Забравете за електричеството - идва ново гориво с потенциал

Въпреки че световното внимание днес е съсредоточено основно върху електрическите задвижвания и, в по-малка степен, върху водорода, инженерите постоянно търсят други, по-практични носители на енергия. Водородът предлага голяма енергийна плътност, но съхранението и транспортирането му все още са голям проблем. Затова вниманието на изследователите все повече се насочва към вещество, което се произвежда масово от десетилетия, а транспортът и съхранението му са много по-лесни – амоняк.

Защо амонякът може да замени водорода и електричеството?

Втечняването на водорода е процес, който изисква огромни количества енергия и специализирано оборудване. Амонякът преминава в течно състояние при температура -40 градуса по Целзий или при налягане само 9 бара. Това означава, че съхранението и презареждането му са подобни на обработката на добре познатия LPG газ.

Допълнително предимство е вече съществуващата глобална инфраструктура на торовата индустрия, която безопасно транспортира милиони тонове от това химично съединение по света от години. Изграждането на мрежа от станции за зареждане би било логистично много по-лесно от създаването на точки за разпределение на водород от нулата. От техническа гледна точка, изгарянето на амоняк също не генерира въглероден диоксид, което го прави напълно беземисионно гориво.

Въпреки това, използването му в класически двигател с вътрешно горене повдига сериозни проблеми, с които инженерите трябваше да се сблъскат. Това съединение има много висока точка на възпламеняване, около 630 градуса по Целзий, и пламъкът се разпространява сравнително бавно в него.

Как работи амонячен двигател в обикновена кола?

Решението на проблема с неохотното запалване се оказа разделянето на горивото в автомобила. Институтът Fraunhofer IMM, в сътрудничество с First Ammonia Motors, реконструира стар Chevrolet пикап от 1993, оборудвайки го със стандартен двигател с искрово запалване, който работи изключително на амоняк.

Ключът към успеха е интегрираният, така наречен „амонячен крекер“. Това устройство термокаталитично разделя амоняка на водород и азот. Когато двигателят стартира, този процес се инициира електрически. Системата използва естествената отпадна топлина от изпускателната система на работещия двигател, за да поддържа непрекъснато химичната реакция. Водородът, произведен в движение, отива в цилиндрите като ускорител на запалването, създавайки смес, която гори плавно и ефективно.

След като работната температура се стабилизира, системата става напълно самодостатъчна, без да изисква външна енергия. По същество само водна пара и безвреден азот се отделят от изпускателната тръба на ремонтирания Chevrolet, който така или иначе съставлява по-голямата част от въздуха в атмосферата. Теоретично това е идеална система, позволяваща запазване на класическите двигатели с вътрешно горене, като същевременно елиминира емисиите на CO2.

Недостатъци на амоняка като автомобилно гориво

Енергийната плътност на амоняка е наполовина по-голяма от тази на бензина или дизела. Това означава, че за да се поддържа сравним пробег, резервоарът за гориво в автомобила трябва да бъде два пъти по-голям. Още по-голямо предизвикателство е токсичността на самото гориво. Възможен теч при пътен инцидент в гъсто населен район би представлявал пряка заплаха за здравето на хората наблизо.

Друг проблем са емисиите на азотен оксид. Въпреки че процесът не генерира въглероден диоксид, специфичността на горенето на амоняка принуждава използването на изключително обширни и скъпи системи за пречистване на изгорелите газове, за да може превозното средство да отговаря на строги стандарти за хомологация.

Къде ще се използват амонячни двигатели?

Поради токсичността си и необходимостта от инсталиране на огромни резервоари, амонякът едва ли ще се превърне в гориво, което ще зареждаме за градски автомобили. Въпреки това, това решение има голям шанс за търговски успех в сектори, където електрификацията с тежки батерии е изключена. 

Говорим за транспорт с камиони, индустриална техника и дълбоководно транспортиране, където място за допълнителни резервоари не е проблем и инфраструктурата за зареждане с гориво е силно централизирана. Първите стъпки в тази посока вече са направени – Hyundai откри строителството на първите в света танкери с амоняково задвижване в началото на април, а още такива единици вече са в портфолиото на поръчките на корабостроителницата.