Enerhiya
5 Hydrogen Combustion Engines na Magbabago ng Pamantayan
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Ang pagsunog ng hydrogen ay lumitaw bilang isa sa pinaka-promising na mga opsyon sa gasolina, na nag-aalok ng malaking halaga sa kapaligiran at pagganap. Sa antas ng disenyo, ang mga makinang ito ay may kasaysayan na higit sa apat na dekada.
Noong 1970, ang imbentor na si Paul Dieges ay nagpatente ng isang pagbabago na nagpapahintulot sa mga gas-powered internal combustion engine na tumakbo sa hydrogen. Mula noon, ang teknolohiyang ito ay lubos na umunlad sa kakayahang magpatakbo ng mga sasakyan, kotse, at bus. Ang potensyal nito ay napakalaki na maaaring gamitin din ng mga hinaharap na komersyal na eroplano ang hydrogen bilang pangunahing gasolina.
Sa mga Hydrogen Combustion Engine, alinman sa likidong o gas na hydrogen ay nasusunog sa isang binagong gas turbine engine upang lumikha ng thrust. Ang prosesong ito ay kahalintulad ng tradisyonal na internal combustion ngunit ang hydrogen ang pumapalit sa fossil fuel na katumbas nito.
Sa patuloy na pagtaas ng paggamit at kahalagahan nito, maraming spekulasyon tungkol sa kung aling HCE ang may pinaka-kapanapanabik na hinaharap. Sa mga sumusunod na bahagi, titingnan natin ang limang hydrogen combustion engine na handang baguhin ang takbo.
Cummins 15-Litre Hydrogen Engine
Ang 15-litro na platform ng engine ng Cummins, na tatalakayin natin, ay hindi nakabatay sa uri ng gasolina. Ito ay compatible sa hydrogen, natural gas, at diesel. Ngunit kapag ginamit kasama ang hydrogen, tunay itong makakapagbago ng takbo sa pamamagitan ng pagiging pinakamagandang bersyon ng kakayahan nitong maghatid ng mababa hanggang zero carbon na gasolina at pagpapabilis ng dekarbonisasyon ng mga heavy-duty off-highway na aplikasyon sa kanilang pinakamainam.
Habang tinatalakay ang espesyalidad nito, sinabi ni Antonio Leitao, Vice President ng Global Off-highway Engine Business ng Cummins, ang mga sumusunod:
“Ang bagong platform ng Cummins ay nagdadala ng internal combustion sa isang bagong antas, na kayang matugunan ang mga hinaharap na ultra-low emission standards, tulad ng EPA Tier 5 at EU Stage 6, kasama ang kakayahang gumamit ng low-to-zero carbon na gasolina upang matulungan ang mga site ng konstruksyon at quarrying na magkaroon ng mas mababang gastusin sa dekarbonisasyon. Ang 15-litro ay may makabuluhang pagtaas sa power density na may mas compact na installation envelope na nagbibigay sa mga tagagawa ng kagamitan ng kakayahang magawa nang higit pa gamit ang kanilang mga makina.”
Kung tatalakayin natin ang tiyak na kaso ng hydrogen engine, ito ay may direct-injection, lean-burn combustion na may rating mula 400 hanggang 530 hp (298-395 kW) at peak torque na 2600 N·m. Kumuha ng lakas mula sa zero-carbon na green hydrogen, maaari itong gumamit ng 700-bar pressure na high-capacity fuel storage system para sa pinakamataas na oras ng operasyon sa pagitan ng pag-refuel.
Inaasahang magiging ganap na produksyon ang bersyon na ito pagsapit ng 2027. Ang kumpanya ay magpoprodyus ng mga engine na ito na may 15-litro at 6.7-litro na displacement.
Ang engine ay nakatanggap ng pag-validate mula sa mga stakeholder ng industriya mula pa sa kanyang mga unang araw. Noong Enero 2022, ang Werner Enterprises (WERN ) (Nasdaq: WERN), isang nangungunang tagapagbigay ng transportasyon at logistics, ay nagpasya na simulan ang pag-validate at pag-integrate ng 15-litro na hydrogen internal combustion engine ng Cummins sa kanilang mga sasakyan.
CMI Tsart ng Presyo
Iniulat ng Cummins ang kanilang ika-apat na quarter at buong taon na resulta ng 2023 noong Pebrero 6, 2024. Ang kita sa ika-apat na quarter ng 2023 na $8.5 bilyon ay tumaas ng 10% mula sa parehong quarter noong 2022, habang ang kita para sa buong taon 2023 ay $34.1 bilyon, 21% mas mataas kaysa 2022.
Yamaha’s 5.0-litre V8 100% Hydrogen-Powered Engines for Toyota
Ang Toyota Motor Corporation (TM ) ay nag-commission sa Yamaha Motor upang bumuo ng hydrogen engine ng hinaharap. Ang limang kumpanya—Kawasaki Heavy Industries, Subaru Corporation, Toyota Motor Corporation, Mazda Motor Corporation, at Yamaha Motor—ay nagpasya na magsagawa ng kolaboratibong pananaliksik upang tuklasin at palawakin ang hanay ng mga opsyon sa gasolina para sa mga internal combustion engine na angkop para sa carbon neutrality.
Habang tinatalakay ang pag-unlad, sinabi ng presidente ng Yamaha Motor na si Yoshihiro Hidaka:
“Ang mga hydrogen engine ay may potensyal na maging carbon-neutral habang pinananatili ang aming pagmamahal sa internal combustion engine. Ang pakikipagtulungan sa mga kumpanya na may iba’t ibang kultura ng korporasyon at larangan ng kadalubhasaan, pati na rin ang pagpapalawak ng bilang ng aming mga kasosyo, ay ang paraan na nais naming pangunahan ang hinaharap.”
Sa paglalantad ng engine, ang 5.0-litre V8 ay tila batay sa 5.0-litre na engine ng Lexus RC F luxury sport coupe, na binago ang mga injector, cylinder head, intake manifold, at iba pa. Ang engine ay maaaring maghatid ng hanggang 450 hp sa 6,800 rpm at maximum na 540 Nm ng torque sa 3,600 rpm. Ang high-performance na 5.0-litre 90-degree V8 DOHC 32-valve na engine ay binago ng Yamaha upang gumamit ng hydrogen.
Ayon sa taunang ulat nito para sa 2023, naitala ng Yamaha ang pangkatang pinagsamang kita na 451.4 bilyong Yen na may core operating profit na 45.9 bilyong Yen.
The Engine for BMW iX5 Hydrogen
Ang BMW ay nagsimulang subukan ang kanilang hinaharap na sasakyan mula pa noong 2023. Mula sa temperatura hanggang 45°C hanggang sa buhangin, alikabok, iba’t ibang pag-akyat, at nagbabagong antas ng halumigmig, nasubukan na ng kumpanya ang lahat. Natuklasan din ng kumpanya na ang kanilang hydrogen fuel cell technology ay angkop para sa pang-araw-araw na paggamit sa napakalamig na sub-zero na temperatura.
Sa mga detalye, ang fuel-cell system ng BMW iX5 Hydrogen ay patuloy na makapaghatid ng mataas na output na 125 kW/170 hp.
Ang Toyota Motor Corporation ay na-commission upang gumawa ng mga indibidwal na selula para sa BMW Group. Ang BMW Group Plant sa Landshut ay gumagawa ng casing para sa stack, na pangalawa sa dalawang hakbang na proseso ng paggawa. Ang unang hakbang ay ang pag-stack ng mga selula at pag-install ng iba pang mga bahagi.
Ang mga fuel cell na nagdadala ng performance na 125 kW/170 hp ay isang makabagong kombinasyon na nagmula sa Gen-5 na hanay ng BMW eDrive technologies ng BMW Group at isang espesyal na binuong baterya. Kapag pinagsama, ang set-up ay kayang magbigay ng output na hanggang 285 kW/401 hp.
Ang BMW Group din ang responsable sa pag-develop ng mga dedikadong hydrogen component, kabilang ang high-resolution compressor na may turbine at high-voltage coolant pump. Ang panloob na mekanismo ng fuel cell ay nag-uudyok sa hydrogen mula sa mga tangke na makipag-reaksyon sa oxygen mula sa atmospera upang lumikha ng kuryente na nagpapatakbo sa motor. Ang dalawang tangke na nasa BMW iX5 Hydrogen ay kayang maglaman ng kabuuang 6 kg ng gas at nagbibigay sa sistema ng saklaw na 504 km sa WLTP cycle.
Itinuturing din ng BMW groups ang iX5 engine bilang hinaharap ng pag-refuel dahil mas mabilis ang hydrogen refueling kaysa sa pag-recharge ng isang battery-electric na sasakyan.
Ang ugnayan ng BMW sa hydrogen ay holistiko. Ang logistics ng kanilang group plant ay gumagamit ng gas mula pa noong 2013. Ito rin ang kumpanyang nagtayo ng unang indoor hydrogen station sa Alemanya sa planta ng Leipzig. Ang PaintShop sa Plant Leipzig ay kasali rin sa pilotong paggamit ng hydrogen sa produksyon ng sasakyan.
Noong 2023, iniulat ng BMW Group ang taunang kita na humigit-kumulang 155.5 bilyong Euro, 9% na pagtaas mula sa 2022 na halos 143 bilyong Euro.
Volvo’s Hydrogen Combustion Engines with High-Pressure Direct Injection (HPDI) Technology
Ang mga trak ng Volvo na ilulunsad na may hydrogen combustion engine ay magkakaroon ng high-pressure direct injection (HPDI) technology, na nangangahulugang ang maliit na dami ng ignition fuel na ini-inject sa mataas na presyon ay maaaring magbigay ng compression ignition bago pa man idagdag ang hydrogen. Isa sa maraming benepisyo ng teknolohiyang ito ay pinananatili nito ang mataas na antas ng energy efficiency na may mas mababang konsumo ng gasolina. Tinitiyak nito na ang kapangyarihan ng engine ay hindi nasasakripisyo sa proseso.
Ang Volvo Group ay nakapirma na ng kasunduan sa Westport Fuel Systems (WPRT ) upang magtatag ng joint venture na gagamit ng HPDI technology, na inaasahang magiging operational sa ikalawang quarter ng 2024.
Habang pinalalawig ang estratehiya ng Volvo sa kanilang hydrogen engines, sinabi ni Jan Hjelmgren, Head of Product Management and Quality sa Volvo Trucks, ang mga sumusunod:
“Ang mga trak, kung saan nananatili ang tradisyunal na internal combustion engine ngunit tumatakbo sa hydrogen, ay magkakaroon ng parehong performance at reliability tulad ng aming diesel trucks, ngunit may karagdagang benepisyo ng posibleng net zero CO2 emissions mula simula hanggang gulong. Sila ay magiging mahalagang karagdagan sa aming battery electric trucks, na nasa merkado na ng ilang taon.”
Ang mga customer test sa mga trak ng Volvo na gumagamit ng hydrogen sa combustion engines ay magsisimula sa 2026, at ang mga trak ay magiging commercially available patungo sa katapusan ng dekadang ito.
Ang HPDI technology ay isang transformative na karagdagan sa kung paano gagana ang ating mga transport system sa hinaharap. Tinatalakay nito ang mga hamon ng pagtugon sa mga regulasyong pang-Euro 7 at US EPA para sa mga tagagawa ng trak at off-road equipment sa buong mundo.
Ang injector na may dual concentric needle design ay maaaring magpababa ng 97% ng CO2 emissions. Ito ang dahilan kung bakit ang mga trak na tumatakbo sa teknolohiyang ito ay maaaring ikategorya bilang “Zero Emission Vehicles” sa ilalim ng napagkasunduang bagong EU CO2 emission standards. Ang mga engine ay magpoprodyus din ng napakaliit na dami ng nitrogen oxides at particles.
Noong 2023, ang currency-adjusted net sales ng Volvo Group ay tumaas ng 11% sa SEK 552.8 bilyon, at ang adjusted operating income nito ay umangat sa SEK 77.6 bilyon.
Hydrogen Combustion Engine Developed in Collaboration by Kia and Hyundai
Sa pinakabagong hakbang na maaaring magpakita ng pagiging pioneer, ang Kia at Hyundai, dalawang higanteng Koreanong sasakyan, ay nagsanib-puwersa upang magdisenyo ng hydrogen combustion engine. Ang engine ay maaaring maging handa para sa mga pasahero na sasakyan pagsapit ng 2025.
Ayon sa mga ulat, ang engine na ito ay maaaring malutas ang lahat ng problema sa tibay at malawakang pagiging praktikal na hinarap ng mga hydrogen engine hanggang ngayon. Ang prototype ay isang 180-200 horsepower na 2-litro na hydrogen engine na may torque at power curves na katulad ng mga katumbas na gasoline engine sa laki. Ang benepisyo ay ang hydrogen engine ay mas mahusay pagdating sa fuel consumption. Ang engine ay maaaring mapanatili ang mataas na thermal efficiency sa buong operasyon nito sa pamamagitan ng pag-infuse ng hydrogen sa combustion chamber sa presyon na 30 bar.
Upang mapalawak ang produksyon ng engine, ang Hyundai at Kia ay nakipag-partner din sa ilang mga vendor. Halimbawa, nakapirma sila ng memorandum of understanding sa Next Hydrogen Corporation, isang Canadian na kumpanya na dalubhasa sa water electrolysis technology. Ang pag-develop ng alkaline water electrolysis system ay magpapabuti sa price competitiveness ng malinis na hydrogen para sa Hyundai at Kia.
Ang kumpanya ay nakapirma rin ng kasunduan sa W. L. Gore & Associates (Gore) upang magkasamang mag-develop ng advanced polymer electrolyte membrane (PEM) para sa hydrogen fuel cell systems. Ang PEM ay nagpapadali sa paglipat ng mga proton sa pagitan ng mga electrode sa fuel cell. Dahil hinaharangan ng PEM ang direktang kombinasyon ng papasok na hydrogen at oxygen, nagaganap ang selective conduction ng mga proton, at sa gayon, nabubuo ang electrical current upang patakbuhin ang isang sasakyan.
Alinsunod kay Chang Hwan Kim, Head of Battery Development and Hydrogen and Fuel Cell Development sa Hyundai Motor Company at Kia Corporation:
“Papasukin namin ang susunod na kabanata ng aming pakikipagtulungan sa Gore. Sa pamamagitan ng pag-leverage ng 15 taon ng kolaborasyon, makakamit namin ang advanced fuel cell technology at pangungunahan ang fuel cell electric vehicle market, na nagpapabilis ng pag-usad patungo sa isang sustainable na hinaharap.”
Para sa taong pananalapi 2023, nagrehistro ang Hyundai ng taunang kita na 162,664 bilyong KRW, higit sa 14% na pagtaas mula sa kita nitong 2022 na 142,152 bilyong KRW. Noong 2023, nagrehistro ang Kia ng kita na 99,808,420 milyong KRW.
The Future of Hydrogen Combustion Engines Looks Promising than Ever
Mula sa mga sasakyang pangpasahero hanggang sa mga trak, lahat ng nangungunang pandaigdigang tagagawa ng sasakyan ay nag-iinvest ng maraming mapagkukunan at pananaliksik upang gawing pinakamainam na opsyon ang Hydrogen Combustion Engines para sa isang carbon-neutral, sustainable, at berdeng hinaharap.
Bukod sa pagbibigay sa atin ng malinis na kapaligiran, ang mga engine na ito ay mas mahusay sa maraming paraan. Halimbawa, inaalis nila ang pangangailangan para sa mabigat na battery pack, isang karaniwang tampok sa mga EV. Ang hydrogen-to-electricity converter stack ay compact at mas magaan kaysa sa lithium-ion battery na may power train na may katulad na saklaw. Tumatagal lamang ng 3 hanggang 5 minuto para sa isang hydrogen combustion engine na mag-refuel, at ang energy density nito ay hindi bababa sa 3 beses na mas mataas kumpara sa mga baterya, habang sa isang punan, maaari itong maglakbay ng 2-3 beses na mas mahaba kaysa sa karamihan ng mga EV.
Dito, nagkaroon kami ng pagkakataon na suriin halos lahat ng pangunahing uri ng engine sa kategoryang ito na magbabago ng takbo. Ang hinaharap ay maaaring asahan na magiging sagana sa higit pang ganitong makabagong inobasyon.
I-click dito upang malaman kung bakit maaaring manatiling fuel ng hinaharap ang hydrogen.
