MAN a creat hTGX, un camion cu un motor cu ardere internă, care consumă hidrogen în combustie

Producătorul de camioane MAN a creat şi anunţat într-o producţie de serie limitată de 200 exemplare noul hTGX, un camion cu un sistem de propulsie care foloseşte hidrogenul drept sursă de energie, însă nu are obişnuitele instalaţii cu pile de combustie, pentru a transforma hidrogenul în electricitate, pe care să o trimită unor electromotoare, ci are un motor cu ardere combustie, care foloseşte direct hidrogenul în ardere în interiorul cilindrilor săi.

Principiul de funcţionare este similar, deci, unor prototipuri testate şi dezvoltate de Toyota, care convertiseră motoare pe benzină la combustia pe hidrogen, dar există şi o mare diferenţă. Camionul MAN are un motor care a fost dezvoltat pe baza unui propulsor diesel, deci la origine e un proces de aprindere prin compresie, iar asta, aparent, face combustia de hidrogen mult mai eficientă.

La bază a stat propulsorul diesel D38 al celor de la MAN, care, după convertire, are numele de H45. E un propulsor cu 6 cilindri în linie, care în varianta sa diesel dezvolta puteri cuprinse între 540 CP şi 640 CP.

Foto: Motorul diesel D38 original

Motorul rezultat, care consumă hidrogen stocat în formă gazoasă acum, dezvoltă 520 CP şi un cuplu de 2.500 Nm, livrat între 900 şi 1.300 rpm. Hidrogenul e livrat în cilindri prin injecţie directă, iar motorul e cuplat mai departe la o cutie de viteze obişnuită. Noul camion poate avea fie o formulă de 6x2, fie 6x4, în care ambele punţi spate sunt motrice.

Foto: Noul motor H45, transformat în combustie cu hidrogen

Hidrogenul e stocat în formă gazoasă, după cum spuneam, în rezervoare mari, amplasate în spatele cabinei. MAN menţionează că „un rezervor” are 56 kg capacitate de stocare, dar cel mai probabil are în vedere întregul sistem de rezervoare împreună. Şi totuşi, am avut dubii dacă 56 kg reprezintă întreaga capacitate de stocare a acestui camion sau nu, pentru că, la o asemenea cifră, rezultă cifre de consum foarte mici, apropiate de consumul camioanelor cu pile de combustie. I-am contactat pe germanii din departamentul de comunicare al MAN Trucks & Bus pentru a clarifica această cifră, însă cei de acolo nu cunoşteau cu exactitate ce capacitate are rezervorul lor, au promis să revină cu un mesaj, iar după 3 zile încă nu aveau un răspuns de la ingineri, ceea ce e oarecum simptomatic. Totuşi, după o analiză profundă a noastră şi cu calcule de eficienţă termică şi de conţinut energetic, am ajuns la concluzia că 56 kg reprezintă totuşi capacitatea totală de stocare a rezervoarelor acestui camion hidrogen, iar asta îl face relativ eficient în consum.

Astfel, MAN menţionează noul hTGX are 600 km autonomie, ceea ce, la 56 kg, înseamnă un consum de 9,33 kg/100 km de hidrogen. Partea impresionantă e că cifra nu e foarte departe de consumul camionului Nikola cu pile de combustie, dezvoltat împreună cu Iveco, care are nevoie de circa 8,0 kg/100 km, în ciuda faptului că prin definiţie combustia în 4 timpi are un randament de până spre 50%, dar de facto la motoarele de camioane randamentul ar fi şi mai mic.

Foto: Camionul Nikola cu hidrogen şi pile de combustie

Adevărul e că şi pilele de combustie au un randament mic la transformarea în electricitate, pentru că pierd energie prin căldură. La producţia unui kilogram de hidrogen, se consumă între 53 şi 60 kWh de electricitate, dar hidrogenul rezultat are 33,33 kWh de energie conţinută în el, deci iniţial, în procesul de producţie, de pierd între 20 şi 27 kWh de electricitate. Apoi, dintr-un kilogram de hidrogen care trece prin pile de combustie, ca să genereze înapoi electricitate, se produc doar circa 16,7 kWh de electricitate, cealaltă cantitate de energie pierzându-se, în mare parte în căldură. Astfel, dacă luăm în considerare randamentul de convertire a hidrogenului în electricitate prin pile de combustie, avem circa 50,1%, deci nu e foarte departe de obişnuitul randament, apropiat de 40% al unor motoare diesel. Iar aici vine şi explicaţia consumului de 8,0 kg/100 km la pile de combustie şi 9,3 kg/100 km în cazul camionului MAN cu combustie. Dacă 8,0 reprezintă un randament de 50%, atunci 9,3 kg reprezintă o eficienţă termică de aproximativ 41,5-42,0%, ceea ce e oarecum realist.

Foto: Cum arată de obicei instalaţia cu pile de combustie a unui camion

Asta demonstrează că cei de la MAN au făcut un camion eficient în combustia de hidrogen, pe cât de eficient se putea cu un motor în 4 timpi. Dar asta nu anulează problemele de bază ale hidrogenului ca mediu conţinător de energie, prin pierderile aferente pe care le are la producţia sa şi apoi la convertirea sa în energie motrice. Spre exemplu preţul hidrogenului în Germania acum e de între 13 şi 16 euro/kg, cu o medie de 15 euro. Asta înseamnă că la fiecare 100 km vor fi necesari 9,3 kg cu o încărcare relativ mică a camionului, ceea ce va însemna cam 140 euro/100 km în costuri de consum. Pentru comparaţie, 30 litri de diesel ar costa circa 57 euro.

Şi chiar dacă cifra de consum a acestui camion cu combustie de hidrogen nu diferă prea mult de cea a unui camion cu pile de combustie, de fapt, dacă luăm în calcul kilowaţii necesari pentru producţia iniţială a acestui hidrogen, fără a pune la socoteală transportul şi stocarea, avem 60 kWh x 9,3 kg = 558 kWh de electricitate iniţială, care ajunge a fi consumată ca acest camion să poată înainta în condiţii lejere 100 km, iar dacă e mai încărcat, cifra trece de 600 kWh. Un camion electric cu baterii ar consuma între 115 kWh/100 km în condiţii lejere până la 180 kWh în condiţii dintre cele mai dificile. Deci e o diferenţă enormă în randament energetic.

Nici MAN nu pare să aibă prea mare încredere în tehnologia hidrogenului, întrucât şeful MAN şi-a manifestat public anterior neîncrederea în hidrogen ca şi combustibil utilizabil pe camioane, arătând că e mult mai necesar şi logic pentru industria grea, şi pare că MAN va produce acest camion doar pentru a avea cifrele finale prin care să demonstreze că tehnologia merită închisă ca un capitol ineficient. Dar cei de la MAN nu sunt unicii care au convertit motoare diesel de camioane la hidrogen, pentru că există deja şi un motor cu combustie de hidrogen dezvoltat pe baza unuia diesel în 2 timpi, iar acolo randamentul promite a fi mai mare, deşi motorul e deocamdată dezvoltat şi testat doar în laborator. MAN însă, are motoare în 2 timpi doar la compania soră MAN Energy Solutions şi doar pentru motoare navale sau industriale mari, pentru central termice. Pentru camioane, motorul nou cu 4 timpi reprezintă singura încercare a celor de la MAN de a da o ultimă şansă tehnologiei de hidrogen prin combustie.