DAF câștigă anul acesta și Premiul pentru Inovație în industria camioanelor cu prototipul DAF XF propulsat de un motor cu ardere internă pe hidrogen. Cei 24 de jurnaliști cu experiență din cadrul principalelor publicații specializate din Europa și unul din Africa de Sud au apreciat realismul soluției experimentate de DAF, care încearcă să atragă atenția politicienilor de la Bruxelles asupra faptului că motoarele cu ardere internă reprezintă o bijuterie rafinată în peste 100 de ani, care nu merită aruncată la gunoi doar pentru o cantitate mică de noxe și carbon emisă, câtă vreme camioanele electrice sunt încă prea scumpe și prea grele, infrastructura nu există, iar producția bateriilor și a energiei electrice poluează oricum mult mai mult decât un motor diesel.
Prototipul XF Hydrogen de la DAF a obținut 92 de voturi, câștigând în fața Mercedes-Benz GenH2 Truck, un autotractor pentru distanțe lungi alimentat cu pilă de combustie. Juriul IToY a apreciat ușurința în manipulare, accelerarea fără întreruperi și interfața mixtă om-mașină (HMI) ușor de utilizat a prototipului, care seamănă cu cea de la noua generație de camioane grele DAF, pregătită să acopere viitoarele cerințe legislative privind dimensiunile constructive și aerodinamica, dar și pe cele de decarbonizare și conducere autonomă.
Juriul IToY a apreciat abordarea inovatoare a DAF pentru propulsia alternativă și tranziția energetică, ce profită de calitățile dinamice ale motorului cu ardere internă, asigurând în același timp aproape zero emisii de CO2, la costuri mai reduse și cu eficiență mai mare decât în cazul vehiculelor electrice cu baterie (BEV) și vehiculelor electrice cu pilă de combustie (FCEV).
„O tranziție către transport neutru necesită o gamă amplă de soluții viabile. Vehiculele cu motor termic alimentate cu hidrogen pot juca un rol în viitorul mix de propulsoare pentru aplicații pe distanțe medii și lungi”, a declarat Gianenrico Griffini, președintele juriului International Truck of the Year.
Potrivit regulilor IToY, fiecare dintre vehiculele nominalizate la Premiul pentru Inovație trebuie să aibă o masă totală autorizată de peste 3,5 t, să fie avansat din punct de vedere tehnologic și să fie propulsat de un sistem alternativ sau cu un alt tip de combustibil față de cel tradițional. Dacă niciunul dintre aceste criterii nu este îndeplinit, în cursă mai pot intra vehiculele cu soluții avansate de conectivitate – inclusiv condusul semi-autonom sau complet autonom (ori o capacitate de a merge în „pluton“) – sau cele cu servicii de asistență avansate, așa cum este diagnosticarea de la distanță.
Camioanele complet electrice încă nu conving ca urmare a TCO
DAF Trucks a invitat membrii juriului International Truck of the Year la un test drive cu prototipul XF pe Hidrogen gazos la fabrica din Eindhoven, unde este și centrul de cercetare și dezvoltare al producătorului olandez unde a fost testată noua generație de camioane DAF. O ocazie pentru a atrage atenția încă o dată asupra greșelilor pe care le fac politicienii care comandă electrificarea cu orice preț, fără a lua în considerare modul în care atingem electrificarea – cât se poluează pentru producerea masivă a energiei electrice sau cât de poluantă este tehnologia de fabricație a bateriilor electrice.
Potrivit lui Ron Borsboom, director de Dezvoltare DAF „vehiculele complet electrice reprezintă o soluție fezabilă pentru aplicații specifice în care sarcina utilă și kilometrajul zilnic sunt limitate, iar camioanele se pot întoarce regulat la bază pentru încărcare. Deși dezvoltarea tehnologiei bateriilor face progrese semnificative în ceea ce privește densitatea de energie, nu trebuie uitat faptul că acestea sunt încă grele și costisitoare și că o infrastructură publică pentru încărcare încă lipsește. Sigur, companiile private vor investi în stații de încărcare, dar ce mă preocupă este infrastructura din spatele acestor investiții private. Va exista electricitate suficientă pentru a face față nevoilor tuturor? Mă îndoiesc, sincer.”
DAF a insistat întotdeauna asupra ideii că nu există o soluție „unică pentru toți” pe drumul către un viitor durabil. „Pentru aplicațiile urbane vehiculele complet electrice sunt o opțiune bună și, pentru cele care trebuie să funcționeze atât în interiorul, cât și în afara zonelor urbane, tehnologia hibridă este calea realistă de explorat. În prezent, DAF are mai multe asemenea camioane hibride în operare la clienți selectați care le testează, iar răspunsul lor este pozitiv, deoarece tehnologia hibridă oferă ce e mai bun din ambele tehnologii: emisii zero în centrul orașelor, o autonomie mare, precum și flexibilitate maximă datorită motorului diesel modern și eficient.”
Ron Borsboom a continuat: „Motorul diesel a fost o invenție fantastică și este încă un motor excelent, care oferă o eficiență de neegalat, fiabilitate și durabilitate. Mă întristează că opinia publică este împotriva motoarelor diesel, ignorând eforturile imense ale industriei de camioane pentru a face această tehnologie din ce în ce mai curată. Imaginea sa nu este, din nefericire, în linie cu realitatea.”
Directorul de dezvoltare a produselor DAF crede că, pentru a respecta cerințele Pactului Verde European și intenția industriei de camioane de a se abține de la utilizarea combustibililor fosili începând cu 2040, motorul cu ardere internă al viitorului va funcționa cu noi generații de combustibil sau, de exemplu, cu hidrogen. „Nu ar trebui uitat niciodată conceptul de motor cu ardere internă.”
H2 ars sau pilă de combustie?
DAF a făcut teste cu camioane cu pilă de combustie, care folosește H2 lichefiat, obținut prin electroliza apei, dar cu consum de energie, după care gazul obținut se lichefiază printr-un alt consum de energie electrică. Pe lângă ineficiența energetică a producerii hidrogenului și comprimării lui, o altă problemă importantă întâmpinată este răcirea bateriilor, care este absolut necesară pentru motoarele mari de la vehiculele grele. Aerul care vine prin grila radiatorului și care poate constitui o răcire „fără costuri” nu poate fi folosit, din păcate, ci trebuie montate sisteme suplimentare de răcire poziționate în spatele cabinei, ceea ce presupune o soluție scumpă și care adaugă o greutate însemnată la cea a vehiculului.
O opțiune demnă de luat în seamă pentru creșterea cuplului motor este combinarea motorului cu ardere internă pe H2 cu un tren de acționare hibridă (last mile în mod electric și posibilitatea încărcării bateriei la priză).
Pila de combustie întotdeauna necesită sisteme adiționale – precum bateriile sau un motor electric, sistem de răcire – care nu sunt necesare în cazul unui motor ce arde hidrogen. În cazul pilei de combustie, hidrogenul trebuie să aibă o puritate ridicată, la ardere fiind admise însă și impurități.
Un alt dezavantaj al pilei de combustie este faptul că necesită metale rare, care intră în fabricarea bateriilor, și încă nu este clar dacă Pământul are atâtea resurse pentru a face tot transportul electric.
Un proiect finanțat de guvernul olandez
DAF a primit sprijinul financiar al ministerului infrastructurii și mediului din Olanda pentru a derula un proiect care să demonstreze viabilitatea motorului cu combustie internă pe hidrogen. Scopul a fost de a construi un autovehicul cu motor pe hidrogen și de a oferi acces la această tehnologie universităților olandeze tehnice. Proiectul a urmărit stabilirea pașilor următori de dezvoltare a tehnologiei și infrastructurii.
DAF a dezvoltat blocul motor prin modificarea motorului diesel existent și a pistoanelor, adaptate pentru aprinderea prin scânteie. Iar autoritățile olandeze au oferit facilități de testare, proiectarea sistemului de aprindere a hidrogenului (prin partenerul PRINS) și furnizarea de hidrogen. Motorul este similar celui diesel, dar, cu pistoane și cameră de combustie modificate și rapoarte de compresie diferite, injectoarele de diesel au fost înlocuite de rampe de injecție de hidrogen. La acest motor nu se mai face injecția directă a combustibilului, ci o injecție-port, care are unele limitări în ceea ce privește furnizarea cuplului. Ca urmare, pentru generațiile viitoare de camioane pe hidrogen, DAF va reveni la folosirea injecției directe de hidrogen și a unui sistem de aprindere. În cazul injecției port există riscul unei explozii în eșapament și acesta este unul dintre motivele pentru care DAF vrea să introducă injecția directă.
Motorul pe hidrogen a funcționat mai bine pe bancul de lucru, unde a fost obținută o eficiență cu 43% mai mare datorită unor modalități de control adiționale identificate care nu au putut fi accesate pe vehicul în exploatarea reală. Ca atare, următorul proiect se estimează că va obține un cuplu mai bun și o eficiență maximă mai bună în condițiile în care noxele emise de motorul pe hidrogen cu ardere internă sunt cu 90% sub limita Euro 6. Astfel că opțiunea acestei tehnologii este foarte promițătoare.
Lecții învățate
Noua generație de camioane grele DAF, abia lansată, are un layout care permite instalarea acționării pe hidrogen fără modificări majore la șasiu și cabină. Sunt necesare 4 rezervoare de hidrogen, fiecare cu o capacitate de 10 kg de hidrogen la 350 de bar. Totuși, pentru a putea ajunge la autonomia dorită, experții DAF susțin că pe viitor infrastructura trebuie să facă disponibile rezervoare cu hidrogen comprimat la 700 de bar. Integrarea motorului și a cutiei de viteze cu restul vehiculului a fost ușor de realizat.
„Am învățat din acest proiect că arderea lentă a hidrogenului necesită un alt fel de amestec al aerului de ardere decât la motorul diesel. Pe viitor se va trece la injecție directă, va fi nevoie de 4 valve, de bujie și de un punct de injecție. Sistemul de injecție va trebui puțin schimbat pentru a putea livra mai multă putere și mai mult cuplu, iar turbosuflanta trebuie folosită pentru a furniza mai mult aer și energie regenerativă”, a declarat Ron Borsboom.
O altă lecție învățată este că trebuie crescută densitatea de putere pentru a trece la emisii Euro 7, iar ceea ce nu este încă clar pentru Euro 7 este dacă se va folosi uree pentru reducerea noxelor sau hidrogen.
Pentru a ridica nivelul cuplului la modul în care șoferul este obișnuit în cazul unui autovehicul diesel, s-ar putea adăuga un sistem hibrid de propulsie, pentru că există o diferență clară între modul în care funcționează un motor pe hidrogen și unul pe diesel.
De asemenea, pentru a apropia eficiența energetică a vehiculului pe combustie internă de cel cu pilă de combustie, s-ar putea adăuga un sistem de recuperare a energiei la frânare. Iar pentru last mile s-ar putea folosi un sistem electric de propulsie, adăugând astfel și capabilități de alimentare cu energie electrică. Camionul pe hidrogen nu are emisii zero, dar dacă se adaugă un sistem hibrid poate avea zero emisii în oraș și emisii de oxizi de azot foarte mici în afara orașului.
DAF atrage atenția asupra faptului că propulsia pe hidrogen și modul în care hidrogenul se stochează sunt două aspecte diferite și interdependente. Se pare că stocarea hidrogenului, fie că vorbim de H2 gazos sau lichid, devine partea cea mai scumpă a ecuației. În momentul de față nu sunt recipienți care să păstreze hidrogenul la presiuni foarte ridicate, existând riscul evaporării în perioadele mai lungi de parcare.
Oficialii DAF susțin că folosirea hidrogenului nu prezintă pericol de explozie dacă vehiculele sunt parcate în aer liber. Hidrogenul nu are o densitate mai mică decât a aerului, astfel că, dacă se evaporă din rezervoare, se ridică în sus. Pericolul poate apărea atunci când vehiculele sunt parcate în interiorul unei clădiri. În această situație clădirea trebuie să aibă un sistem de ventilare foarte bun.
Alimentarea se face ca în cazul LNG, cu diferența că hidrogenul gazos la presiune ridicată nu este atât de rece precum cel lichefiat. Instalația de alimentare cu hidrogen de pe camion este adaptată pentru presiunea de 700 de bar, însă pentru moment nu este disponibil hidrogen decât la 350 de bar. Rezervoarele sunt construite din fibră de carbon.
