Udany projekt rozwojowy dotyczący wodorowych silników spalinowych

Mercedes-Benz Special Trucks i Mörtlbauer prezentują swoje dwa prototypy pojazdów z wodorowych silnikami spalinowymi. Po dwóch latach prac rozwojowych oba pojazdy zostały już przetestowane pod kątem jazdy, pracy i tankowania. Wodorowy silnik spalinowy wymaga jedynie niewielkich modyfikacji i może być użytkowany w podobny sposób jak dzisiejszy silnik wysokoprężny. Projekt „WaVe” dotyczący opracowania dwóch wodorowych silników spalinowych został pomyślnie zakończony.
Mercedes-Benz Special Trucks i Mörtlbauer Baumaschinen Vertriebs GmbH wspólnie zaprezentowały swoje dwa prototypy w ramach projektu rozwojowego „WaVe”, którego celem jest badanie wodorowych silników spalinowych do napędu pojazdów specjalnego przeznaczenia. Pojazd testowy Unimog i pojazd gąsienicowy zademonstrowały swoje właściwości podczas jazdy i pracy na terenie fabryki Mörtlbauer w Fürstenzell w Bawarii. Demonstracja ta odbyła się na zakończenie projektu finansowanego przez Federalne Ministerstwo Spraw Gospodarczych i Działań Klimatycznych Niemiec, w ramach którego Mercedes-Benz Special Trucks i Mörtlbauer wspólnie z 16 innymi partnerami konsorcjum opracowały dwa wodorowe silniki spalinowe. Układ napędowy służy już od ponad roku do różnych prób w nośniku osprzętu Unimog. Wywrotka gąsienicowa została oddana do użytku wiosną 2024 roku i od tego czasu sprawdziła się również we wstępnych sprawdzianach specyficznych dla danego zastosowania. Franziska Cusumano, dyrektor Mercedes-Benz Special Trucks, stwierdziła „Ostatnia impreza zorganizowana wspólnie z naszym partnerem Mörtlbauerem na jego terenie po raz kolejny pokazała, że oba pojazdy osiągnęły stan rozwoju, z którego możemy być bardzo zadowoleni, mimo że projekt ten trwał zaledwie trzy lata. Po licznych wdrożeniach testowych, pomiarach emisji i dostrojeniu technicznym, jesteśmy przekonani, że spalanie wodoru w maszynach roboczych o dużych wymaganiach mocy, zarówno do napędu, jak i do zasilania napędów pomocniczych, jest opłacalne, praktyczne i bardzo niskoemisyjne.”. Armin Mörtlbauer, dyrektor zarządzający Mörtlbauer Baumaschinen Vertriebs GmbH, wskazał zaś „Fakt, że nasz pojazd gąsienicowy i Mercedes-Benz Special Trucks Unimog można łatwo zatankować gazowym wodorem oraz że pojazdy te działają niezawodnie także w momencie użyciu osprzętu stanowi wynik znakomitej współpracy w ramach tego partnerstwa badawczego. Zbadaliśmy i zrozumieliśmy tę technologię. Mamy teraz odpowiednie doświadczenie i dane, lecz aby zastosować je w produkcji seryjnej, musimy pójść jeszcze dalej tą ścieżką, jeśli rząd i społeczeństwo zdecydują się podążać tą ścieżką w kierunku wodorowych silników spalinowych, jesteśmy gotowi do działania.”
Specjalnie przerobiony nośnik narzędzi Unimog U 430 przetransportował pojazd gąsienicowy na przynaczepie niskopodwoziowej. Po krótkiej jeździe po własnej trasie twórcy zademonstrowali następnie proces tankowania na mobilnej stacji tankowania wodoru. Unimog pokazął też działanie narzędzi z zamontowaną z przodu zamiatarką firmy Schmidt.
W przypadku pojazdów zaprojektowanych do tego rodzaju prac wyzwanie stanowi zapewnienie możliwości podczas jazdy obsługi danego narzędzia za pomocą przystawki odbioru mocy. Zwykle wymaga to utrzymania dużej mocy wyjściowej. Na przykładzie dwóch prototypów pojazdów zespół projektowy WaVe wykazał, że wodorowy silnik spalinowy szczególnie dobrze nadaje się do takich zastosowań. Koncepcja napędu oparta na spalaniu wodoru zapewnia niską emisję podczas jazdy i pracy, jednocześnie gwarantując stałą wysoką moc silnika.
Pod maską pojazdów prototypowych
Unimog i pojazd gąsienicowy są wyposażone w silnik o średniej mocy, który eksperci przebudowali specjalnie pod kątem napędu wodorowego. W tym celu zastosowano dopasowane tłoki, układ dolotowy kompatybilny z wodorem i zoptymalizowany układ zapłonowy. Podczas spalania wodoru w komorze silnika Unimoga i pojazdu gąsienicowego powstaje woda, która jest odprowadzana w postaci gorącej pary przez układ wydechowy.
W Unimogu cztery zbiorniki wysokociśnieniowe o ciśnieniu 700 barów, posiadające certyfikat TÜV, mieszczą łącznie około 13 kilogramów gazowego wodoru. Silnik osiąga moc około 290 KM / 1000 Nm, co pod względem mocy i momentu obrotowego czyni go porównywalnym z wersją wysokoprężną o mocy 300 KM. Prototyp obsługiwano z kilkoma różnymi przystawkami, aby uwzględnić wiedzę z rzeczywistego użytkowania bezpośrednio w pracach rozwojowych.
Podobne wartości osiąga wywrotka gąsienicowa ze swoim wodorowym silnikiem spalinowym: moc silnika jest niemal identyczna, a w zbiorniku paliwa mieści się 14,5 kilograma wodoru pod ciśnieniem 700 barów. Robot gąsienicowy ma pojemność skrzyni wywrotczej 16 m3 i może przewozić ładunek o masie 30 ton metrycznych. Dzięki lemieszowi spycharki i korpusowi obracającemu się o 360 stopni, ten pojazd gąsienicowy może być elastycznie wykorzystywany do transportu materiałów sypkich.
Projekt rozwojowy „WaVe”.
Pojazd testowy z wodorowym silnikiem spalinowym powstał w ramach finansowanego ze środków publicznych projektu „WaVe”. Projekt, finansowany przez niemieckie Federalne Ministerstwo Gospodarki i Działań Klimatycznych, był realizowany wspólnie przez 18 partnerów z przemysłu i nauki i rozpoczął się w lipcu 2021 roku. Po roku planowania i przygotowań w połowie 2022 roku rozpoczęły się prace rozwojowe nad prototypami. Celem projektu WaVe było opracowanie wodorowego układu napędowego maszyn roboczych i tym samym zastąpienie konwencjonalnego silnika wysokoprężnego. Wykazano, że pojazdy i maszyny robocze zasilane wodorem mogą być wykorzystywane w bardzo podobny sposób, jak obecny silnik wysokoprężny, z jedynie niewielkimi modyfikacjami elementów układu napędowego.

    Tekst: Jarosław Brach

    Zdjęcia: Producent