Idanwo wakọ BMW ati hydrogen: apakan meji
"Omi. Ọja opin kanṣoṣo ti awọn ẹrọ mimọ BMW ni lilo hydrogen olomi dipo awọn epo epo ati gbigba gbogbo eniyan laaye lati gbadun awọn imọ-ẹrọ tuntun pẹlu ẹri-ọkan mimọ.”
BMW ọna
Awọn ọrọ wọnyi jẹ agbasọ lati ipolongo ipolowo ti ile-iṣẹ Jamani ni ọpọlọpọ ọdun sẹyin. Fun igba pipẹ ko si ẹnikan ti o beere ni otitọ pe awọn Bavarians mọ daradara ohun ti wọn nṣe nigbati o ba wa ni imọ-ẹrọ imọ-ẹrọ ati pe o jẹ ọkan ninu awọn alakoso agbaye ti ko ni idaniloju ni aaye yii. Tabi kii yoo ronu pe ile-iṣẹ kan ti o ṣe afihan idagbasoke tita to lagbara ni awọn ọdun aipẹ yoo jabọ pupọ ti owo lori awọn ipolowo ti a ko mọ diẹ fun awọn imọ-ẹrọ ti o ni ileri pẹlu ọjọ iwaju ti ko ni idaniloju.
Ni akoko kanna, sibẹsibẹ, awọn ọrọ ti a sọ jẹ apakan ti ipolongo kan lati ṣe agbega ẹya hydrogen 745-wakati nla nla kan ti flagship Bavarian automaker. Iyatọ, nitori ni ibamu si BMW, iyipada si awọn omiiran si awọn epo hydrocarbon, eyiti ile-iṣẹ adaṣe ti n jẹun lati ibẹrẹ, yoo nilo iyipada ninu gbogbo awọn amayederun iṣelọpọ. Igbẹhin jẹ pataki nitori awọn Bavarians rii ọna idagbasoke ti o ni ileri kii ṣe ninu awọn sẹẹli epo ti a polowo lọpọlọpọ, ṣugbọn ni iyipada ti awọn ẹrọ ijona inu lati ṣiṣẹ lori hydrogen. BMW gbagbọ pe igbesoke naa jẹ iṣoro ti o yanju ati pe o ti ni ilọsiwaju pataki ni ipinnu iṣoro akọkọ ti iyọrisi iṣẹ ẹrọ ti o gbẹkẹle ati imukuro ifarahan rẹ fun awọn ilana ijona ti ko ni iṣakoso nipa lilo hydrogen mimọ. Aṣeyọri ni itọsọna yii jẹ nitori agbara ni aaye ti iṣakoso itanna ti awọn ilana ẹrọ ati pe o ṣeeṣe ti lilo BMW itọsi awọn ọna pinpin gaasi ti o rọ Valvetronic ati Vanos, laisi eyiti kii yoo ṣee ṣe lati rii daju iṣẹ deede ti “awọn ẹrọ hydrogen” . Bibẹẹkọ, awọn igbesẹ akọkọ ni itọsọna yii jẹ pada si ọdun 1820, nigbati apẹẹrẹ William Cecil ṣẹda ẹrọ ti o ni epo hydrogen ti n ṣiṣẹ lori eyiti a pe ni “ipilẹ igbale” - ero ti o yatọ pupọ si ti ẹrọ ti a ṣẹda nigbamii pẹlu ẹrọ inu inu. . sisun. Ninu idagbasoke akọkọ rẹ ti awọn ẹrọ ijona ti inu ni ọdun 60 lẹhinna, aṣáájú-ọnà Otto lo gaasi sintetiki ti a ti sọ tẹlẹ ati ti ari eedu pẹlu akoonu hydrogen ti o to 50%. Sibẹsibẹ, pẹlu awọn kiikan ti awọn carburetor, awọn lilo ti petirolu ti di Elo siwaju sii wulo ati ailewu, ati omi idana ti rọpo gbogbo awọn miiran yiyan ti o ti wa titi bayi. Awọn ohun-ini ti hydrogen bi idana ni a tun ṣe awari ni ọpọlọpọ ọdun lẹhinna nipasẹ ile-iṣẹ aaye, eyiti o ṣe awari ni iyara pe hydrogen ni agbara ti o dara julọ / ipin ibi-pupọ ti eyikeyi idana ti a mọ si eniyan.
Ni Oṣu Keje ọdun 1998, European Association of Automotive Industry (ACEA) fi ara rẹ fun European Union lati dinku awọn inajade CO2008 lati awọn ọkọ ayọkẹlẹ ti a forukọsilẹ ni Union nipasẹ apapọ ti 2 giramu fun kilomita kan nipasẹ 140. Ni iṣe, eyi tumọ si idinku 25% ninu awọn gbigbejade ti a fiwera si 1995, ati apapọ agbara idana ọkọ oju-omi titobi tuntun jẹ to 6,0 l / 100 km. Ni ọjọ iwaju ti o sunmọ, awọn igbese afikun ni a nireti lati dinku awọn itujade carbon dioxide nipasẹ 14% nipasẹ 2012. Eyi jẹ ki iṣẹ-ṣiṣe fun awọn ile-iṣẹ ọkọ ayọkẹlẹ nira pupọ ati pe, ni ibamu si awọn amoye BMW, le yanju boya nipa lilo awọn epo-kekere erogba tabi nipa yiyọ erogba kuro patapata ninu akopọ epo. Gẹgẹbi imọran yii, hydrogen ti n farahan ni papa ọkọ ayọkẹlẹ ni gbogbo ogo rẹ.
Ile-iṣẹ Bavaria di oluṣe ọkọ ayọkẹlẹ akọkọ lati ṣe ọpọlọpọ-gbe awọn ọkọ ti o ni agbara hydrogen. Awọn ireti ireti ati igboya ti Ọjọgbọn Burkhard Geschel, ọmọ ẹgbẹ igbimọ BMW lodidi fun awọn idagbasoke tuntun, pe “ile-iṣẹ naa yoo ta awọn ọkọ ayọkẹlẹ hydrogen ṣaaju ki ipari ipari 7 lọwọlọwọ” ti ṣẹ. Pẹlu ẹya tuntun rẹ, Hydrogen 7, jara keje, ti a ṣe ni ọdun 2006, pẹlu ẹrọ 12 hp 260-cylinder kan. ifiranṣẹ yii ti di otitọ tẹlẹ. Ero naa dabi ẹni pe o ni ifẹ nla, ṣugbọn kii ṣe laisi idi. BMW ti n ṣe idanwo pẹlu awọn ẹrọ ijona inu ti n ṣiṣẹ lori hydrogen lati ọdun 1978, ati ni ọjọ 11 Oṣu Karun ọdun 2000 ṣe ifihan alailẹgbẹ ti awọn aye ti yiyan yii. Awọn ọkọ oju-omi titobi ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ 15 750 hl lati iran ti iṣaaju ti ọsẹ, ni agbara nipasẹ hydrogen enjini mejila-silinda, pari Ere-ije gigun ti 170, ni ifojusi aṣeyọri ile-iṣẹ ati ileri imọ-ẹrọ tuntun. Ni ọdun 000 ati 2001, diẹ ninu awọn ọkọ wọnyi tẹsiwaju lati kopa ninu ọpọlọpọ awọn ifihan ni atilẹyin ero hydrogen. Lẹhinna o to akoko fun idagbasoke tuntun ti o da lori 2002 Series ti nbọ, ni lilo ẹrọ oni-lita 7 lita V-4,4 ti o lagbara iyara giga ti 212 km / h, atẹle nipa idagbasoke tuntun pẹlu 12-cylinder V-XNUMX. Gẹgẹbi imọran osise ti ile-iṣẹ naa, awọn idi ti BMW yan imọ-ẹrọ yii lori awọn sẹẹli epo jẹ ti iṣowo ati ti ara ẹni. Ni akọkọ, ọna yii yoo nilo idoko-owo ti o dinku pupọ ti awọn amayederun iṣelọpọ ba yipada. Ẹlẹẹkeji, nitori a lo awọn eniyan si ẹrọ ijona inu atijọ ti o dara, wọn fẹran rẹ ati pe yoo nira lati pin pẹlu rẹ. Ati ẹkẹta, ni asiko yii, o wa ni pe imọ-ẹrọ yii n dagbasoke ni iyara ju imọ-ẹrọ sẹẹli epo lọ.
Ninu awọn ọkọ ayọkẹlẹ BMW, hydrogen ti wa ni ipamọ sinu ọkọ oju omi cryogenic ti o ni idabobo ti o ga julọ, iru bii igo thermos ti imọ-ẹrọ giga ti o dagbasoke nipasẹ ẹgbẹ itutu agba Jamani Linde. Ni awọn iwọn otutu ipamọ kekere, idana wa ni ipele omi ati ki o wọ inu ẹrọ bi idana deede.
Ni ipele yii, awọn apẹẹrẹ ti ile-iṣẹ Munich ti o ṣojukọ si abẹrẹ idana aiṣe-taara, ati didara adalu da lori ipo iṣiṣẹ ti ẹrọ. Ni ipo fifuye apakan, ẹrọ naa n ṣiṣẹ lori awọn apopọ titẹ si apakan si epo diesel - iyipada naa ni a ṣe nikan ni iye idana ti abẹrẹ. Eyi ni ohun ti a pe ni “iṣakoso didara” ti adalu, ninu eyiti ẹrọ n ṣiṣẹ pẹlu afẹfẹ to pọ, ṣugbọn nitori fifuye kekere, dida awọn itujade nitrogen dinku. Nigbati iwulo ba wa fun agbara to ṣe pataki, ẹrọ naa bẹrẹ lati ṣiṣẹ bi ẹrọ petirolu, gbigbe siwaju si eyiti a pe ni “iṣakoso titobi” ti adalu ati awọn idapọpọ deede (kii ṣe apakan). Awọn ayipada wọnyi ṣee ṣe, ni apa kan, nitori iyara ti iṣakoso itanna ti awọn ilana ninu ẹrọ, ati ni apa keji, nitori iṣiṣẹ rọ ti awọn eto iṣakoso pinpin gaasi - “meji” Vanos, ṣiṣẹ ni apapo pẹlu Eto iṣakoso gbigbemi Valvetronic laisi finasi. O yẹ ki o gbe ni lokan pe, ni ero ti awọn ẹlẹrọ BMW, ero iṣẹ ti idagbasoke yii jẹ ipele agbedemeji nikan ni idagbasoke awọn imọ -ẹrọ ati pe ni awọn ẹrọ iwaju yoo yipada si abẹrẹ hydrogen taara sinu awọn gbọrọ ati turbocharging. Awọn imọ -ẹrọ wọnyi ni a nireti lati ja si awọn agbara ọkọ ti o dara julọ ju ẹrọ petirolu afiwera ati ilosoke ninu ṣiṣe gbogbogbo ti ẹrọ ijona inu nipasẹ diẹ sii ju 50%. Nibi a mọọmọ yago fun fifọwọkan lori koko ti “awọn sẹẹli idana”, bi a ti lo ohun ti a lo ni agbara laipẹ. Ni akoko kanna, sibẹsibẹ, a gbọdọ mẹnuba wọn ni ọgangan ti imọ-ẹrọ hydrogen ti BMW, bi awọn apẹẹrẹ ni Munich pinnu lati lo iru awọn ẹrọ kan lati ṣe agbara nẹtiwọọki itanna lori ọkọ ni awọn ọkọ ayọkẹlẹ, imukuro patapata agbara batiri deede. Gbigbe yii ngbanilaaye awọn ifowopamọ idana afikun, bi ẹrọ hydrogen ko ni lati wakọ alternator, ati eto itanna ti inu ọkọ di adase patapata ati ominira ti ọna awakọ - o le ṣe ina ina paapaa nigbati ẹrọ naa ko ṣiṣẹ, ati gbejade daradara. ati ki o jẹ agbara lends ara si ni kikun ti o dara ju. Ni otitọ pe nikan bi ina pupọ bi o ṣe nilo ni a le ṣe agbejade ni bayi lati ṣe agbara fifa omi, awọn ifasoke epo, igbelaruge egungun ati awọn ọna ẹrọ ti a tun firanṣẹ si awọn ifipamọ afikun. Sibẹsibẹ, ni afiwe pẹlu gbogbo awọn imotuntun wọnyi, eto abẹrẹ epo (petirolu) ni iṣe ko ṣe awọn ayipada apẹrẹ gbowolori. Lati le ṣe agbega awọn imọ -ẹrọ hydrogen ni Oṣu Karun ọdun 2002, Ẹgbẹ BMW, Aral, BVG, DaimlerChrysler, Ford, GHW, Linde, Opel MAN ṣẹda eto ajọṣepọ CleanEnergy, eyiti o bẹrẹ pẹlu idagbasoke awọn ibudo kikun pẹlu olomi olomi ti a fi omi ṣan.
BMW jẹ olupilẹṣẹ ti nọmba kan ti awọn iṣẹ akanṣe apapọ miiran, pẹlu pẹlu awọn ile-iṣẹ epo, laarin eyiti awọn olukopa ti nṣiṣe lọwọ jẹ Aral, BP, Shell, Total. Anfani ni agbegbe ti o ni ileri n dagba ni afikun - ni ọdun mẹwa to nbọ, EU nikan yoo pese awọn ifunni owo taara si awọn owo lati ṣe inawo idagbasoke ati imuse awọn imọ-ẹrọ hydrogen ni iye ti 2,8 bilionu awọn owo ilẹ yuroopu. Iwọn ti awọn idoko-owo nipasẹ awọn ile-iṣẹ aladani ni idagbasoke ti "hydrogen" ni asiko yii jẹ soro lati ṣe asọtẹlẹ, ṣugbọn o han gbangba pe ọpọlọpọ igba yoo kọja awọn iyokuro lati awọn ajo ti kii ṣe èrè.
Hydrogen ninu awọn ẹrọ ijona inu
O jẹ iyanilenu lati ṣe akiyesi pe, nitori awọn ohun-ini ti ara ati kemikali ti hydrogen, o jẹ ina diẹ sii ju petirolu lọ. Ni iṣe, eyi tumọ si pe agbara akọkọ ti o kere pupọ ni a nilo lati bẹrẹ ilana ijona ni hydrogen. Ni apa keji, awọn idapọ ti o tẹẹrẹ pupọ le ṣee lo ni irọrun ni awọn ẹrọ hydrogen - nkan ti awọn ẹrọ petirolu igbalode ṣaṣeyọri nipasẹ awọn imọ-ẹrọ eka ati gbowolori.
Ooru laarin awọn patikulu ti idapọmọra hydrogen-air jẹ kere si itusilẹ, ati ni akoko kanna, iwọn otutu ina-ifọwọyi ati iwọn awọn ilana ijona ga pupọ ju ti petirolu lọ. Hydrogen ni iwuwo kekere ati diffusivity ti o lagbara (o ṣeeṣe ti awọn patikulu ti nwọle sinu gaasi miiran - ninu ọran yii, afẹfẹ).
Agbara imuṣiṣẹ kekere ti o nilo fun isunmọ ti ara ẹni jẹ ọkan ninu awọn italaya nla julọ ni ṣiṣakoso awọn ilana ijona ninu awọn ẹrọ hydrogen nitori idapọmọra le ni irọrun lẹẹkọkan lairotẹlẹ nitori olubasọrọ pẹlu awọn agbegbe igbona ni iyẹwu ijona ati atako si atẹle pq ti awọn ilana iṣakoso patapata. Yẹra fun eewu yii jẹ ọkan ninu awọn italaya nla julọ ni idagbasoke awọn ẹrọ hydrogen, ṣugbọn ko rọrun lati yọkuro awọn abajade ti otitọ pe adalu sisun ti o tan kaakiri pupọ rin irin-ajo isunmọ si awọn ogiri silinda ati pe o le wọ awọn ela dín pupọ. gẹgẹbi awọn falifu ti a ti pa, fun apẹẹrẹ ... Gbogbo eyi gbọdọ wa ni akiyesi nigbati o ba n ṣe apẹrẹ awọn ọkọ ayọkẹlẹ wọnyi.
Iwọn otutu autoignition giga ati nọmba octane giga kan (to 130) gba laaye ilosoke ninu ipin funmorawon ti ẹrọ naa ati, nitorinaa, ṣiṣe rẹ, ṣugbọn lẹẹkansii eewu autoignition ti hydrogen wa lati ibasọrọ pẹlu apakan igbona. ninu silinda. Anfani ti agbara itankale giga ti hydrogen ni iṣeeṣe ti dapọ irọrun pẹlu afẹfẹ, eyiti o jẹ iṣẹlẹ ti fifọ tanki kan ṣe iṣeduro iyara ati pipinka ailewu ti epo.
Adalu afẹfẹ-hydrogen ti o dara julọ fun ijona ni ipin ti isunmọ 34:1 (fun petirolu ipin yii jẹ 14,7:1). Eyi tumọ si pe nigba ti o ba ṣajọpọ iwọn kanna ti hydrogen ati petirolu ni ọran akọkọ, diẹ sii ju ilọpo meji ti afẹfẹ nilo. Ni akoko kanna, adalu hydrogen-air gba aaye pupọ diẹ sii, eyiti o ṣe alaye idi ti awọn ẹrọ ti o ni agbara hydrogen ni agbara diẹ. Apejuwe oni-nọmba odasaka ti awọn ipin ati awọn iwọn jẹ lahannahan – iwuwo ti hydrogen ti o ṣetan fun ijona jẹ awọn akoko 56 kere si ti oru epo petirolu…. Sibẹsibẹ, o yẹ ki o ṣe akiyesi pe, ni opo, awọn ẹrọ hydrogen tun le ṣiṣẹ pẹlu awọn apapo air-hydrogen titi di 180: 1 (ie awọn apopọ “lean” pupọ), eyiti o tumọ si pe ẹrọ naa le ṣiṣẹ. lai a finasi àtọwọdá ati ki o lo awọn opo ti Diesel enjini. O yẹ ki o tun ṣe akiyesi pe hydrogen jẹ oludari ti ko ni ariyanjiyan ni lafiwe ti hydrogen ati petirolu bi awọn orisun agbara ni awọn ofin ti ibi-kilogram kan ti hydrogen fẹrẹẹ ni igba mẹta diẹ sii agbara-agbara ju kilogram kan ti petirolu.
Gẹgẹbi awọn ẹrọ petirolu, hydrogen liquefied le jẹ itasi taara ni iwaju awọn falifu ninu awọn ọpọn, ṣugbọn ojutu ti o dara julọ ni abẹrẹ taara lakoko ikọlu funmorawon - ninu ọran yii, agbara le kọja ti ẹrọ petirolu ti o jọra nipasẹ 25%. Eyi jẹ nitori idana (hydrogen) ko ni paarọ afẹfẹ bi ninu petirolu tabi ẹrọ diesel, gbigba afẹfẹ nikan (ni pataki diẹ sii ju igbagbogbo lọ) lati kun iyẹwu ijona naa. Paapaa, ko dabi awọn ẹrọ petirolu, awọn ẹrọ hydrogen ko nilo yiyi igbekale nitori hydrogen tan kaakiri daradara pẹlu afẹfẹ laisi iwọn yii. Nitori awọn oṣuwọn sisun ti o yatọ ni awọn ẹya oriṣiriṣi ti silinda, o dara lati gbe awọn pilogi sipaki meji, ati ninu awọn ẹrọ hydrogen, lilo awọn amọna Pilatnomu jẹ aiṣedeede, niwon Pilatnomu di ayase ti o yori si ifoyina epo ni awọn iwọn otutu kekere.
H2R
H2R jẹ apẹrẹ ere idaraya supersport ti n ṣiṣẹ ti a ṣe nipasẹ awọn onimọ-ẹrọ BMW ati agbara nipasẹ ẹrọ silinda mejila ti o de abajade ti o pọju ti 285 hp nigbati agbara nipasẹ hydrogen. Ṣeun si wọn, awoṣe esiperimenta naa yara lati 0 si 100 km / h ni iṣẹju-aaya mẹfa ati de iyara oke ti 300 km / h. H2R engine da lori boṣewa oke-opin kuro ti a lo ninu epo 760i ati pe o mu mẹwa nikan osu lati se agbekale. Lati yago fun ijona lẹẹkọkan, awọn alamọja Bavaria ti ṣe agbekalẹ eto sisan pataki kan ati ilana abẹrẹ sinu iyẹwu ijona, ni lilo awọn iṣeeṣe ti a pese nipasẹ awọn ọna ṣiṣe akoko àtọwọdá oniyipada ti ẹrọ naa. Ṣaaju ki adalu wọ inu awọn silinda, awọn igbehin ti wa ni tutu nipasẹ afẹfẹ, ati pe a ti gbe ina jade nikan ni ile-iṣẹ ti o ku ni oke - nitori iwọn ijona giga pẹlu idana hydrogen, ilosiwaju ti ina ko nilo.
awari
Onínọmbà iṣuna ti iṣipopada lati nu agbara hydrogen ko tii jẹ ireti ireti pupọ. Ṣiṣejade, ibi ipamọ, gbigbe ati ipese gaasi ina jẹ awọn ilana aladanla agbara pupọ, ati ni ipele imọ-ẹrọ lọwọlọwọ ti idagbasoke eniyan iru ero bẹẹ ko le munadoko. Sibẹsibẹ, eyi ko tumọ si pe iwadi ati wiwa fun awọn iṣeduro kii yoo tẹsiwaju. Awọn igbero lati ṣe hydrogen lati inu omi ni lilo ina lati awọn panẹli ti oorun ati tọju rẹ sinu awọn tanki nla ohun ti o ni ireti. Ni ida keji, ilana ti n ṣe ina ati hydrogen ni ipele gaasi ni aginjù Sahara, gbigbe lọ si Okun Mẹditarenia nipasẹ opo gigun ti epo, gbigbe omi ati gbigbe nipasẹ awọn ọkọ oju omi cryogenic, ṣiṣafihan rẹ ni awọn ibudo ati nikẹhin gbigbe nipasẹ ọkọ nla dabi ẹgan kekere ni akoko yii ...
Imọran ti o nifẹ ni a gbekalẹ laipẹ nipasẹ ile-iṣẹ epo ti Norsk Hydro ti Norway, eyiti o dabaa iṣelọpọ hydrogen lati gaasi adayeba ni awọn aaye iṣelọpọ ni Okun Ariwa, ati pe iyoku monoxide carbon ti wa ni fipamọ ni awọn aaye ti o dinku labẹ okun. Otitọ wa ni ibikan ni aarin, ati pe akoko nikan ni yoo sọ ibiti idagbasoke ile-iṣẹ hydrogen yoo lọ.
Iyatọ Mazda
Ile-iṣẹ Japanese ti Mazda tun n ṣafihan ẹya rẹ ti ẹrọ hydrogen - ni irisi ọkọ ayọkẹlẹ ere-idaraya iyipo kan RX-8. Eyi kii ṣe iyalẹnu, nitori awọn ẹya apẹrẹ ti ẹrọ Wankel jẹ dara julọ fun lilo hydrogen bi idana. Awọn gaasi ti wa ni ipamọ labẹ titẹ giga ni ojò pataki kan, ati pe epo ti wa ni itasi taara sinu awọn iyẹwu ijona. Nitori otitọ pe ninu ọran ti awọn ẹrọ iyipo, awọn agbegbe ti abẹrẹ ati ijona ti wa ni yapa, ati iwọn otutu ti o wa ninu apakan afamora dinku, iṣoro ti o ṣeeṣe ti isunmọ iṣakoso ti dinku pupọ. Enjini Wankel tun funni ni aaye to fun awọn abẹrẹ meji, eyiti o ṣe pataki pupọ julọ fun abẹrẹ iye to dara julọ ti hydrogen.
