BMW Test fueren an Wasserstoff: Deel zwee

"Waasser. Dat eenzegt Ennprodukt vun de proppere Motore vu BMW ass d'Benotzung vu flëssege Waasserstoff amplaz vu Petroleumbrennstoffer an et erlaabt jidderengem nei Technologien mat engem klore Gewëssen ze genéissen.

BMW Wee

Dës Wierder sinn en Zitat aus enger Werbekampagne vun enger däitscher Firma virun e puer Joer. Zënter enger laanger Zäit huet keen d'Tatsaach a Fro gestallt datt d'Bayerer ganz gutt wëssen wat se maachen wat d'Motortechnologie ugeet an ee vun den onbestriddene Weltleit an dësem Beräich sinn. Et wier och net geduecht datt eng Firma, déi an de leschte Joeren zolidd Verkafswuesstem gewisen huet, eng Tonne Suen op wéineg bekannte Reklammen fir verspriechend Technologien mat enger onsécherer Zukunft géif werfen.

Zur selwechter Zäit sinn awer déi zitéiert Wierder Deel vun enger Campagne fir eng zimlech exotesch 745-Stonne Wasserstoffversioun vum bayereschen Autosfabrikant säi Flaggschëff ze promoten. Exotesch, well laut BMW, den Iwwergank op Alternativen zu Kuelewaasserstoff Brennstoffer, déi d'Automobilindustrie vun Ufank un ernährt, wäert eng Ännerung vun der ganzer Produktiounsinfrastruktur erfuerderen. Dat lescht ass néideg, well d'Bayern e villverspriechende Entwécklungswee net an de wäit annoncéierte Brennstoffzellen gesinn, mee an der Ëmstellung vun Verbrennungsmotoren fir op Waasserstoff ze lafen. BMW mengt datt d'Aktualiséierung e léisbare Problem ass an huet scho bedeitend Fortschrëtter gemaach fir den Haaptproblem ze léisen fir zouverlässeg Motorleistung z'erreechen an hir Propensitéit fir onkontrolléiert Verbrennungsprozesser mat reinen Waasserstoff ze eliminéieren. Den Erfolleg an dëser Richtung ass wéinst der Kompetenz am Beräich vun der elektronescher Kontroll vu Motorprozesser an der Méiglechkeet fir BMW patentéierte flexibel Gasverdeelungssystemer Valvetronic a Vanos ze benotzen, ouni déi et onméiglech wier den normale Fonctionnement vun "Waasserstoffmotoren" ze garantéieren. . Déi éischt Schrëtt an dëser Richtung ginn awer op 1820 zréck, wéi den Designer William Cecil e Waasserstoffmotor erstallt huet, deen nom sougenannte "Vakuumprinzip" funktionnéiert - e Schema ganz anescht wéi dee vum spéider erfonnten Motor mat engem internen Motor. . brennen. A senger éischter Entwécklung vu Verbrennungsmotoren 60 Joer méi spéit huet de Pionéier Otto dee scho genannten a Kuel ofgeleete synthetesche Gas mat engem Waasserstoffgehalt vu ronn 50% benotzt. Wéi och ëmmer, mat der Erfindung vum Vergaser ass d'Benotzung vu Benzin vill méi praktesch a méi sécher ginn, a flëssege Brennstoff huet all aner Alternativen ersat, déi bis elo existéiert hunn. D'Eegeschafte vum Waasserstoff als Brennstoff goufe vill Joer méi spéit vun der Weltraumindustrie erëm entdeckt, déi séier entdeckt huet datt Waasserstoff dee beschten Energie/Mass Verhältnis vun all Brennstoff, deen d'Mënschheet bekannt huet.

Am Juli 1998 huet d'Europäesch Associatioun vun der Automobilindustrie (ACEA) sech fir d'Europäesch Unioun verflicht fir d'CO2008 Emissioune vun nei registréierte Gefierer an der Unioun ëm eng Moyenne vun 2 Gramm pro Kilometer ëm 140 ze reduzéieren. An der Praxis bedeit dëst eng 25% Reduktioun vun den Emissiounen am Verglach zu 1995, an den duerchschnëttleche Brennstoffverbrauch vun der neier Flott war ongeféier 6,0 l / 100 km. An nächster Zukunft sollen zousätzlech Moossname fir Kuelendioxidemissiounen ëm 14% bis 2012 reduzéieren. Dëst mécht d'Aufgab fir Autosfirmen extrem schwéier an, laut BMW Experten, ka geléist ginn entweder mat kuelestoffege Brennstoffer oder duerch komplett Kuelestoff aus der Brennstoffkompositioun eliminéiert. Geméiss dëser Theorie kënnt Waasserstoff erëm an der Automotive Arena a senger ganzer Herrlechkeet op.

Déi bayresch Firma gouf deen éischten Autosproduzent fir Waasserstoffgedriwwe Gefierer masseproduzéiert. Déi optimistesch an zouversiichtlech Fuerderunge vum Professer Burkhard Geschel, BMW Board Board Member verantwortlech fir nei Entwécklungen, datt "d'Firma Waasserstoff Autoe verkaaft virum Auslaaf vun der aktueller 7 Serie" sinn an Erfëllung gaang. Mat senger neister Versioun, de Waasserstoff 7, déi siwent Serie, déi 2006 agefouert gouf, mat engem 12 PS 260-Zylinder-Motor. dëse Message ass scho Realitéit ginn. D'Intentioun wierkt zimlech ambitiéis, awer net ouni Grond. BMW experimentéiert zënter 1978 mat Verbrennungsmotoren déi op Waasserstoff lafen an den 11. Mee 2000 eng eenzegaarteg Demonstratioun vun de Méiglechkeete vun dëser Alternativ gemaach. Eng beandrockend Flott vu 15 750 hl Gefierer aus der fréierer Generatioun vun der Woch, ugedriwwe vu Waasserstoff zwielefzylindresche Motoren, huet den 170 km Marathon ofgeschloss, an de Succès vum Betrib an d'Versprieche vun der neier Technologie ervirgestrach. 000 an 2001 hunn e puer vun dëse Gefierer weider u verschiddenen Demonstratiounen deelgeholl fir d'Wasserstoffidee z'ënnerstëtzen. Dunn war et Zäit fir eng nei Entwécklung baséiert op der nächster 2002 Serie, mat engem modernen 7-Liter V-4,4 Motor, deen eng Topgeschwindegkeet vun 212 km / h huet, gefollegt vun der leschter Entwécklung mat engem 12-Zylinder V-XNUMX. Geméiss der offizieller Meenung vun der Firma, sinn d'Grënn firwat BMW dës Technologie iwwer Brennstoffzellen gewielt hunn, kommerziell a psychologesch. Als éischt wäert dës Method wesentlech manner Investitioune erfuerderen wann d'Produktiounsinfrastruktur ännert. Zweetens, well d'Leit mam gudde alen Verbrennungsmotor gewinnt sinn, hunn se et gär an et wäert schwiereg domat ze trennen. An drëttens, an der Tëschenzäit huet et sech erausgestallt datt dës Technologie méi séier entwéckelt wéi Brennstoffzellentechnologie.

A BMW Autoen gëtt Waasserstoff an engem superisoléierte kryogene Behälter gelagert, sou wéi eng High-Tech Thermosfläsch, déi vun der däitscher Kältekonzern Linde entwéckelt gouf. Bei nidderegen Lagertemperaturen ass de Brennstoff an der flësseger Phase a geet an de Motor wéi normale Brennstoff.

Op dëser Etapp hunn d'Designers vun der Münchener Firma op indirekt Brennstoffinjektioun fokusséiert, an d'Qualitéit vun der Mëschung hänkt vum Betribsmodus vum Motor of. Am Deelbelaaschtungsmodus leeft de Motor op magerem Mëschunge ähnlech wéi Diesel Brennstoff - d'Ännerung gëtt nëmmen an der Quantitéit vum Brennstoff injizéiert. Dëst ass déi sougenannte "Qualitéitskontroll" vun der Mëschung, an där de Motor mat iwwerschësseg Loft leeft, awer wéinst der gerénger Belaaschtung gëtt d'Bildung vu Stickstoffemissiounen miniméiert. Wann et bedeitend Kraaft gebraucht gëtt, fänkt de Motor un wéi e Bensinmotor ze schaffen, geet weider op déi sougenannte "quantitativ Kontroll" vun der Mëschung an normale (net schlank) Mëschungen. Dës Ännerungen sinn méiglech, engersäits wéinst der Vitesse vun elektronescher Kontroll vun Prozesser am Motor, an op der anerer Säit, wéinst der flexibel Operatioun vun Gas Verdeelung Kontroll Systemer - "duebel" Vanos, schaffen a Verbindung mat der Valvetronic Intake Kontrollsystem ouni Drossel. Et sollt am Kapp gedriwwe ginn, laut BMW Ingenieuren, den Aarbechtsplang vun dëser Entwécklung ass nëmmen eng Mëttelstuf an der Entwécklung vun der Technologie an datt an Zukunft Motore wiesselen op direkt Waasserstoffinjektioun an Zylinder an Turbocharging. Dës Technike ginn erwaart fir eng besser Gefierdynamik ze resultéieren wéi e vergläichbare Bensinmotor an eng Erhéijung vun der Gesamteffizienz vum Verbrennungsmotor mat méi wéi 50%. Hei hu mir bewosst refuséiert d'Thema "Brennstoffzellen" ze beréieren, well dëst Thema zënter kuerzem zimlech aktiv benotzt gouf. Zur selwechter Zäit musse mir se awer am Kontext vun der BMW Wasserstofftechnologie ernimmen, well d'Designer zu München decidéiert hunn just esou Apparater ze benotzen fir dat u Bord elektrescht Netzwierk an Autoen ze bedreiwen, déi konventionell Batteriekraaft komplett eliminéieren. Dës Beweegung erlaabt zousätzlech Brennstoffspueren, well de Waasserstoffmotor den Alternator net muss fueren, an den elektresche System onboard gëtt komplett autonom an onofhängeg vum Fuertwee - et kann Elektrizitéit generéieren och wann de Motor net leeft, souwéi produzéieren a verbrauchen Energie léint sech fir voll Optimisatioun. D'Tatsaach datt nëmmen esou vill Elektrizitéit wéi gebraucht ka ginn elo fir d'Waasserpompel, d'Uelegpompel, d'Bremsverstärker a kabelt Systemer ze dréinen iwwersetzt och an zousätzlech Spuer. Wéi och ëmmer, parallel mat all dësen Innovatiounen, huet de Brennstoffinjektiounssystem (Bensin) praktesch keng deier Designännerunge gemaach. Fir d'Wasserstofftechnologien am Juni 2002 ze promoten, hunn d'BMW Group, Aral, BVG, DaimlerChrysler, Ford, GHW, Linde, Opel MAN de CleanEnergy Partnerschaftsprogramm erstallt, deen ugefaang huet mat der Entwécklung vu Tankstelle mat flëssegt a kompriméiertem Waasserstoff.

BMW ass den Initiator vun enger Rei vun anere gemeinsame Projeten, dorënner mat Ueleg Betriber, dorënner déi aktiv Participanten Aral, BP, Shell, Total. D'Interesse an dësem villverspriechende Beräich wiisst exponentiell - an den nächsten zéng Joer wäert d'EU eleng direkt finanziell Bäiträg u Fongen zur Verfügung stellen fir d'Entwécklung an d'Ëmsetzung vun de Waasserstofftechnologien an engem Betrag vun 2,8 Milliarden Euro ze finanzéieren. De Volume vun Investitioune vu privaten Entreprisen an der Entwécklung vum "Wasserstoff" während dëser Period ass schwéier virauszesoen, awer et ass kloer datt et vill Mol d'Ofdreiwungen vun den Net-Gewënn Organisatiounen iwwerschreiden.

Waasserstoff a Verbrennungsmotoren

Et ass interessant ze bemierken datt, wéinst de physikaleschen a chemeschen Eegeschafte vu Waasserstoff, et vill méi brennbar ass wéi Benzin. An der Praxis heescht dat, datt vill manner initial Energie erfuerderlech ass fir de Verbrennungsprozess am Waasserstoff ze initiéieren. Op der anerer Säit kënne ganz schlank Mëschunge ganz einfach a Waasserstoffmotoren benotzt ginn - eppes wat modern Benzinmotoren duerch komplex an deier Technologien erreechen.

D'Hëtzt tëscht de Partikele vun der Waasserstoff-Loft-Mëschung ass manner opgeléist, a gläichzäiteg ass d'Auto-Zündungstemperatur an d'Verbrennungsprozesser vill méi héich wéi dee vu Benzin. Waasserstoff huet eng geréng Dicht an eng staark Diffusivitéit (d'Méiglechkeet vu Partikelen an en anere Gas penetréieren - an dësem Fall Loft).

Déi niddreg Aktivéierungsenergie, déi fir Selbstzündung erfuerderlech ass, ass eng vun de gréissten Erausfuerderunge bei der Kontroll vu Verbrennungsprozesser a Waasserstoffmotoren, well d'Mëschung liicht spontan entzündegt ka wéinst Kontakt mat méi waarme Gebidder an der Verbrennungskammer a Resistenz géint eng Kette vu komplett onkontrolléierte Prozesser ze verfollegen. Dëse Risiko ze vermeiden ass eng vun de gréissten Erausfuerderunge bei der Entwécklung vu Waasserstoffmotoren, awer et ass net einfach d'Konsequenze vun der Tatsaach ze eliminéieren datt eng héich diffus Verbrennungsmëschung ganz no un d'Zylindermaueren reest an extrem schmuel Lücken duerchdréie kann. wéi zougemaach Ventile, zum Beispill ... All dëst muss Rechnung gedroe ginn, wann dës Motore Design.

Eng héich Autoignitionstemperatur an eng héich Octan Zuel (ongeféier 130) erlaben eng Erhéijung vum Kompressiounsverhältnis vum Motor an dofir seng Effizienz, awer nach eng Kéier besteet d'Gefor vun der Autoignition vu Waasserstoff duerch Kontakt mam méi waarmen Deel. am Zylinder. De Virdeel vun der héijer Diffusiounskapazitéit vu Waasserstoff ass d'Méiglechkeet vun enger einfacher Mëschung mat Loft, wat am Fall vun engem Tankofbau séier a sécher Dispersioun vum Brennstoff garantéiert.

Déi ideal Loft-Waasserstoff Mëschung fir Verbrennung huet e Verhältnis vun ongeféier 34:1 (fir Benzin ass dëst Verhältnis 14,7:1). Dëst bedeit datt wann Dir déiselwecht Mass vu Waasserstoff a Benzin am éischte Fall kombinéiert, méi wéi duebel sou vill Loft erfuerderlech ass. Zur selwechter Zäit hëlt d'Waasserstoff-Loft-Mëschung däitlech méi Plaz op, wat erkläert firwat Waasserstoffmotoren manner Kraaft hunn. Eng reng digital Illustratioun vu Verhältnisser a Bänn ass zimmlech eloquent - d'Dicht vu Waasserstoff prett fir Verbrennung ass 56 Mol manner wéi déi vum Benzindamp .... Et sief awer bemierkt datt Waasserstoffmotoren am Prinzip och mat Loft-Waasserstoff-Mëschunge bis zu 180:1 (d.h. ganz "magere" Mëschungen) funktionnéiere kënnen, wat dann och bedeit datt de Motor bedriwwe ka ginn. ouni Drosselventil a benotzt de Prinzip vun Dieselmotoren. Et sollt och bemierkt ginn datt Waasserstoff den onbestriddene Leader am Verglach vu Waasserstoff a Benzin als Energiequellen a punkto Mass ass - e Kilogramm Waasserstoff ass bal dräimol méi energieintensiv wéi e Kilogramm Benzin.

Wéi bei Benzinmotoren, kann flëssege Waasserstoff direkt virun de Ventile an de Manifolden injizéiert ginn, awer déi bescht Léisung ass d'Injektioun direkt während dem Kompressiounsschlag - an dësem Fall kann d'Kraaft déi vun engem ähnleche Benzinmotor ëm 25% iwwerschreiden. Dëst ass well de Brennstoff (Waasserstoff) d'Loft net verdrängt wéi an engem Benzin- oder Dieselmotor, sou datt et nëmme Loft (däitlech méi wéi soss) erlaabt d'Verbrennungskammer ze fëllen. Och, am Géigesaz zu Benzinmotoren, brauche Waasserstoffmotoren keng strukturell Wirbelen well Waasserstoff gutt genuch mat der Loft diffuséiert ouni dës Moossnam. Wéinst de verschiddene Verbrennungsraten a verschiddenen Deeler vum Zylinder ass et besser zwee Zündkerzen ze placéieren, an a Waasserstoffmotoren ass d'Benotzung vu Platinelektroden onpraktesch, well Platin gëtt e Katalysator, deen zu Brennstoffoxidatioun bei niddregen Temperaturen féiert.

H2R

Den H2R ass e funktionnéierende Supersport-Prototyp gebaut vu BMW Ingenieuren an ugedriwwen vun engem zwielef-Zylindermotor deen e maximalen Ausgang vun 285 PS erreecht wann se mat Waasserstoff ugedriwwe gëtt. Dank hinnen beschleunegt den experimentellen Modell vun 0 op 100 km / h a sechs Sekonnen an erreecht eng Topgeschwindegkeet vun 300 km / h. Den H2R-Motor baséiert op der Standard Top-End-Eenheet, déi am Bensin 760i benotzt gëtt an huet nëmmen zéng gedauert Méint ze entwéckelen. Fir spontan Verbrennung ze vermeiden, hunn d'bayeresch Spezialisten e spezielle Flowzyklus an Injektiounsstrategie an d'Verbrennungskammer entwéckelt, andeems d'Méiglechkeete vun variabelen Ventil Timing Systemer vum Motor benotzt ginn. Ier d'Mëschung an d'Zylinder erakënnt, ginn déi lescht duerch d'Loft ofgekillt, an d'Zündung gëtt nëmmen am Top Dead Center duerchgefouert - wéinst der héijer Verbrennungsquote mat Waasserstoffbrennstoff ass d'Zündungsviraus net erfuerderlech.

Conclusiounen

Déi finanziell Analyse vum Iwwergank zu propper Waasserstoffenergie ass nach net ganz optimistesch. D'Produktioun, d'Lagerung, den Transport an d'Versuergung vu Liichtgas sinn nach ëmmer zimlech energieintensiv Prozesser, an op der aktueller technologescher Phase vun der mënschlecher Entwécklung kann esou e Schema net effektiv sinn. Dëst bedeit awer net datt d'Fuerschung an d'Sich no Léisungen net weiderginn. Virschléi fir Waasserstoff aus Waasser mat Stroum aus Solarpanneauen ze maachen an a grousse Panzer ze späicheren kléngt optimistesch. Op der anerer Säit de Prozess fir Stroum a Waasserstoff an der Gasphase an der Sahara Wüst ze generéieren, transportéieren an d'Mëttelmier duerch Pipeline, flësseg maachen an duerch kryogen Tanker transportéieren, oflueden an Häfen a schliisslech mam Camion transportéieren, kléngt am Moment e bësse lächerlech ...

Eng interessant Iddi gouf viru kuerzem vun der norwegescher Uelegfirma Norsk Hydro presentéiert, déi proposéiert Waasserstoff aus Äerdgas op Produktiounssiten an der Nordséi ze produzéieren, an de Rescht Kuelemonoxid gouf an ausgeraumte Felder ënner dem Mieresbuedem gelagert. D'Wourecht läit iergendwou an der Mëtt, an nëmmen d'Zäit wäert soen, wou d'Entwécklung vun der Waasserstoffindustrie wäert goen.

Mazda Variant

Déi japanesch Firma Mazda weist och seng Versioun vum Waasserstoffmotor - a Form vun engem Rotary-Eenheet Sportauto RX-8. Dëst ass net aussergewéinlech, well d'Design Fonctiounen vun der Wankel Motor sinn extrem gëeegent fir Waasserstoff als Brennstoff ze benotzen. De Gas gëtt ënner héijen Drock an engem speziellen Tank gelagert, an de Brennstoff gëtt direkt an d'Verbrennungskammer injizéiert. Wéinst der Tatsaach, datt am Fall vun Rotatiounsmotoren d'Gebidder, an deenen d'Injektioun an d'Verbrennung stattfënnt, getrennt sinn, an d'Temperatur am Saugdeel manner ass, gëtt de Problem vun der Méiglechkeet vun onkontrolléierter Zündung wesentlech reduzéiert. De Wankelmotor bitt och genuch Plaz fir zwee Injektoren, wat extrem wichteg ass fir déi optimal Quantitéit Waasserstoff ze sprëtzen.