VEEAUR TAGA ⟩ Kia, Hyundai ja Volvo teevad vesinikul töötavad sisepõlemismootorid

Kuna veoautodes jääb sisepõlemismootor tõenäoliselt kauemaks kasutusele, siis proovib Volvo arendada võimsat vesinikumootorit just raskeveokitele. Kuid ka sõiduautode esimesed puhtad mootorid on Jaapani ja Korea autotootjatel valmis saamas. Foto: Volvo Trucks

• See on põnev alternatiiv nii bensiinile kui vesinikuelemendile.
• Vesiniku saamine ja jaotamine on veel probleemiks, tanklaid pole.
• Suure energiatihedusega uus kütus viib süsinikuheite peaaegu nulli.

Kas tulevik kuulub sisepõlemismootorile või elektrile? Õiged võivad olla mõlemad variandid, sest autotootjad ehitavad praegu mootorit, mis tarbib uut täiesti puhast tulevikukütust seda vanamoodi põletades.

Nii nagu autotootjad otsivad praegu alternatiive bensiinile, hakkab ka vesiniku põletamine jõudma tuleviku valikute lauale. Vesinikupõletusmootoril on sama sõiduulatus ja tankimisaeg nagu bensiinimootoril ja täiesti võimalik on näha juba järgmisel aastal esimesi vesinikupõletusmootoritega autosid esialgu katseeksemplaridena, kuid peagi ka tootmisvalmis masinatena tänavatel kirjutab Popular Mechanics.

Autokütuste otsingul on Korea autotootjad saavutanud hiljuti suuremat edu just vesinikumootori arendamisel. Kuid need pole ainult Kia ja Hyundai, mis on üheskoos sellist tüüpi ajamit välja töötamas, ka Volvo ja Toyota plaanivad sarnast lahendust.

See pole traditsiooniline vesinikuauto

Tehnoloogia vesinikupõletuseks on juba peaaegu olemas, kuid see on siiski üsna erinev lähenemine võrreldes praegu vesinikuautodeks nimetatavate masinate vesinikkütuse elemendiga, kus tehakse vesinikust elektrit ja siis aetakse ringi elektrimootorit, et edasi liikuda.

Selline näeb välja Hyndai-Kia uus mootor laboris, kus seda veel testitakse. Foto: Hyundai-Kia Motors

Vesinikumootoriga autol pole kütuseelementi vaja, kuna see põletab otse vesinikku, et toota jõudu nagu tavaline mootor, samal ajal kui kütuseelemendid kasutavad keemilist protsessi vesiniku elektriks muutmiseks.

Põletamine võtab vähem füüsilist ruumi kui kütuseelementide süsteem ning ei vaja paljusid väga uusi süsteeme ja lahendusi vesiniku elektriks muundamiseks.

Põletusprotsess vajab siiski veidi abi

Volvo plaanib kasutada pilootkütusena biodiislit, et süüdata põlemiskamber, põhjustades plahvatuse, mis ajab kolvid liikuma. Mootorid peavad taluma vesinikupõletuse kõrgeid temperatuure, mis võib nõuda keerukamat mootori disaini, paremat kütuse sissepritse tehnoloogiat ja rohkem vesinikusõbralikke materjale, kuid seda kõike on juba võimalik teha. Kia ja Hyundai töötavad koos mootori kallal, mis võiks olla sõiduautode jaoks valmis 2025. aastal, samal ajal kui Volvo plaanib teedel esimesi teste veoautodega 2026. aastal.

«Veoautod, kus traditsiooniline sisepõlemismootor jääb alles, kuid töötab vesinikul, on sama jõudluse ja töökindlusega kui meie praegused diiselveokid, kuid väga madala  heitkogusega,» ütles Volvo Trucksi tootejuhtimise ja kvaliteedi juht Jan Hjelmgren pressiteates, «need on väärtuslikuks täienduseks meie elektriveokitele.»

Skeptikud: vesiniku tootmisel kolib saaste mujale

Kuigi vesinik ise põleb puhtalt ja tulemuseks on vaid veeaur, kulub selle kütuse tootmiseks palju energiat ning tööstusliku vesiniku tooraineks võidakse kasutada ka fossiilset või biokütust.

Vesinikupõletust kritiseerivad skeptikud väidavadki, et uus kütuseallikas ei lahenda autode saasteprobleemi, kuna vesinikutehnoloogial on endiselt heitmeid. Osa neist tekivad mujal kui auto enda juures, kuid ka mitte täiesti puhta vesiniku põlemisel võib tekkida eriti just raskeveokite mootorites kõrvalsaadusena lämmastikoksiidi, mis on palju suurem kasvuhooneefekti tekitaja kui süsinikdioksiid.

Volvo väidab aga, et kasutades õigeid taastuvaid materjale, saab vesinikupõletusmootori viia Euroopa Liidu standardite järgi «nullheitega sõiduki» kategooriasse. Selleks kasutatakse süütekütusena HVO-d, mis on taastuvallikatest pärit.

Vesinikku aga on võimalik toota ka päikese- ja tuuleenergia ülejäägiga elektrolüüsi teel.

Kuidas uus vesinikumootor töötab?

Korea autotootjate Kia ja Hyundai sisepõlemismootor kasutab kütusena ainult 100% vesinikku gaasilise kütusena. Võrreldes teiste vesinikusõidukitega, mis kasutavad kütuseelemente, süütab see mootor vesiniku sisepõlemise kaudu – nagu bensiinigi. Volvol on kasutusel keskkonnasõbralik diislikütuse asendaja, mida kasutatakse süütamiseks, ülejäänu teeb ära energiatihe vesinik.

Õhk ja kütus segatakse gaasisilindrisse ning silindrit kuumutatakse elektrisüüteküünla abil, mis annab jõudu kolbide liikumiseks. Vesiniku ja õhu täiustatud põlemine tekitab ainult veeauru.

Vesinikupõletusmootori kolm eelist

Vesinikkütuse elemendid on küll nullheitega valik «traditsioonilise» vesinikuauto puhul, mis liigub elektrimootoriga, kuid nende kõrge hind ja praegu ka kütuse infrastruktuuri ehk tankimiskohtade puudumine on hetkel suureks probleemiks. Eeliseid aga on samuti.

Hyundai ja Kia on näidanud, et uue mootori esimesed prototüübid võivad pakkuda sarnaseid sõiduulatuse ja tankimisajaga tulemusi nagu bensiiniga.

Valmis on saanud ka 180-200 hobujõuga kaheliitrine vesinikmootori prototüüp, mille esimesed testid on näidanud, et pöördemomendi ja võimsuse kõverad on võrreldavad samas suuruses bensiinimootoritega, samas kui kütusekulu on väga atraktiivselt väike.

Kolmeks vesiniku eeliseks peetakse seda, et vesinikusõidukid välistavad vajaduse raske akupaki järele, mis on elektrisõidukite puuduseks; kütuseelementide virn, mis muundab vesiniku elektriks puudub samuti ning sõiduki tankimine võtab vesinikujaamas vaid 3-5 minutit, mis on sama kiire kui bensiinisõiduki tankimine.

Vesinikul on veel ka energiatihendus vähemalt kolm korda suurem kui akudel. Näiteks tüüpilise Mirai või Nexo vesinikupaagi energiasisaldus vastab vähemalt 20-25 liitrile bensiinile, kuid kaalub palju vähem. Sõiduulatus aga on ühe tankimisega 2-3 korda pikem kui enamikul elektriautodel.

Oma sisepõlemismootoriga vesinikuauto prototüüp on olemas ka Jaapani autotootjal Toyotal. Katseautot GR Yaris kasutab sama ajamit, mida Jaapani võidusõidusarjas võistlev Corolla Sport, mis on kohandatud kasutama kütusena vesinikku. Kütusepaagid on samad nagu Toyota vesinikuautol Mirai, kuid kütuseelemendiga elektritootmise asemel põletatakse vesinikku otse mootoris.

Vesinik kui kütus usutakse olevat pigem pikaajaline lahendus, millega innovatsioon võtab veel aega. Kui akude ja elektrimootoritega autosid tundub olevat lihtsam kasutusele võtta vaatamata nende puudustele, siis vesinikumootoriga võib minna kauem aega, kuna see vajab lahendusi nii kütusetootmise täiustamiseks ja mootori arendamiseks kui ka täiesti nullist tankimisvõrgu ehitamiseks.