Silnik na amoniak w motocyklach. Czy nowe paliwo przyszłości wygra z elektrycznością i wodorem?
Koreańscy inżynierowie zaprezentowali pierwszą na świecie dwulitrową jednostkę napędową zasilaną amoniakiem.
To innowacyjne rozwiązanie, opracowane przez KIMM we współpracy z centrum inżynierii elektryfikacji Hyundai Motor i Kia, może wstrząsnąć rynkiem motoryzacji, transportu i energetyki. Silnik ten ma szansę napędzać nie tylko samochody, a w ciągu dalszych prac również motocykle, ale także statki, samoloty i generatory przemysłowe, oferując czystą, bezemisyjną energię.
Amoniak na horyzoncie
Do tej pory paliwa amoniakalne miały poważne problemy - ich niska stabilność i emisje były barierą nie do przejścia. Tym razem jednak naukowcy opracowali system bezpośredniego, wysokociśnieniowego wtrysku ciekłego amoniaku, który eliminuje te niedogodności. Dzięki temu nowa jednostka napędowa generuje wysoką moc bez konieczności stosowania dodatkowych urządzeń wspomagających czy chemicznych dodatków.
Przełomowa technologia opiera się na udoskonalonym systemie zapłonu oraz precyzyjnie zoptymalizowanym procesie wtrysku paliwa i sterowania zaworami. Inżynierowie skupili się również na redukcji emisji tlenków azotu (NOx) oraz nieprzetworzonego amoniaku, co pozwala osiągnąć wyjątkową wydajność cieplną i znacząco obniżyć poziom szkodliwych substancji.
Dr Cheolwoong Park, główny badacz z KIMM, podkreśla, że jest to milowy krok w rozwoju technologii silników na amoniak, który może odmienić sposób, w jaki myślimy o przyszłości napędów. Natomiast dr Seungwoo Lee z Hyundai Motor i Kia zaznacza, że nowy silnik może rozwiązać kluczowe problemy związane z transportem i produkcją zielonego wodoru, torując drogę amoniakowi jako paliwu przyszłości.
Początek zmiany
To dopiero początek wielkiej zmiany. Świat motoryzacji i przemysłu energetycznego może potencjalnie niebawem stanąć przed nową erą zasilania. Czy amoniak to paliwowy czarny koń, które wyprze napędy elektryczne i wodorowe, zanim się na dobre rozwiną?
Czemu właśnie amoniak? Przecież od lat mówi się o rewolucji elektrycznej, a w ostatnim czasie coraz głośniej jest też o wodorze jako paliwie przyszłości. Problem z napędami elektrycznymi jest jednak oczywisty - baterie nadal mają zbyt małą pojemność, co ogranicza ich efektywność. Wodór z kolei jest niezwykle trudny w przechowywaniu - wymaga ogromnych ciśnień lub ekstremalnie niskich temperatur.
Czy amoniak jest lepszy niż wodór?
Amoniak natomiast składa się z trzech atomów wodoru połączonych z jednym atomem azotu. Jest znacznie łatwiejszy do magazynowania, ponieważ w temperaturze minus 33 stopni Celsjusza skrapla się już przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym, a w warunkach pokojowych wystarczy lekkie zwiększenie ciśnienia, by zmienił się w ciecz. Co więcej, jego gęstość energetyczna przewyższa wodór - w tej samej objętości zawiera o 70 proc. więcej energii niż skroplony wodór i niemal trzykrotnie więcej niż sprężony do 700 barów. Oczywiście, olej napędowy wciąż wygrywa pod tym względem - litr zawiera prawie 39 megadżuli energii, podczas gdy amoniak zaledwie 16 megadżuli - ale mimo to jego potencjał jest ogromny.
Nie można jednak pominąć jego wad. To substancja żrąca i wyjątkowo niebezpieczna dla człowieka. Nawet niewielkie stężenie może podrażniać oczy i drogi oddechowe, a wysokie może prowadzić do porażenia układu nerwowego i śmierci w ciągu kilku minut. Mimo to amoniak jest powszechnie stosowany w przemyśle, zwłaszcza w produkcji nawozów, a technologie jego transportu i magazynowania - zwłaszcza drogą morską - są doskonale rozwinięte.
Czy amoniak to paliwo przyszłości?
Przyjrzyjmy się jeszcze, jak to miałoby się odbywać. Przede wszystkim amoniak można spalać, tak jak konwencjonalne paliwo, ale nie jest to takie proste. Sam w sobie nie jest zbyt skory do zapłonu, dlatego proces spalania wymaga dodatku klasycznych paliw. Co więcej, jeśli nie zadba się o odpowiednie warunki, efektem ubocznym mogą być tlenki azotu, czyli wyjątkowo groźne gazy cieplarniane. Jednak przy idealnym przebiegu reakcji z amoniaku powstają jedynie azot (który stanowi większość składu powietrza) i woda. Istnieją też specjalne katalizatory, które pomagają eliminować niechciane zanieczyszczenia.
Amoniak można również rozłożyć na azot i wodór, a ten drugi wykorzystać w napędzanych nim silnikach spalinowych lub ogniwach paliwowych. To już sprawdzona technologia, choć obecnie bardziej kojarzona z wykorzystaniem czystego wodoru. Ciekawostką są jednak ogniwa paliwowe, które potrafią zużywać amoniak bez konieczności wcześniejszego wydzielania wodoru. Ich zaletą jest efektywność, ponieważ pozwalają odzyskać aż połowę energii włożonej w produkcję paliwa. Niestety, nie wszystko jest tak różowe - technologia ta jest kosztowna i dość powolna, co oznacza trudności w osiągnięciu wysokiej mocy.
Największy problem amoniaku
Jednak największy problem leży gdzie indziej. Amoniak sam w sobie może być czystym źródłem energii, ale jego produkcja już niekoniecznie. Obecnie wytwarza się go, wykorzystując wodór, który pochodzi z metanu - gazu cieplarnianego, który dodatkowo często ulatnia się do atmosfery, potęgując efekt cieplarniany. Produkcja wymaga również ogromnych ilości energii, co sprawia, że "zieloność" amoniaku stoi pod znakiem zapytania.
Mimo to naukowcy nie rezygnują. Zespół z Princeton University przeprowadził analizę, w której sprawdził, jakie skutki przyniosłoby szerokie wykorzystanie amoniaku jako paliwa. Wnioski? Jeśli amoniak pokrywałby 5 proc. światowego zapotrzebowania na energię, a tylko 1 proc. z niego przekształciłby się w tlenki azotu, to efekt cieplarniany byłby taki sam, jak w przypadku 15 proc. obecnie spalanych paliw kopalnych. To mogłoby oznaczać prawdziwy przełom i ulgę dla środowiska.
Czy amoniak podbije świat jako paliwo przyszłości? Na razie nie jest doskonały - ale czy w ogóle istnieje idealne paliwo? Jedno jest pewne: technologia nie stoi w miejscu, a amoniak może odegrać istotną rolę w transformacji energetycznej. Wszystko zależy od tego, jak dobrze uda się go okiełznać i uczynić naprawdę ekologicznym. A także wtłoczyć w ramy technologii pojazdów. Ale to przecież już s
Komentarze 1
Pokaż wszystkie komentarzeTo może dodać jeszcze patent na produkcję amoniaku z sików w domowych warunkach. Niesamowita wizja przyszłości: siki jako darmowa baza do produkcji amoniaku. ;-)))))))))))
OdpowiedzZamiast do WC, pójdziesz się odlać do baku :D
OdpowiedzNo byłoby miodnie. Po obiadku zalać całą rodziną bak to prawie jak wspólne hobby. A w trasie - postój na hot-doga, kawę i odlewanko... tj. tankowanko xD
Odpowiedz