Turbodoładowanie dla sektora pojazdów z ogniwem paliwowym
Europa znajduje się obecnie na ścieżce ograniczania emisji gazów cieplarnianych o przynajmniej 55 % do 2030 r. i osiągnięcia neutralności klimatycznej do 2050 r. Aby te ambitne cele mogły zostać zrealizowane, konieczne jest wdrożenie pewnych ważnych zmian, a odejście od transportu opartego na paliwach kopalnych na rzecz bardziej ekologicznych form mobilności odegra w tym procesie istotną rolę. Kluczowym elementem tej transformacji będzie upowszechnienie się pojazdów elektrycznych, które zastąpią konwencjonalne pojazdy zanieczyszczające środowisko z napędem benzynowym lub wysokoprężnym. Rzecz jasna, pojazdy te nie tylko będą musiały cechować się troską o środowisko, ale ponadto będą musiały być niezawodne i opłacalne. W tym kontekście, technologia ogniw paliwowych – która polega na połączeniu wodoru i tlenu do zasilania silnika elektrycznego – może być niezwykle obiecującym rozwiązaniem. „Technologia ogniw paliwowych rozwijana na potrzeby e-mobilności staje się coraz bardziej dojrzała” mówi Christof Zwyssig, dyrektor ds. technologii w szwajcarskiej firmie Celeroton, która koordynowała projekt Turbo-FCell. „Zaś rynek pojazdów z ogniwem paliwowym coraz częściej wyraża zainteresowanie rozwiązaniami, które pozwalają obniżać koszty i których skalę można w łatwy sposób zwiększyć na potrzeby produkcji masowej”.
Innowacje z zakresu ogniw paliwowych
Poza samym ogniwem paliwowym, cały układ ogniwa również musi zostać wyposażony w dodatkowe komponenty, które zapewnią mu prawidłowe działanie, a jedną z najważniejszych części tego układu jest sprężarka – urządzenie, które zajmuje dość dużo miejsca, sporo waży i zużywa bardzo dużo energii. Zadaniem sprężarki jest nieustanne doprowadzanie do ogniwa paliwowego powietrza pod ciśnieniem – tlenu, którego ogniwo paliwowe potrzebuje, poza wodorem, do zasilania silnika. Kwestie związane z samym ogniwem paliwowym i magazynowaniem wodoru były szeroko dyskutowane, podczas gdy problem dostarczenia powietrza w sposób optymalny do ogniwa paliwowego nie cieszył się dotąd aż tak dużym zainteresowaniem. „Dostępne obecnie technologie sprężarek nie są optymalne z punktu widzenia ich zastosowania w ogniwach paliwowych”, dodaje Zwyssig. „Jeśli rynek pojazdów elektrycznych z ogniwem paliwowym ma się rozwijać i dostarczać konsumentom duże ilości pojazdów ekologicznych, niezbędne jest znalezienie innowacyjnych rozwiązań, które rozwiążą ten problem”. Dokładnie taki cel przyświecał twórcom projektu Turbo-FCell. Mówiąc dokładniej, zamiarem badaczy było udoskonalenie już dostępnej, najnowocześniejszej turbosprężarki wyposażonej w bezolejową technologię łożyskowania, tak by stała się ona bardziej atrakcyjna dla rynku. Turbosprężarka wyposażona w bezolejową technologię łożyskowania zapewnia większą czystość powietrza, co ma istotne znaczenie dla zwiększenia trwałości ogniwa paliwowego. „W ciągu pierwszych 12 miesięcy trwania projektu byliśmy zmuszeni myśleć nieszablonowo”, mówi Fabian Dietmann, koordynator projektu Turbo-FCell z firmy Celeroton. „Ale dzięki takiemu podejściu sprawdziliśmy różne rozwiązania i technologie możliwe do wykorzystania w produkcji masowej przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej wydajności”. Pod koniec fazy pierwszej projektu zespół wybrał kluczowe technologie, które, jego zdaniem, pozwalały wypełnić zidentyfikowaną na początku projektu lukę technologiczną.
Pojazdy nowej generacji
W drugiej fazie projektu Dietmann, Zwyssig i ich zespół zbudowali prototyp następnej generacji w oparciu o powyższe kluczowe technologie, zaś obecnie oczekują na wdrożenie tego lekkiego układu sprężarki następnej generacji na rynek, co ma nastąpić w drugiej połowie tego roku. Są przekonani, że ich innowacyjne rozwiązanie poprawi wydajność ogniwa paliwowego, zapewniając jednocześnie skalowalność wymaganą dla rozpoczęcia produkcji masowej. Bez wątpienia rynek ogniw paliwowych ma olbrzymi potencjał do rozwoju i oczekuje się, że jego wielkość wzrośnie o 22,1 % do 2024 roku, osiągając wartość 1,2 miliarda euro. „Nasze innowacje doprowadzą do dawno przepowiadanego przełomu w sektorze produkcji pojazdów z ogniwem paliwowym”, przekonuje Zwyssig. W międzyczasie zespół będzie pracował nad dalszymi udoskonaleniami w oparciu o kluczowe technologie opracowane w ramach projektu. „Naszą wizją jest wniesienie ważnego wkładu w rozpowszechnienie pojazdów z ogniwem paliwowym w całej Europie poprzez zwiększenie ich wydajności i zmniejszenie kosztów”, dodaje Zwyssig.
Słowa kluczowe
Turbo-FCell, gaz cieplarniany, paliwo kopalne, transport, wodór, sprężarka, pojazd, benzyna, diesel
