Na świece mamy ponad dwa miliardy silników spalinowych, których przyszłość – w dobie rezygnacji z paliw kopalnych – zdaje się być przesądzona. Drugie życie dać im może jednak wodór. Naukowcy Politechniki Krakowskiej prowadzą badania nad przystosowaniem tłokowy silnik spalinowy do zasilania wodorem. Swoje innowacyjne rozwiązanie naukowcy zaprezentują po raz pierwszy publicznie w poniedziałek 29 stycznia na Wydziale Mechanicznym PK.
– Jeżeli produkcja wodoru z odnawialnych źródeł ruszy pełną parą, to w okresie przejściowym ewolucji motoryzacyjnej można stosować wodór do tłokowych silników spalinowych. Największą zaletą tego rozwiązania są korzyści dla zdrowia ludzi i środowiska – brak emisji toksycznych składników spalin oraz brak emisji dwutlenku węgla – tłumaczy prof. Marek Brzeżański z Katedry Pojazdów Samochodowych PK
W celach badawczych naukowcy PK poddali adaptacji do zasilania wodorem 5-cylindrowy, przemysłowy silnik Scania.
– Politechnika Krakowska ma największe w Polsce doświadczenie w badaniach nad zastosowaniem wodoru do tłokowych silników spalinowych. Pierwsze prace poświęcone takim rozwiązaniom były prowadzone w naszym zespole już w latach 80. XX wieku – mówi prof. Marek Brzeżański – Te doświadczenia zostały sprawdzone w trakcie realizacji projektu badawczego pt. „Wykorzystanie odpadowego wodoru do celów energetycznych”, realizowanego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka w latach 2012-2018. Opracowaliśmy trzy silniki przemysłowe, zasilane odpadowym wodorem z przemysłu chemicznego. W ostatnich 5 latach prowadziliśmy badania eksploatacyjne tych silników. Opracowane rozwiązania – przemysłowych silników zasilanych wodorem, przeznaczonych do współpracy z generatorami prądu – są już gotowe technologicznie, wykorzystywane w praktyce. Zastosowanie wodoru w silnikach pojazdów samochodowych stanowi następny krok w naszych pracach.
Jak wyjaśnia naukowiec PK przystosowanie spalinowego silnika tłokowy do zasilania wodorem to duże wyzwania techniczne. – W porównaniu do stosowanych dotąd paliw ciekłych i gazowych, wodór ma całkowicie inne właściwości, które należy dopasować do wymagań silnika tłokowego. Stąd wyzwania związane przede wszystkim z charakterem wydzielania ciepła w procesie spalania. M.in. z związku z nimi należy wprowadzić w silniku spalinowym takie zmiany, aby ciepło ze spalanego wodoru można było zamienić na pracę mechaniczną – wyjaśnia prof. Marek Brzeżański.
Rozwój technologii wodorowych to od wielu lat na Politechnice Krakowskiej obszar badań naukowych, ale też współpracy uczelni z koncernami branży motoryzacyjnej. Wydział Mechaniczny PK od wielu lat blisko kooperuje z Toyotą. W 2018 r. naukowcy Politechniki wzięli udział w badaniach drogowych i eksploatacyjnych samochodu Toyota Mirai, wyposażonego w ogniwa paliwowe zasilane wodorem. Testy wykonano w Berlinie. W 2019 r. w komorze termoklimatycznej Laboratorium Badań Technoklimatycznych i Maszyn Roboczych przeprowadzono badania eksploatacyjne samochodu Toyota Mirai I generacji. Badania eksploatacyjne Toyoty Mirai II generacji przeprowadzono z kolei w 2022 r.
Od 2020 r. w Katedrze Pojazdów Samochodowych WM PK trwają prace rozwojowe wtryskowego układu zasilania wodorem tłokowych silników spalinowych oraz systemu sterowania i systemów bezpieczeństwa (rozwój elektronicznie sterowanych systemów mieszalnikowego i wtryskowego systemu zasilania silników wodorem). Te działania odbywają się w ramach projektu „Adaptacja nowoczesnego silnika o zapłonie samoczynnym do zasilania wodorem” we współpracy z firmą HORUS-Energia.
Patrycja Bliska
