Němci zachránili spalovací motoc Obří osmiválec jezdí bez emisí CO2
Spalovací motor se v posledních letech často ocitá v roli hlavního viníka. Jenže samotný princip spalování nemusí být nutně problémem. Mnohem zásadnější otázkou je, co se ve válcích vlastně spaluje. U běžného benzinu nebo nafty vzniká při provozu oxid uhličitý, protože tato paliva obsahují uhlík. Němečtí výzkumníci proto zkusili jít jinou cestou a jako palivo použili látku, která uhlík neobsahuje vůbec.
Fraunhoferův institut ve spolupráci s americkou společností First Ammonia Motors upravil velký osmiválcový motor tak, aby mohl pracovat na čpavek neboli amoniak. Výsledek je zajímavý nejen samotnou myšlenkou, ale i tím, že nejde o žádný malý laboratorní agregát. Základem experimentu se stal vidlicový osmiválec o objemu 6,6 litru ze staršího Chevroletu řady C, tedy modelu, který předcházel dnešnímu Silveradu.
Čpavek není v motorech úplnou novinkou
Na první pohled může znít spalování čpavku zvláštně. Většina lidí si jej spojí spíše s hnojivy, chemií nebo čisticími prostředky než s automobilovým palivem. Ve skutečnosti ale myšlenka využití amoniaku v dopravě není nová. Pokusy s tímto palivem se objevovaly už velmi dávno a v určitých situacích se čpavek skutečně používal.
Během druhé světové války jej tankovaly některé autobusy v Belgii a v šedesátých letech se jeho možnostmi zabývala také americká armáda. Amoniak našel uplatnění i v letectví, konkrétně u experimentálního stroje North American X-15, který jej využíval ve svých raketových motorech. Nejde tedy o náhodný výstřelek současné doby, ale o technologii, k níž se výzkumníci po letech znovu vracejí.
Proč právě amoniak
Hlavní výhoda čpavku se skrývá v jeho chemickém složení. Amoniak má vzorec NH3, což znamená, že jeho molekulu tvoří jeden atom dusíku a tři atomy vodíku. Neobsahuje tedy žádný uhlík. Právě proto při jeho využití nemusí vznikat CO2, který je spojený se spalováním běžných uhlovodíkových paliv.
Čpavek se dá zároveň vnímat jako poměrně praktický nosič vodíku. Motor, který jej využívá, tak zjednodušeně řečeno pracuje s vodíkem, ale nemusí řešit všechny komplikace spojené s jeho skladováním. Samotný vodík vyžaduje vysokotlaké nádrže a manipulace s ním je technicky náročná. Amoniak je v tomto směru jednodušší. Lze jej skladovat i tankovat snáze než čistý vodík, což je pro případné dopravní využití velmi důležité.
Má to ale i slabá místa
Čpavek ovšem není zázračné palivo bez nevýhod. Ve srovnání s benzinem nebo naftou má nižší energetickou hustotu. Obsahuje přibližně 3,6 kWh energie na litr, což je výrazně méně než u tradičních fosilních paliv. K tomu se přidává i horší zapalitelnost a pomalejší hoření. Právě tyto vlastnosti dlouho hrály proti jeho širšímu využití v běžných spalovacích motorech.
V minulosti se proto objevily především dva hlavní směry vývoje. První počítal s tím, že se amoniak nejprve rozloží na vodík a dusík a motor následně spaluje plynný vodík. Druhý přístup využíval fosilní palivo pro spuštění motoru a teprve po zahřátí přecházel na čpavek. Ani jedno řešení ale není ideální. První je nákladné, druhé zase komplikuje konstrukci a současně se zcela nezbavuje závislosti na klasickém palivu.
Fraunhofer zvolil odlišné řešení
Právě tady přichází na řadu projekt Fraunhoferova institutu a společnosti First Ammonia Motors. Jejich upravený osmiválec využívá takzvané krakování čpavku. To znamená, že se část amoniaku rozkládá na potřebné složky přímo v systému motoru. Energie nutná pro tuto chemickou reakci pochází z odpadního tepla vznikajícího při provozu motoru.
Při studeném startu však motor ještě žádné odpadní teplo nevytváří. Proto se musí nejprve zahřát pomocí elektrické energie. Výhodou je, že ke startu a zahřívání nepotřebuje benzin ani jiné fosilní palivo. Podle autorů projektu má z výfuku následně vycházet pouze vodní pára a dusík. Společnosti zapojené do vývoje zároveň tvrdí, že motor při provozu neprodukuje žádné emise CO2.
Přestavba prý nebyla složitá
Zajímavé je také tvrzení výzkumníků, že samotná konverze motoru na spalování čpavku nevyžadovala zásadní zásahy do konstrukce. To je důležitý detail, protože případná jednoduchá přestavba by teoreticky mohla otevřít cestu k využití tohoto paliva i ve stávajících vozidlech. Jinými slovy by nebylo nutné vždy vyvíjet úplně nový motor od nuly.
Právě v tom spočívá jedna z největších atraktivit celé myšlenky. Pokud by se podařilo technologii dotáhnout do prakticky použitelné podoby, mohla by prodloužit život spalovacích motorů i ve světě, který stále silněji tlačí na snižování emisí skleníkových plynů.
Proč už tedy čpavek dávno netankujeme
Důvodů, proč se amoniak zatím nestal běžným palivem, je hned několik. Tím prvním je bezpečnost. Čpavek je toxická látka a jeho skladování i manipulace s ním vyžadují zvláštní opatření. Zároveň je přibližně třikrát lehčí než vzduch, takže se v případě úniku chová jinak než běžná kapalná paliva.
Další problém představuje výroba. Amoniak vzniká vysokotlakou syntézou vodíku a dusíku, což je energeticky náročný proces. To se promítá i do ceny. Do budoucna by se ale situace mohla změnit, pokud by se při výrobě vodíku ve větší míře využívala elektřina z obnovitelných zdrojů. Takzvaný zelený vodík by mohl snížit ekologickou stopu i cenu výsledného paliva.
Alternativa pro budoucnost, ne hotové řešení
Čpavek tedy zatím nelze považovat za okamžitou náhradu benzinu nebo nafty. Má své technické, bezpečnostní i ekonomické limity. Přesto jde o zajímavou cestu, která ukazuje, že spalovací motor nemusí být automaticky odsouzený k zániku. Pokud se podaří vyřešit výrobu, infrastrukturu a bezpečnou manipulaci, mohl by amoniak představovat jednu z alternativ pro dopravu s nízkými nebo nulovými emisemi CO2.
Podobně jako syntetická paliva vyráběná z vodíku a uhlíku získaného ze vzduchu by mohl čpavek nabídnout možnost, jak využívat část existující techniky i v budoucnosti. Zatím jde především o experiment, ale experiment, který rozhodně stojí za pozornost. Velký šestilitrový osmiválec spalující čpavek totiž ukazuje, že budoucnost spalovacích motorů nemusí mít jen jednu podobu.
.« Normální, levné a kvalitní auto, které je dnes vzácností. Diesel, benzin a velký kufr Většina řidičů si myje auto špatně. Tyhle chyby mohou ničit lak i snižovat hodnotu vozu »
