Silnik spalinowy na wodór będzie mógł napędzać ciężkie maszyny budowlane
Fot. Libherr

Liebherr, producent pojazdów ciężarowych i maszyn budowlanych, połączył siły z Mahle Powertrain w celu opracowania silnika spalinowego na wodór do samochodów ciężarowych, koparek, spycharek i innych dużych maszyn.
Użycie wodoru często sprowadza się do jego wykorzystania w ogniwach paliwowych. Ma to na celu pominięcie eksperymentów dotyczących wykorzystania wodoru jako paliwa do zasilania konwencjonalnego silnika spalinowego. Taki silnik jest mniej czysty niż układ elektryczny (emituje tlenki azotu), pozostaje jednak interesujący w kontekście mobilności dekarbonizacyjnej.

Właśnie tę drogę wybrali Liebherr i Mahle, łącząc wysiłki w celu opracowania silnika o bardzo dużej pojemności skokowej, napędzanego wodorem. Firma Mahle Powertrain wykorzysta swoją technologię Mahle Jet Ignition (MJI), która poprzez przedkomorowe urządzenie zapłonowe pozwala na spalenie mieszanki wodorowo-powietrznej pod wysokim ciśnieniem. Wymierną korzyścią jest to, że zwiększa to wydajność silnika i powinno otworzyć nowe perspektywy wykorzystania wodoru w ciężkich i terenowych zastosowaniach, takich jak koparki, spycharki czy ładowarki.
Wyzwanie polega na tym, że wodór jako paliwo jest bardzo podatny na nieprawidłowe, tzw. stukowe spalanie i przedwczesny zapłon. Zazwyczaj wymaga to nieefektywnego zmniejszenia stopnia sprężania silnika. Jednak potencjalną alternatywą jest obniżenie temperatury spalania przez zastosowanie wysokiego poziomu rozcieńczenia, co sprzyja bardziej stabilnej pracy. Opracowana pierwotnie do zastosowań benzynowych technologia zapłonu w komorze wstępnej Mahle umożliwia stosowanie wysoce rozcieńczonych mieszanek paliwowo-powietrznych, dzięki czemu nadaje się do stosowania w silnikach napędzanych wodorem. Aby to osiągnąć, MJI został dostosowany, głównie poprzez modyfikację komory wstępnej w głowicy cylindra zawierającej świecę zapłonową, która zapala mieszankę paliwowo-powietrzną. Powstała plazma gazowa jest wtłaczana przez małe otwory do głównej komory spalania, aby bardzo szybko i równomiernie zapalić mieszankę.

Adaptacja aktywnej komory wstępnej w silnikach Liebherr H966 i H964 umożliwiła zasilanie ich wodorem
Fot. Libherr

Testy przeprowadzone z silnikami Liebherr H966 i H964 dały pożądane wyniki pod względem szybkości spalania, mocy i emisji. Wkrótce powinny zostać przeprowadzone testy w pełnej skali.

Wodór jest paliwem neutralnym pod względem emisji dwutlenku węgla i może być wytwarzany z odnawialnych źródeł energii. Jako paliwo dla sprawdzonej i istniejącej technologii ICE w trudnym środowisku pracy, wodór nadaje się do cykli dużego obciążenia z nagłymi jego skokami, wysoką temperaturą, kurzem i wibracjami w ciężkich warunkach terenowych, gdzie nie zawsze radzą sobie elektryczne lub oparte na ogniwach paliwowych układy napędowe. (z)