Test drive BMW eta hidrogenoa: bigarren zatia

"Ura. BMWren motor garbien azken produktu bakarra petrolio-erregaien ordez hidrogeno likidoa erabiltzea da, eta guztion artean teknologia berriez gozatzeko aukera ematea kontzientzia garbi batekin".

BMW bidea

Hitz hauek duela zenbait urte Alemaniako enpresa baten publizitate kanpaina bateko aipamen bat dira. Aspaldi inork ez zuen zalantzan jarri bavariarrek oso ondo dakitela zer egiten ari diren motorren teknologiari dagokionez eta arlo honetan munduko lider eztabaidaezinetako bat direla. Ez da pentsatuko azken urteotan salmentak hazkunde sendoa izan duen enpresa batek etorkizun zalantzagarria duten teknologia itxaropentsuen iragarki ezezagunetan diru mordoa botako lukeenik.

Aldi berean, ordea, aipatu hitzak Bavariako autogileen enblematikoaren 745 orduko hidrogenoaren bertsio nahiko exotiko bat sustatzeko kanpaina baten parte dira. Exotikoa, izan ere, BMWren arabera, automozio industriak hasiera-hasieratik elikatzen ari diren hidrokarburoen erregaien alternatibetarako trantsizioak ekoizpen-azpiegitura osoa aldatzea eskatuko du. Azken hau beharrezkoa da bavariarrek garapen bide itxaropentsua ikusten dutelako, ez oso iragarritako erregai-piletan, baizik eta barne-errekuntzako motorrak hidrogenoarekin ibiltzeko bihurtzean. BMWren ustez, bertsio berritzea konpon daitekeen arazoa da eta dagoeneko aurrerapen handia egin du motorraren errendimendu fidagarria lortzeko eta hidrogeno hutsa erabiliz kontrolatu gabeko errekuntza-prozesuetarako duen joera kentzeko arazo nagusia konpontzeko. Norabide horretan arrakasta motorraren prozesuen kontrol elektronikoaren alorrean duen gaitasunari eta BMW-k patentatutako gasa banatzeko Valvetronic eta Vanos sistema malguak erabiltzeko aukerari zor zaio, horiek gabe ezinezkoa izango litzateke "hidrogenozko motorren" funtzionamendu normala bermatzea. . Hala ere, norabide horretan lehen urratsak 1820. urtekoak dira, William Cecil diseinatzaileak hidrogenoz elikatutako motor bat sortu zuenean "hutsaren printzipioa" deritzonarekin funtzionatzen zuena; eskema bat beranduago asmatutako motorra barneko motor batekin egindakoaren oso bestelakoa. . erretzen. 60 urte beranduago barne-errekuntzako motorren lehen garapenean, Otto aitzindariak %50 inguruko hidrogeno edukia zuen lehen aipatutako eta ikatzatik eratorritako gas sintetikoa erabili zuen. Dena den, karburatzailea asmatuta, gasolina erabiltzea askoz praktikoagoa eta seguruagoa bihurtu da, eta erregai likidoak orain arte zeuden beste alternatiba guztiak ordezkatu ditu. Hidrogenoaren propietateak erregai gisa urte asko geroago berriro aurkitu zituen espazio-industriak, eta azkar aurkitu zuen hidrogenoak gizakiak ezagutzen zuen edozein erregairen arteko energia/masa erlaziorik onena zuela.

1998ko uztailean, Automobilgintzaren Europako Elkarteak (ACEA) Europako Batasunarekin konpromisoa hartu zuen erregistratu berri diren ibilgailuek Batasunean matrikulatu berri diren CO2008 emisioak kilometro bakoitzeko 2 gramo batez beste 140 murrizteko. Praktikan, horrek isurketak% 25 murriztea suposatzen zuen 1995arekin alderatuta, eta flota berriaren batez besteko erregaiaren kontsumoa 6,0 l / 100 km ingurukoa zen. Etorkizun hurbilean, neurri osagarriak espero dira karbono dioxidoaren emisioak% 14 murriztea 2012rako. Horrek auto konpainien lana oso zaila bihurtzen du eta, BMW adituen arabera, karbono gutxiko erregaiak erabiliz edo karbonoa erregaiaren osaeratik guztiz ezabatuz konpon daiteke. Teoria horren arabera, hidrogenoa berriro agertzen ari da automobilgintzaren esparruan, bere aintza osoan.

Bavariako enpresa hidrogenoz elikatutako ibilgailuak masiboki ekoizten zituen lehen auto fabrikatzailea izan zen. Burkhard Geschel irakaslearen, garapen berrien arduradunaren BMW kontseilariaren kideak, "konpainiak egungo 7 serieak iraungi baino lehen" konpainiak hidrogeno autoak salduko dituela esan du baieztapen eta konfiantza. Azken bertsioarekin, Hydrogen 7, zazpigarren seriea, 2006an aurkeztu zen, 12 CV-ko 260 zilindroko motor batekin. mezu hori jada errealitate bihurtu da. Asmo handinahikoa zirudien, baina ez arrazoirik gabe. BMW 1978az geroztik hidrogenoz funtzionatzen duten barne errekuntzako motorrekin esperimentatzen ari da eta 11ko maiatzaren 2000n alternatiba horren aukeren erakusgarri paregabea egin zuen. Asteko aurreko belaunaldiko 15 750 hl-ko 170 ibilgailu flota ikusgarriak, hamabi zilindroko hidrogeno motorrez hornituak, 000 km-ko maratoia osatu zuen, konpainiaren arrakasta eta teknologia berrien promesa nabarmenduz. 2001ean eta 2002an, ibilgailu horietako batzuek hidrogenoaren ideiaren aldeko manifestazio desberdinetan parte hartzen jarraitu zuten. Orduan, hurrengo 7 seriean oinarritutako garapen berri bat iritsi zen, 4,4 litroko V-212 motor modernoa erabiliz, 12 km / h abiadura maximoa izan zezakeena, eta, ondoren, azkeneko garapena XNUMX zilindroko V-XNUMX batekin. Konpainiaren iritzi ofizialaren arabera, BMWk teknologia hau erregai pilen gainetik aukeratzearen arrazoiak komertzialak eta psikologikoak dira. Lehenik eta behin, metodo honek inbertsio askoz gutxiago beharko du ekoizpen azpiegitura aldatzen bada. Bigarrenik, jendea barne errekuntzako motor zahar onera ohituta dagoenez, gustuko dute eta zaila izango da horrekin banatzea. Eta hirugarrena, bitartean, teknologia hau erregai-pilen teknologia baino azkarrago garatzen ari dela ikusi zen.

BMW autoetan, hidrogenoa super-isolatutako ontzi kriogeniko batean gordetzen da, Linde Alemaniako hozte-taldeak garatutako goi-teknologiako termo botila baten modukoa. Biltegiratze-tenperatura baxuetan, erregaia fase likidoan dago eta erregai arrunt bezala sartzen da motorra.

Etapa honetan, Municheko konpainiaren diseinatzaileek zeharkako erregaiaren injekzioan oinarritu ziren, eta nahasketaren kalitatea motorraren funtzionamendu-moduaren araberakoa da. Zama partzialeko moduan, motorra diesel erregaiaren antzeko nahasketa giharrekin funtzionatzen du - aldaketa injektatutako erregai kopuruan bakarrik egiten da. Nahasketaren "kalitate kontrol" deritzona da, motorrak gehiegizko airearekin funtzionatzen baitu, baina karga txikia dela eta, nitrogeno isurketen sorrera minimizatzen da. Potentzia nabarmenaren beharra dagoenean, motorrak gasolina motorra bezala funtzionatzen du, nahastearen "kontrol kuantitatiboa" eta nahasketa normalak (ez argalak) deritzonera pasatuz. Aldaketa hauek posible dira, alde batetik, motorraren prozesuen kontrol elektronikoaren abiaduragatik, eta, bestetik, gasa banatzeko kontrol sistemen funtzionamendu malguagatik - Vanos "bikoitza", lanarekin batera. Valvetronic harrera kontrolatzeko sistema akasorik gabe. Gogoan izan behar da, BMW ingeniarien arabera, garapen honen lan-eskema teknologiaren garapeneko tarteko etapa besterik ez dela eta etorkizunean motorrak hidrogeno injekzioa zilindroetara eta turboalimentaziora aldatuko direla. Teknika horiei esker, gasolindun motor konparagarri batek baino ibilgailuen dinamika hobea eta barne errekuntzako motorren eraginkortasun orokorra% 50 baino gehiago handituko direla espero da. Hemen nahita saihestu genuen "erregai pilak" gaia ukitzea, azkenaldian gai hau nahiko modu aktiboan erabiltzen baita. Aldi berean, baina, BMW hidrogenoko teknologiaren testuinguruan aipatu behar ditugu, Municheko diseinatzaileek autoetan ontziko sare elektrikoa elikatzeko horrelako gailuak soilik erabiltzea erabaki baitzuten, ohiko bateriaren energia guztiz ezabatuz. Mugimendu honek erregai gehiago aurreztea ahalbidetzen du, hidrogeno-motorrak ez baitu alternadorea gidatu behar, eta ontziko sistema elektrikoa guztiz autonomoa eta gidatzeko bidetik independente bihurtzen da - elektrizitatea sor dezake motorra martxan ez dagoenean ere, baita ekoiztu ere. eta energia kontsumitzeak guztiz optimizatzeko aukera ematen du. Uraren ponpa, olio ponpak, balazta indargailua eta kable bidezko sistemak elikatzeko behar adina elektrizitate bakarrik sor daitekeela aurrezpen gehigarria ere bihurtzen da. Hala ere, berrikuntza horien guztien paraleloan, erregaia injektatzeko sistemak (gasolina) ez zuen ia aldaketa garestirik jasan. 2002ko ekainean hidrogenoko teknologiak sustatzeko asmoz, BMW Taldeak, Aral, BVG, DaimlerChrysler, Ford, GHW, Linde, Opel MANek CleanEnergy lankidetza programa sortu zuen, hidrogeno likidotua eta konprimitua duten gasolindegien garapenarekin hasi zena.

BMW beste proiektu bateratu batzuen abiarazlea da, petrolio konpainiekin barne, eta horien artean parte-hartzaile aktiboenak dira Aral, BP, Shell, Total. Etorkizun handiko arlo honen interesa izugarri hazten ari da: datozen hamar urteetan, EBk bakarrik finantza-ekarpen zuzenak emango dizkie hidrogenoaren teknologien garapena eta ezarpena finantzatzeko funtsei, 2,8 milioi euroko zenbatekoan. Zaila da aurreikusten epe horretan enpresa pribatuek egindako inbertsioen bolumena “hidrogenoa” garatzeko, baina argi dago irabazi asmorik gabeko erakundeen kenkariak askotan gaindituko dituela.

Hidrogenoa barne-errekuntzako motoreetan

Interesgarria da adieraztea, hidrogenoaren propietate fisiko eta kimikoen ondorioz, gasolina baino askoz sukoagoa dela. Praktikan, horrek esan nahi du hasierako energia askoz gutxiago behar dela hidrogenoan errekuntza-prozesua hasteko. Bestalde, nahasketa oso giharrak erraz erabil daitezke hidrogeno-motorretan, gasolina-motor modernoek teknologia konplexu eta garestien bidez lortzen dutena.

Hidrogeno-aire nahastearen partikulen arteko beroa gutxiago xahutzen da, eta, aldi berean, auto-sutze-tenperatura eta errekuntza-prozesuen abiadura gasolinarena baino askoz handiagoa da. Hidrogenoak dentsitate baxua eta difusibotasun handia du (partikulak beste gas batean sartzeko aukera - kasu honetan, airea).

Auto-suzteko behar den aktibazio-energia baxua hidrogeno-motorretako errekuntza-prozesuak kontrolatzeko erronka handienetako bat da, nahasketa berez erraz piztu baitaiteke errekuntza-ganberako gune beroagoekin kontaktuan egoteagatik eta guztiz kontrolatu gabeko prozesuen kate bat jarraitzeko erresistentziagatik. Arrisku hori saihestea da hidrogeno-motorrak garatzeko erronka handienetako bat, baina ez da erraza errekuntza-nahaste oso difusa zilindroen hormetatik oso hurbil ibiltzea eta oso hutsune estuak barneratu ditzakeen ondorioak ezabatzea. hala nola, balbula itxiak, adibidez... Hori guztia kontuan izan behar da motor hauek diseinatzerakoan.

Autoinfusio tenperatura altuak eta oktanoko kopuru altuak (130 inguru) motorraren konpresio erlazioa eta, beraz, haren eraginkortasuna handitzea ahalbidetzen dute, baina berriro ere hidrogenoaren autoinfekzio arriskua dago zati beroarekin kontaktuan jartzeko. zilindroan. Hidrogenoaren difusio ahalmen handiaren abantaila airearekin erraz nahasteko aukera da, deposituaren matxura izanez gero erregaiaren sakabanaketa azkarra eta segurua bermatzen baitu.

Errekuntzarako aire-hidrogeno nahasketa idealak 34:1eko erlazioa du gutxi gorabehera (gasolinarentzat proportzio hori 14,7:1 da). Horrek esan nahi du lehen kasuan hidrogeno eta gasolina masa bera konbinatzean aire bikoitza baino gehiago behar dela. Aldi berean, hidrogeno-aire nahasketak espazio nabarmen gehiago hartzen du, eta horrek azaltzen du hidrogeno bidezko motorrek potentzia gutxiago duten. Ratio eta bolumenen ilustrazio digital hutsa nahiko elokuentea da - erretzeko prest dagoen hidrogenoaren dentsitatea gasolina-lurrunarena baino 56 aldiz txikiagoa da... Dena den, kontuan izan behar da, printzipioz, hidrogeno-motorrek 180:1 arteko aire-hidrogeno nahasketekin ere funtziona dezaketela (hau da, oso nahasketa "argalak"), eta horrek, aldi berean, motorra funtzionatu daitekeela esan nahi du. throttle balbula gabe eta diesel motorren printzipioa erabili. Kontuan izan behar da, halaber, hidrogenoa hidrogenoa eta gasolina energia-iturri gisa konparatzean lider ukaezina dela masari dagokionez - kilogramo hidrogeno batek gasolina kilogramo batek baino ia hiru aldiz gehiago kontsumitzen du.

Gasolina-motorrekin gertatzen den bezala, hidrogeno likidotua zuzenean injektatu daiteke biltegietako balbulen aurretik, baina irtenbiderik onena konpresio-ibilbidean zuzenean injekzioa da - kasu honetan, potentzia antzeko gasolina-motor batena % 25 baino handiagoa izan daiteke. Hau da, erregaiak (hidrogenoak) ez duelako airea desplazatzen gasolina edo diesel motor batean bezala, aireari bakarrik (ohi baino nabarmen gehiago) errekuntza-ganbera betetzeko aukera ematen dio. Gainera, gasolina-motorrek ez bezala, hidrogeno-motorrek ez dute egitura-biribilketarik behar hidrogenoa airearekin nahikoa ondo hedatzen delako neurri hori gabe. Zilindroaren zati ezberdinetan erretze-abiadura desberdinak direla eta, hobe da bi bujiak jartzea, eta hidrogenozko motorretan, platinozko elektrodoak erabiltzea ezinezkoa da, platinoa tenperatura baxuetan erregaiaren oxidazioa eragiten duen katalizatzaile bihurtzen baita.

H2R

H2R BMWko ingeniariek eraikitako superkirol prototipoa da eta hamabi zilindroko motor batek bultzatuta, hidrogenoz elikatzen denean 285 CV-ko gehienezko potentzia lortzen du. Horiei esker, eredu esperimentalak 0 eta 100 km/h-ra sei segundotan bizkortzen du eta 300 km/h-ko abiadura gorenera iristen da. H2R motorra gasolina 760i-n erabiltzen den goi mailako unitate estandarrean oinarritzen da eta hamar besterik ez zituen hartu. hilabeteak garatzeko. Errekuntza espontaneoa saihesteko, bavariako espezialistek fluxu-ziklo eta injekzio-estrategia berezi bat garatu dute errekuntza-ganberan, motorraren balbulen kronometraje aldakorreko sistemek eskaintzen dituzten aukerak erabiliz. Nahasketa zilindroetara sartu baino lehen, azken hauek airez hozten dira, eta piztea goiko erdigune hilean bakarrik egiten da - hidrogeno-erregaiarekin errekuntza tasa handia dela eta, ez da pizte aurrerapena behar.

Findings

Hidrogenoaren energia garbira igarotzeari buruzko azterketa ekonomikoa ez da oso baikorra. Gas arinaren ekoizpena, biltegiratzea, garraiatzea eta hornitzea nahiko energia asko erabiltzen duten prozesuak dira oraindik, eta gizakiaren garapen teknologikoko egungo fasean eskema hori ezin da eraginkorra izan. Hala ere, horrek ez du esan nahi ikerketak eta irtenbideak bilatzen jarraituko ez dutenik. Eguzki paneletako elektrizitatea erabiliz urarekin hidrogenoa ekoizteko eta depositu handietan gordetzeko proposamenak baikorrak dira. Bestalde, Saharako basamortuan gas fasean elektrizitatea eta hidrogenoa sortzeko prozesua, hoditeria bidez Mediterraneora garraiatzea, petrolio kriogenikoen bidez likidotzea eta garraiatzea, portuetan deskargatzea eta azkenean kamioiez garraiatzea apur bat dirudi. barregarria momentuz ...

Ideia interesgarria aurkeztu zuen duela gutxi Norsk Hydro Norvegiako petrolio konpainiak, Ipar Itsasoko produkzio guneetan gas naturaletik hidrogenoa ekoiztea proposatu zuen eta hondarreko karbono monoxidoa hondoko eremuetan gordetzen zen itsas hondoaren azpian. Egia erdian nonbait dago, eta denborak bakarrik esango du nora joango den hidrogenoaren industriaren garapena.

Mazda aldaera

Mazda konpainia japoniarrak hidrogeno-motorraren bertsioa ere erakusten ari da - RX-8 kirol-auto birakari baten moduan. Ez da harritzekoa, Wankel motorraren diseinu-ezaugarriak oso egokiak baitira hidrogenoa erregai gisa erabiltzeko. Gasa presio altuan biltegiratzen da depositu berezi batean, eta erregaia zuzenean injektatzen da errekuntza-ganberetan. Motor birakarien kasuan, injekzio eta errekuntza egiten diren eremuak bereizten direnez, eta xurgatze zatian tenperatura baxuagoa denez, kontrolatu gabeko pizteko aukeraren arazoa nabarmen murrizten da. Wankel motorrak bi injektoreentzako leku nahikoa eskaintzen du, eta hori oso garrantzitsua da hidrogeno kantitate ezin hobea injektatzeko.