Brenselceller for tungtransport

Tungtransporten må ta omvei via hydrogen i dieselmotor

Volvo og Daimler går sammen om utvikling av brenselceller for tungtransport. Scania har startet arbeidet med å bruke direkteinnsprøytet hydrogen i forbrenningsmotorer. Også MAN velger å gå veien om hydrogen i ombygde dieselmotorer på veien mot brenselceller.

I september i fjor viste Daimler konseptbilen Mercedes-Benz GenH2. Målet er en rekkevidde opp mot 1000 km på en fylling. Planen er å starte forsøk i samarbeid med kunder i løpet av 2023. Daimler velger å bruke flytende hydrogen. Den første kommersielle brenselcellebilen er planlagt lansert i 24, men da med kun 500 km rekkevidde per fylling.
I september i fjor viste Daimler konseptbilen Mercedes-Benz GenH2. Målet er en rekkevidde opp mot 1000 km på en fylling. Planen er å starte forsøk i samarbeid med kunder i løpet av 2023. Daimler velger å bruke flytende hydrogen. Den første kommersielle brenselcellebilen er planlagt lansert i 24, men da med kun 500 km rekkevidde per fylling. (Foto: Daimler)

Volvo og Daimler går sammen om utvikling av brenselceller for tungtransport. Scania har startet arbeidet med å bruke direkteinnsprøytet hydrogen i forbrenningsmotorer. Også MAN velger å gå veien om hydrogen i ombygde dieselmotorer på veien mot brenselceller.

Tidligere har amerikanske Nikola fått mye oppmerksomhet for sine konsepter. Nikola har så langt ikke vist annet enn visjonære planer, og selskapet har vært gjennom betydelige omstruktureringer og lederskifte.

Det slo ned som en bombe i september i fjor da det kom en rapport som hevdet at Nikola drev omfattende svindel. «Nikola is an intricate fraud built on dozens of lies over the course of its Founder and Executive Chairman Trevor Milton’s career», skrev Hindenburg Research, et privat selskap som driver etterforskning av økonomisk kriminalitet. Nikola avviser påstandene.

Flere amerikanske medier melder at Nikola er under etterforskning. Svindelen skal bestå av en serie usannheter om egenutviklet teknologi som i realiteten ikke eksisterer. General Motors har tidligere investert tungt i selskapet, samarbeidet er kraftig redusert etter rapporten fra Hindenburg Research.

Hydrogen med forbrenning

I Europa later det til at de store, tunge, europeiske produsentene kommer på hydrogenbanen for fullt. Rett nok har Scania et prosjekt kalt Ehighway der bilene er utstyrt med pantograf. Det er en to kilometer langt teststrekning i Sverige og en som er noe lenger i Tyskland, men hvor omfattende bruken av et slikt system vil bli er usikkert.

Sent i januar i år lanserte canadiske Westport Fuel Systems og Scania en avtale med mål om sammen å videreutvikle Scanias eksisterende motorer til å bruke direkteinnsprøytet hydrogen, under høyt trykk, HPDI (High Pressure Direct Injection).

Scania skriver i en pressemelding at de har samlet verdifull informasjon gjennom tester med brenselceller, men at det er behov for her-og-nå løsninger, i tillegg til FoU for fremtidige løsninger. Uten at det står eksplisitt er det tydelig at Scania ikke ser brenselceller som tilstrekkelig moden teknologi til at det kan tas i bruk i overskuelig fremtid.

Scania er en del av Volkswagen, som også tyske Man er. Derfor er det nok ikke tilfeldig at også Man velger å gå veien om forbrenningsmotoren. Man har fra hovedkontoret i München lansert et to-trinns veikart frem mot null utslipp.

Brenselceller innen 2030

Først kjøpte Man 40 prosent av aksjene i H-tec systems, en spesialist på PEM elektrolysører, PEM står for Proton Exchange Membrane. I januar i år kjøpte Man seg ytterligere opp og eier nå 99 prosent av aksjene. Man har som mål at innen 2030 skal halvparten av salget være kjøretøy med null utslipp.  Det krever brenselceller og elektromotorer. Denne teknologien er ennå ikke utviklet langt nok for ordinær bruk, derfor velger Man først hydrogendrevet forbrenningsmotor. Man understreker selv at dette kun er en mellomløsning på veien mot brenselceller.

Så sent som 30. mars i år sendte selskapet ut en pressemelding  om at selskapet skal omstruktureres, og sier selv at Man skal gå fra å være en produsent av yrkesbiler til å bli en ledende leverandør av intelligente og bærekraftige transportløsninger. De skal følge tre spor, digitalisering, karbonfri mobilitet og autonom kjøring.

Les også

Mer enn 200 år gammel

Hydrogen i forbrenningsmotorer er ingen nyhet, det ble patentert av den franske offiseren François Isaac de Rivaz i 1807. Hydrogentanken var da en ballong og motoren hadde en virkningsgrad på tre prosent! Siden har det vært en rekke prosjekter og utviklingstrinn, men det har aldri kunnet konkurrere med verken bensin eller diesel. Man forsøkte seg med hydrogen som drivstoff i 1996, da i bybusser.

Nå tar de konseptet frem på nytt. Hydrogen kan brukes i motorer som er bygget både etter Otto- og Diesel-prinsippet. Hydrogen selvtenner først ved 585°C, som betyr at temperaturen i forbrenningskammeret må ligge godt over 800 grader. For å få til det kreves svært høy kompresjon, og forvarmet luft i tillegg. Et alternativ er å bruke en innsprøytningsdyse som sender inn en stråle med ørlite diesel for å starte forbrenningen.

For alle praktiske formål er det motorer med tennplugger som brukes, altså Ottomotorer, det er for mange ulemper knyttet til motorer med selvtenning. Men også de har en rekke ulemper, det er nok årsaken til at Man selv understreker at forbrenningsmotor kun er et overgangsfenomen.

Bedre virkningsgrad

Virkningsgraden har lenge vært ansett som lav, men de nyeste variantene er bedre. Tyske Keyou hevder at de når 50 prosent med en ombygd dieselmotor. Også professor Helmut Eichlseder, leder av Institutt for forbrenningsmotorer og termodynamikk ved det tekniske universitetet i Graz, sier at virkningsgraden er på nivå med de beste av dagens tradisjonelle forbrenningsmotorer.

– Siden drivstoffet ikke inneholder karbon, produseres hydrokarboner, CO og sot bare i minimale mengder fra smøreoljen. Hvis CO2-verdiene er mindre enn 1 g / kWh eller 1 g / km, noe som er teknisk mulig, anses disse å være CO2-frie, sier Eichlseder i et intervju med Automobilindustrie.

Hydrogen gir meget høy forbrenningstemperatur, det er løst med uvanlig mager blanding, stor andel luft og lav andel hydrogen.

Til tross for ulempene sier Eichlseder at konvertering av en vanlig motor til hydrogendrift er enkelt, og at det største hinderet for å bruke hydrogen er for lav tilgjengelighet, og at det er lite grønn hydrogen.

Til venstre i bildet en forbrenningsmotor, bygget om fra dieseldrift til hydrogen som brennstoff. Til høyre i bildet en brenselcelle. Begge fra tyske MAN, som velger å bruke forbrenningsmotor i en overgangsfase mens de videreutvikler og forfiner brenselcellen.
Til venstre i bildet en forbrenningsmotor, bygget om fra dieseldrift til hydrogen som brennstoff. Til høyre i bildet en brenselcelle. Begge fra tyske MAN, som velger å bruke forbrenningsmotor i en overgangsfase mens de videreutvikler og forfiner brenselcellen.Til venstre i bildet en forbrenningsmotor, bygget om fra dieseldrift til hydrogen som brennstoff. Til høyre i bildet en brenselcelle. Begge fra tyske MAN, som velger å bruke forbrenningsmotor i en overgangsfase mens de videreutvikler og forfiner brenselcellen. Illustrasjon: MAN
Les også

Scania bygger om

Man gir ingen informasjon om sine hydrogenmotorer, men det er grunn til å tro at de bygger om eksisterende dieselmotorer. Scania bekrefter at selskapet vil bygge om eksisterende dieselmotorer.  I praksis vil det si at motorblokken bevares, så settes det på en ny topp, med innsprøytningssystem. Turboen må også endres.

I løpet av 2022 og 23 vil Man presentere prototyper av store tunge lastebiler med både forbrenningsmotor og brenselceller. Sistnevnte skal ha en rekkevidde på 800 km. Firmaet er nå i samtaler med mulige kunder og partnere, spesielt spedisjons- og transportselskaper.

Volvo på brenselceller

Helt nytt er et samarbeid mellom Volvo og Daimler. I mars i år kjøpte Volvo halvparten av Daimler Truck Fuel Cell GmbH for 600 millioner euro. Målet er å gjøre selskapet til en verdensledende produsent av brenselceller. Selskapet skal gjennom en navneendring, og blir nå hetende Cellcentric GmbH.

I en pressemelding heter det at testkjøring med prototyper skal starte om tre år, og serieproduksjon av tunge lastebiler med brenselceller skal starte før 2030.

Det virker som om Volvo og Daimler velger å hoppe over ombygde forbrenningsmotorer og sikte seg rett inn mot brenselceller.

Da er en foreløpig konklusjon at «alle» tror på brenselceller og elmotor, men noen mener praktisk bruk ennå ligger så langt inn i fremtiden at de velger å erstatte diesel med hydrogen som en mellomløsning.

Artikkelen ble først publisert i Teknisk ukeblads månedsmagasin, 4/2021.

Les også

Kommentarer (123)

Kommentarer (123)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå