpanan bahan bakar bertekanan tinggi 700-bar untuk jam operasi maksimum antara pengisian bahan bakar.
Versi ini diharapkan akan diproduksi penuh pada tahun 2027. Perusahaan akan memproduksi mesin-mesin ini dengan perpindahan 15-liter dan 6,7-liter.
Mesin ini telah mendapatkan validasi dari para pemangku kepentingan industri sejak hari-hari awal. Pada Januari 2022, Werner Enterprises (Nasdaq: WERN), penyedia transportasi dan logistik terkemuka, memutuskan untuk mulai memvalidasi dan mengintegrasikan mesin pembakaran hidrogen internal Cummins 15-liter ke dalam kendaraannya.
(CMI )
Cummins melaporkan hasil kuartal keempat dan tahun penuh 2023 pada 6 Februari 2024. Pendapatan kuartal keempat 2023 sebesar $8,5 miliar meningkat 10% dari kuartal yang sama pada 2022, sementara pendapatan untuk tahun penuh 2023 sebesar $34,1 miliar, 21% lebih tinggi dari 2022.
Mesin Hidrogen 5,0-Litre V8 100% Yamaha untuk Toyota
Toyota Motor Corporation menugaskan Yamaha Motor untuk mengembangkan mesin hidrogen masa depan. Lima perusahaan—Kawasaki Heavy Industries, Subaru Corporation, Toyota Motor Corporation, Mazda Motor Corporation, dan Yamaha Motor—memutuskan untuk melakukan penelitian kolaboratif untuk menjelajahi dan memperluas rentang pilihan bahan bakar untuk mesin pembakaran internal yang sesuai untuk netral karbon.
Saat berbicara tentang pengembangan, Presiden Yamaha Motor Yoshihiro Hidaka mengatakan:
“Mesin hidrogen memiliki potensi untuk menjadi netral karbon sambil menjaga semangat kita untuk mesin pembakaran internal tetap hidup. Bergabung dengan perusahaan dengan budaya perusahaan dan keahlian yang berbeda, serta meningkatkan jumlah mitra yang kita miliki, adalah cara kita ingin memimpin jalan ke masa depan.”
Dalam acara peluncuran mesin, 5,0-litre V8 tampaknya didasarkan pada mesin 5,0-litre di Lexus RC F luxury sport coupe, dimodifikasi untuk injektor, kepala silinder, manifold masuk, dan lain-lain. Mesin ini dapat menghasilkan hingga 450 hp pada 6.800 rpm dan maksimum 540 Nm torsi pada 3.600 rpm. Mesin performa tinggi 5,0-litre 90-degree V8 DOHC 32-valve ini diubah oleh Yamaha untuk menggunakan hidrogen.
Menurut laporan tahunan 2023, Yamaha mencatat pendapatan konsolidasi grup sebesar 451,4 miliar Yen dengan laba operasional inti sebesar 45,9 miliar Yen.
Mesin untuk BMW iX5 Hidrogen
BMW telah menguji kendaraan masa depannya sejak 2023. Dari suhu hingga 45°C hingga pasir, debu, berbagai kemiringan, dan fluktuasi kelembaban, perusahaan telah mengujinya semua. Perusahaan juga menemukan teknologi sel bahan bakar hidrogen yang sesuai untuk penggunaan sehari-hari dalam suhu sub-nol ekstrem.
Dalam hal spesifik, sistem bahan bakar sel BMW iX5 Hidrogen dapat menghasilkan output tinggi 125 kW/170 hp.
Toyota Motor Corporation telah ditugaskan untuk memproduksi sel-sel individu untuk BMW Group. Pabrik BMW Group, Landshut, membuat casing untuk tumpukan, yang datang kedua dalam proses manufaktur dua langkah. Langkah pertama melibatkan menumpuk sel-sel dan memasang komponen lainnya.
Sel bahan bakar yang menghasilkan kinerja 125 kW/170 hp adalah kombinasi inovatif yang berasal dari teknologi BMW eDrive generasi ke-5 dan baterai khusus. Ketika digabungkan, pengaturan ini dapat menawarkan output hingga 285 kW/401 hp.
BMW Group juga telah mengembangkan komponen hidrogen khusus, termasuk kompresor resolusi tinggi dengan turbin dan pompa pendingin tegangan tinggi. Mekanisme inner sel bahan bakar memicu hidrogen dari tangki untuk bereaksi dengan oksigen dari atmosfer untuk menghasilkan listrik yang menggerakkan motor. Dua tangki yang ada di BMW iX5 Hidrogen dapat menampung total 6 kg gas dan memberdayakan sistem dengan jangkauan kendaraan 504 km dalam siklus WLTP.
BMW grup juga menganggap mesin iX5 sebagai masa depan pengisian bahan bakar karena pengisian hidrogen lebih cepat daripada mengisi baterai mobil listrik.
Asosiasi BMW dengan hidrogen telah holistik. Pabrik logistik grupnya telah menggunakan gas ini sejak 2013. Ini juga merupakan perusahaan yang membangun stasiun hidrogen indoor pertama di Jerman di pabrik Leipzig. PaintShop di Pabrik Leipzig terlibat dalam menguji penggunaan hidrogen dalam produksi kendaraan.
Pada 2023, BMW Group melaporkan pendapatan tahunan sebesar sekitar 155,5 miliar Euro, peningkatan 9% dari angka 2022 sebesar hampir 143 juta Euro.
Mesin Hidrogen Volvo dengan Teknologi Injeksi Langsung Tekanan Tinggi (HPDI)
Truk Volvo yang akan datang dengan mesin hidrogen akan memiliki teknologi injeksi langsung tekanan tinggi (HPDI), yang berarti bahwa sejumlah kecil bahan bakar penyalaan, disuntikkan dengan tekanan tinggi, dapat memungkinkan penyalaan kompresi bahkan sebelum hidrogen ditambahkan. Salah satu kelebihan teknologi ini adalah bahwa itu mempertahankan tingkat efisiensi energi yang tinggi dengan konsumsi bahan bakar yang lebih rendah.
Grup Volvo telah menandatangani perjanjian dengan Westport Fuel Systems untuk mendirikan joint venture yang menggunakan teknologi HPDI, yang diharapkan akan beroperasi pada kuartal kedua 2024.
Saat menjelaskan strategi Volvo dengan mesin hidrogen, Jan Hjelmgren, Kepala Manajemen Produk dan Kualitas di Volvo Trucks, mengatakan:
“Truk, di mana mesin pembakaran internal tradisional tetap ada tetapi beroperasi dengan hidrogen, akan memiliki kinerja dan keandalan yang sama dengan truk diesel kami, tetapi dengan keuntungan tambahan dari emisi CO2 netral yang potensial dan menghasilkan kinerja yang sama dengan truk diesel kami.”
Pengujian pelanggan dengan truk Volvo yang menggunakan hidrogen dalam mesin pembakaran akan dimulai pada 2026, dan truk tersebut akan tersedia secara komersial pada akhir dekade ini.
Teknologi HPDI adalah tambahan transformatif untuk bagaimana sistem transportasi kita akan bekerja di masa depan. Ini mengatasi tantangan memenuhi persyaratan regulasi Euro 7 dan EPA AS untuk produsen truk dan peralatan off-road global.
Injektor dengan desain jarum ganda dapat mengurangi 97% emisi CO2. Ini adalah alasan mengapa truk yang beroperasi dengan teknologi ini dapat dikategorikan sebagai “Kendaraan Emisi Nol” di bawah standar emisi CO2 EU yang baru disepakati. Mesin-mesin ini juga akan menghasilkan jumlah nitrogen oksida dan partikel yang sangat kecil.
Pada 2023, penjualan bersih Volvo Group yang disesuaikan dengan mata uang tumbuh 11% menjadi SEK 552,8 miliar, dan laba operasional yang disesuaikan meningkat menjadi SEK 77,6 miliar.
Mesin Pembakaran Hidrogen yang Dikembangkan dalam Kolaborasi oleh Kia dan Hyundai
Dalam langkah terbaru yang dapat terbukti sebagai pelopor, Kia dan Hyundai, dua raksasa otomotif Korea, telah bergabung untuk merancang mesin pembakaran hidrogen. Mesin ini dapat siap untuk mobil penumpang pada 2025.
Laporan menunjukkan bahwa mesin ini dapat memecahkan semua masalah ketahanan dan viabilitas skala besar yang dihadapi mesin hidrogen hingga saat ini. Prototipe ini adalah mesin hidrogen 2-liter dengan daya dan torsi yang setara dengan mesin bensin ukuran sama. Keuntungannya adalah bahwa mesin hidrogen melakukan lebih baik dalam hal konsumsi bahan bakar. Mesin ini dapat mempertahankan efisiensi termal yang tinggi sepanjang operasinya dengan menyuntikkan hidrogen ke ruang pembakaran dengan tekanan 30 bar.
Untuk meningkatkan produksi mesin, Hyundai dan Kia juga telah menandatangani kemitraan dengan beberapa vendor. Misalnya, mereka telah menandatangani nota kesepahaman dengan Next Hydrogen Corporation, sebuah perusahaan Kanada yang berspesialisasi dalam teknologi elektrolisis air. Pengembangan sistem elektrolisis air alkali akan meningkatkan daya saing harga hidrogen bersih untuk Hyundai dan Kia.
Perusahaan ini juga telah menandatangani perjanjian dengan W. L. Gore & Associates (Gore) untuk bersama-sama mengembangkan membran elektrolit polimer (PEM) yang maju untuk sistem sel bahan bakar hidrogen. PEM memfasilitasi transfer proton antara elektroda dalam sel bahan bakar. Sebagai PEM memblokir kombinasi langsung hidrogen dan oksigen yang masuk, konduksi proton selektif terjadi, dan, pada gilirannya, arus listrik dihasilkan untuk menggerakkan kendaraan.
Menurut Chang Hwan Kim, Kepala Pengembangan Baterai dan Pengembangan Hidrogen dan Sel Bahan Bakar di Hyundai Motor Company dan Kia Corporation:
“Kami memasuki babak berikutnya dari kemitraan kami dengan Gore. Dengan memanfaatkan 15 tahun kolaborasi, kami akan memperoleh teknologi sel bahan bakar yang maju dan memimpin pasar kendaraan listrik bahan bakar, mempercepat gerakan menuju masa depan yang berkelanjutan.”
Untuk tahun fiskal 2023, Hyundai mencatat pendapatan tahunan sebesar 162.664 miliar KRW, peningkatan lebih dari 14% dari pendapatan 2022 sebesar 142.152 miliar KRW. Pada 2023, Kia mencatat pendapatan sebesar 99.808.420 juta KRW.
Masa Depan Mesin Pembakaran Hidrogen Terlihat Lebih Menjanjikan dari Pada yang Diperkirakan
Dari kendaraan penumpang hingga truk, semua produsen otomotif global terkemuka berinvestasi sebanyak sumber daya dan penelitian yang mereka bisa untuk membuat Mesin Pembakaran Hidrogen menjadi pilihan terbaik untuk masa depan yang berkelanjutan, hijau, dan karbon netral.
Selain menawarkan kita lingkungan yang bersih, mesin-mesin ini unggul dalam banyak cara lain. Misalnya, mereka menghilangkan kebutuhan akan paket baterai berat, fitur umum di antara kendaraan listrik. Konverter hidrogen-ke-listrik yang kompak dan lebih ringan dari baterai lithium-ion dengan rangkaian daya yang sama. Hanya dibutuhkan 3-5 menit untuk mengisi bahan bakar mesin pembakaran hidrogen, dan densitas energinya setidaknya 3 kali lebih besar dibandingkan dengan baterai, sementara antara satu pengisian, mereka dapat pergi 2-3 kali lebih lama dari kebanyakan kendaraan listrik.
Di sini, kita telah memiliki kesempatan untuk melihat hampir semua jenis mesin utama dalam kategori yang siap menghancurkan cetakan. Masa depan bisa jadi diharapkan untuk dipenuhi dengan lebih banyak inovasi canggih seperti ini.
Klik di sini untuk mempelajari mengapa hidrogen masih bisa menjadi bahan bakar untuk masa depan.
