Silniki wodorowe i ogniwa paliwowe, podobnie jak inne alternatywne systemy napędowe, umożliwiają mobilność bez emisji dwutlenku węgla. Freudenberg Sealing Technologies (FST) wspiera obie technologie odpowiednimi rozwiązaniami uszczelniającymi.
Alternatywne systemy napędowe powinny umożliwić mobilność przyjazną dla klimatu. Oprócz pojazdów elektrycznych na baterie, wielkie nadzieje pokładane są w napędach wodorowych. Obejmują one zarówno pojazdy z ogniwami paliwowymi, jak i te z silnikami spalinowymi. FST może obsługiwać oba te systemy dzięki rozwiązaniom uszczelniającym.
Profesor Eberhard Bock jest pewien, że „palnik wodorowy będzie standardem w pojazdach ciężarowych i autobusach”. Ponieważ ogniwa paliwowe są na ustach wszystkich, ta opinia wiceprezesa ds. technologii i innowacji FST może brzmieć odważnie. Jest ona jednak wspierana przez producentów silników. W końcu wielu znanych producentów silników spalinowych pracuje nad rozwojem silników wodorowych. Powód jest oczywisty: jest to obiecująca technologia i żaden producent nie chce pozostać w tyle, gdy tylko gospodarka wodorowa nabierze tempa. Dostawcy wspierają proces rozwoju odpowiednimi produktami, dzięki czemu silniki spalinowe będą napędzane nie tylko olejem napędowym i benzyną, ale także wodorem.
„Potencjał silnika wodorowego
tkwi w doświadczeniu z konwencjonalnym silnikiem spalinowym
„.
Profesor Eberhard Bock
Wiceprezes ds. technologii i innowacji
Modyfikacja silnika spalinowego
Ostatecznie kładzie się podwaliny pod coś, co wydaje się logiczne przy bliższym przyjrzeniu się. Potencjał silnika wodorowego tkwi w doświadczeniu zdobytym z konwencjonalnym silnikiem spalinowym” – mówi Bock. Silniki spalinowe są budowane od ponad 100 lat i są uważane za dojrzałe z technologicznego punktu widzenia. „Istnieje wystarczająca wiedza i specjaliści, aby opracować i zoptymalizować silniki wodorowe przy stosunkowo niewielkim wysiłku”, jest przekonany profesor honorowy Uniwersytetu Technicznego w Kaiserslautern. W końcu producenci silników z Niemiec i USA zaprezentowali niedawno potężne modele i dążą do produkcji seryjnej. W ten sposób korzystają z komponentów, które mogą łatwo zaadoptować z klasycznych silników spalinowych. W międzyczasie byli i są zobowiązani do dostosowania komponentów, takich jak głowice cylindrów, tłoki, pierścienie tłokowe i układ wtryskowy do paliwa wodorowego. Muszą między innymi wziąć pod uwagę, że temperatury w silnikach wodorowych mogą być wyższe niż w silnikach spalinowych.
To, co również sprzyja produkcji modeli wodorowych, to istniejące zakłady produkcyjne, które można dostosować do palnika H2 przy rozsądnych nakładach inwestycyjnych. Ponadto, dostawy materiałów i łańcuchy dostaw są dobrze ugruntowane i nie są wymagane żadne rzadkie materiały. Niedawno zaprezentowane silniki wodorowe osiągają moc około 300 kilowatów (kW) i moment obrotowy ponad 1000 niutonometrów (Nm). Jest to wystarczające, aby silniki te mogły być stosowane w maszynach rolniczych i budowlanych. Nadają się one również do systemów stacjonarnych. Na przykład w elektrociepłowniach i jako awaryjne generatory prądu. Silniki o mocy do 1000 kW i momencie obrotowym 5000 Nm są już opracowywane do tych zastosowań. Te 12-cylindrowe silniki mają pojemność skokową do 50 litrów i mają być również wykorzystywane w górnictwie.
Zalety napędów wodorowych
Jeśli porównamy pojazdy z elektrycznym napędem akumulatorowym z pojazdami napędzanymi silnikiem wodorowym, te drugie uzyskają punkty w wielu istotnych kategoriach. Na przykład, oczywiste jest, że cena zakupu jest niższa, choć utrzymanie będzie droższe. Ponadto pojazdy z palnikami H2 są lżejsze, można je szybciej zatankować i osiągają większy zasięg. A po stworzeniu infrastruktury wodorowej na dużą skalę, w tym sieci stacji tankowania, możliwości sprzedaży samochodów z silnikami wodorowymi również wzrosną.
Jednak wydajność silników wodorowych jest mniej przekonująca. Wskazuje ona, jak wysoka jest energia użytkowa w porównaniu do energii zainwestowanej. Wydajność pojazdów elektrycznych na baterie wynosi do 85 procent. Z drugiej strony, silniki wysokoprężne osiągają nieco poniżej 50 procent, chociaż pewien producent w Chinach zasłynął ostatnio wydajnością na poziomie 53 procent. Palnik H2 osiąga dobre 40 procent, z potencjałem do poprawy. Wydajność ogniwa paliwowego, które również działa na wodór, wynosi ponad 60 procent.
Technologiczna otwartość na zrównoważone napędy
Ale niezależnie od tego, czy chodzi o ogniwa paliwowe, czy silnik wodorowy, Bock i tak zaleca otwartość na technologię: „Każdy napęd, który jest zrównoważony, powinien być mile widziany”. W przypadku napędów wodorowych zakłada to ekologiczną produkcję wodoru. Ogniwa paliwowe są obecnie wysoko rozwiniętą technologią. Zalety szybkiego tankowania i większego zasięgu odnoszą się również do nich. Istnieje również rynek dla nich w transporcie ciężarowym, pojazdach logistycznych i autobusach. „W FST od dawna pracujemy nad rozwiązaniami uszczelniającymi dla różnych typów napędów. W ten sposób pomagamy producentom we wspólnym opracowywaniu wyjątkowych rozwiązań lub standardowych produktów” – mówi Bock.
Wysokowydajne i poszukiwane materiały
Renomowani producenci i dostawcy traktują FST jako oczywistość, jeśli chodzi o technologię uszczelnień. Nie tylko dlatego, że oprócz niezawodności procesu i doświadczenia w projektowaniu produktów, niezbędny jest odpowiedni materiał. „Zawsze znajdowaliśmy rozwiązania uszczelniające w trudnych sytuacjach. Niezależnie od tego, czy chodzi o silnik spalinowy, czy ogniwo paliwowe” – mówi Bock. „Na naszą korzyść działa fakt, że posiadamy patenty na materiały, które są zarówno sprawdzone, jak i wydajne”. Na przykład w sektorze ogniw paliwowych standardowo stosowana jest poliolefina do ogniw paliwowych (FCPO). W przeciwieństwie do konwencjonalnych mieszanek gumowych, materiał ten nie uwalnia żadnych szkodliwych substancji. Jest to korzystne dla ogniw paliwowych, które reagują bardzo wrażliwie na takie wpływy, co skutkuje zmniejszoną wydajnością. Co więcej, nawet małe i lotne cząsteczki wodoru przenikają przez trwały i odporny na ciepło materiał bardzo powoli.
W przypadku silnika wodorowego oczywistym wyborem jest inny materiał na bazie FKM, opracowany we własnym zakresie. Dobrze radzi sobie z temperaturami do 200 stopni Celsjusza, co czyni go idealnym do palnika H2. Jest również równie odporny i szczelny jak FCPO, w połączeniu z wysoką odpornością na chłodziwa i kwasy. Wszystkie te cechy pozwalają na stosowanie go w modyfikowanych komponentach, takich jak układ wtryskowy.
Firmy są liderami, politycy muszą pójść w ich ślady
Aby napędy wodorowe stały się istotnym czynnikiem, Bock uważa, że zależy to od polityków. „Kluczowe będzie szybkie i zdecydowane uruchomienie infrastruktury dla gospodarki wodorowej”. Tym bardziej, że wiele krajów na całym świecie realizuje projekty wodorowe i tworzy zakłady produkcyjne i dystrybucyjne. „Niezależnie od tego, czy chodzi o Australię, Daleki Wschód czy Amerykę Północną, w wielu miejscach w projekty wodorowe płynie obecnie dużo pieniędzy. My w Niemczech musimy uważać, by nie przegapić tej okazji. Ponieważ mamy wiele dobrych pomysłów, ale wciąż zbyt wolno je wdrażamy”.
Dlatego też kluczowe znaczenie będzie miało utrzymanie ambicji. Tym bardziej, że wiele osób nie doceniło wysiłków i czasu potrzebnego na ich wdrożenie. Ważne będzie wykazanie się wytrwałością. Bock uważa, że jest to jedyny sposób na osiągnięcie udanej transformacji energetycznej i dekarbonizacji, w której transport nie wymaga paliw węglowych. „Naszą największą siłą napędową musi być nasza świadomość klimatyczna” – mówi. „Aby to dążenie przejawiało się we wszystkich obszarach, państwo musi zapewnić zachęty. Na przykład poprzez wysokipodatek od emisji CO2, dotowany zielony wodór i promowanie kompleksowej infrastruktury wodorowej”.
Tymczasem producenci i dostawcy silników, tacy jak FST, już opracowują praktyczne rozwiązania dla napędów wodorowych, które stale udoskonalają. Ponieważ, jak mówi Bock? Nadchodzi palnik wodorowy. W końcu jego zalety są oczywiste.
