Test drive BMW u idroġenu: it-tieni parti

“Ilma. L-uniku prodott finali tal-magni nodfa tal-BMW huwa l-użu tal-idroġenu likwidu minflok il-fjuwils taż-żejt mhux raffinat u li jippermetti lil kulħadd igawdi minn teknoloġiji ġodda b'kuxjenza nadifa."

BMW mod

Dan il-kliem huwa kwotazzjoni minn kampanja ta’ reklamar ta’ kumpanija Ġermaniża bosta snin ilu. Għal żmien twil ħadd ma ddubita l-fatt li l-Bavarjani jafu tajjeb ħafna x’qed jagħmlu fejn tidħol it-teknoloġija tal-muturi u huma wieħed mill-mexxejja dinjija indiskutibbli f’dan il-qasam. Lanqas ma jkun maħsub li kumpanija li wriet tkabbir sod tal-bejgħ f’dawn l-aħħar snin se tarmi ton ta’ flus fuq reklami ftit magħrufa għal teknoloġiji promettenti b’futur inċert.

Fl-istess ħin, madankollu, il-kliem ikkwotat huma parti minn kampanja biex tippromwovi verżjoni tal-idroġenu pjuttost eżotika ta’ 745 siegħa tal-mudell ewlieni tal-fabbrikant tal-karozzi tal-Bavarja. Eżotiku, għaliex skont BMW, it-tranżizzjoni għal alternattivi għall-fjuwils tal-idrokarburi, li l-industrija tal-karozzi ilha tmigħ mill-bidu nett, se teħtieġ bidla fl-infrastruttura kollha tal-produzzjoni. Dan tal-aħħar huwa meħtieġ minħabba li l-Bavarjani jaraw triq ta 'żvilupp promettenti mhux fiċ-ċelloli tal-fjuwil reklamati b'mod wiesa', iżda fil-konverżjoni tal-magni tal-kombustjoni interna biex jaħdmu bl-idroġenu. BMW temmen li l-aġġornament huwa problema solvubbli u diġà għamel progress sinifikanti biex isolvi l-problema ewlenija tal-kisba ta 'prestazzjoni affidabbli tal-magna u telimina l-propensità tagħha għal proċessi ta' kombustjoni mhux ikkontrollati bl-użu ta 'idroġenu pur. Is-suċċess f'din id-direzzjoni huwa dovut għall-kompetenza fil-qasam tal-kontroll elettroniku tal-proċessi tal-magni u l-possibbiltà li jintużaw is-sistemi ta 'distribuzzjoni tal-gass flessibbli bi privattiva ta' BMW Valvetronic u Vanos, li mingħajrhom ikun impossibbli li jiġi żgurat it-tħaddim normali ta '"magni idroġenu" . Madankollu, l-ewwel passi f'din id-direzzjoni jmorru lura għall-1820, meta d-disinjatur William Cecil ħoloq magna li taħdem bl-idroġenu li taħdem fuq l-hekk imsejjaħ "prinċipju tal-vakwu" - skema differenti ħafna minn dik tal-magna ivvintata aktar tard b'magna interna. . ħruq. Fl-ewwel żvilupp tiegħu ta 'magni ta' kombustjoni interna 60 sena wara, il-pijunier Otto uża l-gass sintetiku diġà msemmi u derivat mill-faħam b'kontenut ta 'idroġenu ta' madwar 50%. Madankollu, bl-invenzjoni tal-karburatur, l-użu tal-gażolina sar ħafna aktar prattiku u aktar sigur, u l-fjuwil likwidu ħa post l-alternattivi l-oħra kollha li kienu jeżistu sa issa. Il-proprjetajiet ta 'l-idroġenu bħala karburant ġew skoperti mill-ġdid ħafna snin wara mill-industrija spazjali, li malajr skopriet li l-idroġenu kellu l-aħjar proporzjon ta' enerġija/massa minn kwalunkwe karburant magħruf mill-umanità.

F’Lulju 1998, l-Assoċjazzjoni Ewropea tal-Industrija tal-Karozzi (ACEA) impenjat ruħha mal-Unjoni Ewropea biex tnaqqas l-emissjonijiet tas-CO2008 minn vetturi reġistrati ġodda fl-Unjoni b’medja ta ’2 grammi fil-kilometru b’140. Fil-prattika, dan kien ifisser tnaqqis ta '25% fl-emissjonijiet meta mqabbel mal-1995, u l-konsum medju tal-fjuwil tal-flotta l-ġdida kien ta' madwar 6,0 l / 100 km. Fil-futur qarib, miżuri addizzjonali huma mistennija li jnaqqsu l-emissjonijiet tad-dijossidu tal-karbonju b'14% sal-2012. Dan jagħmel il-kompitu għall-kumpaniji tal-karozzi estremament diffiċli u, skont l-esperti tal-BMW, ​​jista 'jiġi solvut jew billi jintużaw karburanti b'livell baxx ta' karbonju jew billi jiġi eliminat kompletament il-karbonju mill-kompożizzjoni tal-karburant. Skond din it-teorija, l-idroġenu qed jerġa 'jidher fl-arena tal-karozzi fil-glorja kollha tiegħu.

Il-kumpanija Bavarjana saret l-ewwel manifattur tal-karozzi li tipproduċi bil-massa vetturi li jaħdmu bl-idroġenu. It-talbiet ottimisti u kunfidenti tal-Professur Burkhard Geschel, membru tal-bord tal-BMW responsabbli għal żviluppi ġodda, li "l-kumpanija se tbigħ karozzi bl-idroġenu qabel l-iskadenza tas-Serje 7 attwali" seħħew. Bl-aħħar verżjoni tagħha Hydrogen 7, is-seba 'serje, introdotta fl-2006, b'magna ta' 12-il ċilindru ta '260 hp. dan il-messaġġ diġà sar realtà. L-intenzjoni dehret pjuttost ambizzjuża, iżda mhux mingħajr raġuni. Il-BMW ilha tesperimenta b'magni ta 'kombustjoni interna li jaħdmu bl-idroġenu mill-1978, u fil-11 ta' Mejju 2000 wettaq dimostrazzjoni unika tal-possibbiltajiet ta 'din l-alternattiva. Flotta impressjonanti ta '15-il vettura ta' 750 hl mill-ġenerazzjoni preċedenti tal-ġimgħa, li jaħdmu b'magni ta 'tnax-ċilindru bl-idroġenu, temmew il-maratona ta' 170 km, u enfasizzaw is-suċċess tal-kumpanija u l-wegħda ta 'teknoloġija ġdida. Fl-000 u l-2001, uħud minn dawn il-vetturi komplew jieħdu sehem f'diversi dimostrazzjonijiet b'appoġġ għall-idea ta 'l-idroġenu. Imbagħad kien wasal iż-żmien għal żvilupp ġdid ibbażat fuq is-Serje 2002 li jmiss, bl-użu ta ’V-7 moderna ta’ 4,4 litri u kapaċi għal veloċità massima ta ’212 km / h, segwit mill-aħħar żvilupp b’V-12 ta’ XNUMX-il ċilindru. Skond l-opinjoni uffiċjali tal-kumpanija, ir-raġunijiet għaliex il-BMW għażlet din it-teknoloġija fuq iċ-ċelloli tal-fjuwil huma kemm kummerċjali kif ukoll psikoloġiċi. L-ewwelnett, dan il-metodu se jirrikjedi sinifikament inqas investiment jekk tinbidel l-infrastruttura tal-produzzjoni. It-tieni, minħabba li n-nies huma mdorrijin bil-magna l-qadima tajba tal-kombustjoni interna, huma jħobbuha u jkun diffiċli li tifridha. U t-tielet, sadanittant, irriżulta li din it-teknoloġija qed tiżviluppa aktar malajr mit-teknoloġija taċ-ċelloli tal-fjuwil.

Fil-karozzi BMW, l-idroġenu jinħażen f'reċipjent krijoġeniku super-insulat, tip ta 'flixkun termos ta' teknoloġija għolja żviluppat mill-grupp ta 'refriġerazzjoni Ġermaniż Linde. F'temperaturi ta 'ħażna baxxi, il-karburant ikun fil-fażi likwida u jidħol fil-magna bħal karburant regolari.

F'dan l-istadju, id-disinjaturi tal-kumpanija Munich iffukaw fuq injezzjoni indiretta tal-fjuwil, u l-kwalità tat-taħlita tiddependi fuq il-mod tat-tħaddim tal-magna. Fil-mod ta 'tagħbija parzjali, il-magna taħdem fuq taħlitiet dgħif simili għall-karburant tad-diżil - il-bidla ssir biss fl-ammont ta' karburant injettat. Dan huwa l-hekk imsejjaħ "kontroll tal-kwalità" tat-taħlita, li fih il-magna taħdem bl-arja żejda, iżda minħabba t-tagħbija baxxa, il-formazzjoni ta 'emissjonijiet tan-nitroġenu hija minimizzata. Meta jkun hemm bżonn ta 'qawwa sinifikanti, il-magna tibda taħdem bħal magna tal-gażolina, timxi lejn l-hekk imsejjaħ "kontroll kwantitattiv" tat-taħlita u taħlitiet normali (mhux dgħif). Dawn il-bidliet huma possibbli, min-naħa waħda, minħabba l-veloċità tal-kontroll elettroniku tal-proċessi fil-magna, u min-naħa l-oħra, minħabba l-operat flessibbli tas-sistemi ta 'kontroll tad-distribuzzjoni tal-gass - Vanos "doppju", li jaħdem flimkien mal- Sistema ta 'kontroll tad-dħul Valvetronic mingħajr throttle. Wieħed għandu jżomm f'moħħu li, skont l-inġiniera tal-BMW, ​​l-iskema tax-xogħol ta 'dan l-iżvilupp hija biss stadju intermedju fl-iżvilupp tat-teknoloġija u li fil-ġejjieni l-magni se jaqilbu għal injezzjoni diretta tal-idroġenu f'ċilindri u turbocharging. Dawn it-tekniki huma mistennija li jirriżultaw f'dinamika tal-vettura aħjar minn magna komparabbli tal-gażolina u żieda fl-effiċjenza ġenerali tal-magna tal-kombustjoni interna b'aktar minn 50%. Hawnhekk aħna deliberatament naqqsu milli nmissu s-suġġett ta '"ċelloli tal-fjuwil", peress li dan l-aħħar din il-kwistjoni intużat b'mod pjuttost attiv. Fl-istess ħin, madankollu, irridu nsemmuhom fil-kuntest tat-teknoloġija tal-idroġenu tal-BMW, ​​peress li d-disinjaturi fi Munich iddeċidew li jużaw biss apparat bħal dan biex iħaddmu s-sistema elettrika abbord fil-karozzi, u teliminaw kompletament l-enerġija tal-batterija konvenzjonali. Din il-mossa tippermetti ffrankar ta 'fjuwil addizzjonali, peress li l-magna tal-idroġenu m'għandhiex għalfejn issuq l-alternator, u s-sistema elettrika abbord issir kompletament awtonoma u indipendenti mill-mogħdija tas-sewqan - tista' tiġġenera elettriku anke meta l-magna ma tkunx qed taħdem, kif ukoll tipproduċi u jikkunsmaw l-enerġija jippresta lilu nnifsu għall-ottimizzazzjoni sħiħa. Il-fatt li biss daqs l-elettriku meħtieġ jista 'jiġi prodott issa biex iħaddem il-pompa ta' l-ilma, pompi taż-żejt, booster tal-brejkijiet u sistemi bil-fili wkoll jissarraf fi tfaddil addizzjonali. Madankollu, b'mod parallel ma 'dawn l-innovazzjonijiet kollha, is-sistema ta' injezzjoni tal-fjuwil (petrol) prattikament ma għaddietx minn bidliet għoljin fid-disinn. Sabiex jippromwovu t-teknoloġiji tal-idroġenu f'Ġunju 2002, BMW Group, Aral, BVG, DaimlerChrysler, Ford, GHW, Linde, Opel MAN ħolqu l-programm ta 'sħubija CleanEnergy, li beda bl-iżvilupp ta' stazzjonijiet tal-mili b'idroġenu likwifikat u kkompressat.

BMW hija l-inizjatur ta 'numru ta' proġetti konġunti oħra, inkluż ma 'kumpaniji taż-żejt, fosthom l-aktar parteċipanti attivi huma Aral, BP, Shell, Total. L-interess f'dan il-qasam promettenti qed jikber b'mod esponenzjali - fl-għaxar snin li ġejjin, l-UE biss se tipprovdi kontribuzzjonijiet finanzjarji diretti għal fondi biex jiffinanzjaw l-iżvilupp u l-implimentazzjoni tat-teknoloġiji tal-idroġenu fl-ammont ta' 2,8 biljun ewro. Il-volum ta 'investimenti minn kumpaniji privati ​​fl-iżvilupp ta' "idroġenu" matul dan il-perjodu huwa diffiċli li wieħed ibassar, iżda huwa ċar li ħafna drabi jaqbeż it-tnaqqis minn organizzazzjonijiet mingħajr skop ta 'qligħ.

Idroġenu f'magni ta 'kombustjoni interna

Huwa interessanti li wieħed jinnota li, minħabba l-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi tal-idroġenu, huwa ħafna aktar fjammabbli mill-gażolina. Fil-prattika, dan ifisser li hija meħtieġa ħafna inqas enerġija inizjali biex jinbeda l-proċess ta 'kombustjoni fl-idroġenu. Min-naħa l-oħra, taħlitiet dgħif ħafna jistgħu jintużaw faċilment fil-magni tal-idroġenu - xi ħaġa li l-magni moderni tal-gażolina jiksbu permezz ta 'teknoloġiji kumplessi u għaljin.

Is-sħana bejn il-partiċelli tat-taħlita ta 'l-idroġenu-arja hija inqas imxerrda, u fl-istess ħin, it-temperatura ta' awto-ignition u r-rata tal-proċessi ta 'kombustjoni huma ħafna ogħla minn dik tal-gażolina. L-idroġenu għandu densità baxxa u diffusività qawwija (il-possibbiltà li partiċelli jippenetraw f'gass ieħor - f'dan il-każ, arja).

L-enerġija ta 'attivazzjoni baxxa meħtieġa għall-awto-ignition hija waħda mill-akbar sfidi fil-kontroll tal-proċessi ta' kombustjoni f'magni tal-idroġenu minħabba li t-taħlita tista 'faċilment taqbad spontanjament minħabba kuntatt ma' żoni aktar sħan fil-kamra tal-kombustjoni u reżistenza biex issegwi katina ta 'proċessi kompletament mhux ikkontrollati. L-evitar ta 'dan ir-riskju huwa wieħed mill-akbar sfidi fl-iżvilupp ta' magni tal-idroġenu, iżda mhuwiex faċli li jiġu eliminati l-konsegwenzi tal-fatt li taħlita ta 'ħruq mifruxa ħafna tivvjaġġa qrib ħafna tal-ħitan taċ-ċilindru u tista' tippenetra vojt estremament dojoq. bħal valvoli magħluqa, pereżempju... Dan kollu għandu jitqies meta jiġu ddisinjati dawn il-muturi.

Temperatura għolja ta 'awto-ignizzjoni u numru għoli ta' ottan (madwar 130) jippermettu żieda fil-proporzjon tal-kompressjoni tal-magna u, għalhekk, l-effiċjenza tagħha, iżda għal darb'oħra hemm il-periklu ta 'awto-infjammazzjoni ta' l-idroġenu minn kuntatt mal-parti l-aktar sħuna. fiċ-ċilindru. Il-vantaġġ tal-kapaċità għolja ta 'diffużjoni ta' l-idroġenu huwa l-possibbiltà ta 'taħlit faċli ma' l-arja, li fil-każ ta 'ħsara fit-tank tiggarantixxi dispersjoni mgħaġġla u sigura tal-karburant.

It-taħlita ideali arja-idroġenu għall-kombustjoni għandha proporzjon ta 'madwar 34:1 (għall-gażolina dan il-proporzjon huwa 14,7:1). Dan ifisser li meta tgħaqqad l-istess massa ta 'idroġenu u gażolina fl-ewwel każ, aktar mid-doppju ta' arja hija meħtieġa. Fl-istess ħin, it-taħlita tal-idroġenu-arja tieħu ħafna aktar spazju, li jispjega għaliex il-magni li jaħdmu bl-idroġenu għandhom inqas enerġija. Illustrazzjoni purament diġitali tal-proporzjonijiet u l-volumi hija pjuttost elokwenti - id-densità tal-idroġenu lest għall-kombustjoni hija 56 darba inqas minn dik tal-fwar tal-gażolina .... Madankollu, għandu jiġi nnutat li, fil-prinċipju, il-magni tal-idroġenu jistgħu jaħdmu wkoll b'taħlitiet tal-arja-idroġenu sa 180:1 (jiġifieri taħlitiet "dgħif" ħafna), li mbagħad ifisser li l-magna tista 'titħaddem. mingħajr valv tat-throttle u uża l-prinċipju ta 'magni diesel. Għandu jiġi nnutat ukoll li l-idroġenu huwa l-mexxej mhux ikkontestat fit-tqabbil tal-idroġenu u l-gażolina bħala sorsi ta 'enerġija f'termini ta' massa - kilogramma ta 'idroġenu hija kważi tliet darbiet aktar intensiva fl-enerġija minn kilogramma ta' gażolina.

Bħal fil-każ tal-magni tal-gażolina, l-idroġenu likwifikat jista 'jiġi injettat direttament qabel il-valvoli fil-manifolds, iżda l-aħjar soluzzjoni hija l-injezzjoni direttament waqt il-puplesija tal-kompressjoni - f'dan il-każ, il-qawwa tista' teċċedi dik ta 'magna tal-gażolina simili b'25%. Dan huwa minħabba li l-karburant (idroġenu) ma tisposta l-arja bħal f'magna tal-gażolina jew tad-diżil, li tippermetti biss l-arja (sinifikament aktar mis-soltu) biex timla l-kamra tal-kombustjoni. Ukoll, għall-kuntrarju tal-magni tal-gażolina, il-magni tal-idroġenu m'għandhomx bżonn ta 'tidwir strutturali minħabba li l-idroġenu jinfirex tajjeb biżżejjed bl-arja mingħajr din il-miżura. Minħabba r-rati ta 'ħruq differenti f'partijiet differenti taċ-ċilindru, huwa aħjar li jitqiegħdu żewġ spark plugs, u f'magni tal-idroġenu, l-użu ta' elettrodi tal-platinu mhuwiex prattiku, peress li l-platinu jsir katalizzatur li jwassal għall-ossidazzjoni tal-fjuwil f'temperaturi baxxi.

H2R

L-H2R huwa prototip ta’ supersport li jaħdem mibni minn inġiniera tal-BMW u mħaddem b’magna ta’ tnax-il ċilindru li tilħaq produzzjoni massima ta’ 285 hp meta titħaddem bl-idroġenu. Grazzi għalihom, il-mudell sperimentali jaċċellera minn 0 għal 100 km / h f'sitt sekondi u jilħaq l-ogħla veloċità ta '300 km / h. Il-magna H2R hija bbażata fuq l-unità standard top-end użata fil-petrol 760i u ħadet biss għaxar xhur biex tiżviluppa. Biex jipprevjenu l-kombustjoni spontanja, l-ispeċjalisti tal-Bavarja żviluppaw ċiklu ta 'fluss speċjali u strateġija ta' injezzjoni fil-kamra tal-kombustjoni, bl-użu tal-possibbiltajiet ipprovduti minn sistemi ta 'ħin tal-valv varjabbli tal-magna. Qabel ma t-taħlita tidħol fiċ-ċilindri, dawn tal-aħħar jitkessħu bl-arja, u t-tqabbid jitwettaq biss fiċ-ċentru mejjet ta 'fuq - minħabba r-rata għolja ta' kombustjoni bil-fjuwil tal-idroġenu, l-avvanz tat-tqabbid mhuwiex meħtieġ.

Sejbiet

L-analiżi finanzjarja tat-tranżizzjoni għall-enerġija ta 'l-idroġenu pur għadha mhix ottimista ħafna. Il-produzzjoni, il-ħażna, it-trasport u l-provvista tal-gass ħafif għadhom proċessi pjuttost intensivi fl-enerġija, u fl-istadju teknoloġiku attwali tal-iżvilupp uman skema bħal din ma tistax tkun effettiva. Madankollu, dan ma jfissirx li r-riċerka u t-tfittxija għal soluzzjonijiet ma jkomplux. Il-proposti biex l-idroġenu jsir mill-ilma bl-użu tal-elettriku minn pannelli solari u jinħażnu f'tankijiet kbar huma ottimisti. Min-naħa l-oħra, il-proċess tal-ġenerazzjoni tal-elettriku u l-idroġenu fil-fażi tal-gass fid-Deżert tas-Saħara, it-trasport tiegħu lejn il-Baħar Mediterran permezz ta ’pipeline, il-likwifikazzjoni u t-trasport tiegħu permezz ta’ tankers krijoġeniċi, il-ħatt fil-portijiet u fl-aħħar it-trasport tiegħu bit-trakk ħoss ftit redikolu bħalissa ...

Idea interessanti ġiet ippreżentata reċentement mill-kumpanija taż-żejt Norveġiża Norsk Hydro, li pproponiet li tipproduċi idroġenu mill-gass naturali f'siti ta 'produzzjoni fil-Baħar tat-Tramuntana, u l-monossidu tal-karbonju residwu kien maħżun f'għelieqi eżawriti taħt qiegħ il-baħar. Il-verità tinsab x'imkien fin-nofs, u l-ħin biss jgħidlek fejn se jmur l-iżvilupp tal-industrija tal-idroġenu.

Varjant Mazda

Il-kumpanija Ġappuniża Mazda qed turi wkoll il-verżjoni tagħha tal-magna ta 'l-idroġenu - fil-forma ta' karozza sportiva ta 'unità rotatorja RX-8. Dan mhux sorprendenti, minħabba li l-karatteristiċi tad-disinn tal-magna Wankel huma estremament adattati għall-użu tal-idroġenu bħala karburant. Il-gass jinħażen taħt pressjoni għolja f'tank speċjali, u l-fjuwil jiġi injettat direttament fil-kmamar tal-kombustjoni. Minħabba l-fatt li fil-każ ta 'magni li jduru, iż-żoni li fihom isiru l-injezzjoni u l-kombustjoni huma separati, u t-temperatura fil-parti tal-ġbid hija aktar baxxa, il-problema tal-possibbiltà ta' tqabbid mhux ikkontrollat ​​titnaqqas b'mod sinifikanti. Il-magna Wankel toffri wkoll spazju biżżejjed għal żewġ injetturi, li huwa estremament importanti għall-injezzjoni ta 'l-aħjar ammont ta' idroġenu.