Kørsel i en 'øko-luksus' bil med brint

I sidste uge var jeg en del af en gruppe journalister, der som de første kørte den produktionsklare BMW Hydrogen 7-bil i Berlin. Dual-fuel-bilen, som kan skifte mellem benzin- og brintforbrænding med et tryk på en knap, er indiskutabelt en bemærkelsesværdig ingeniørpræstation. Og ja, det udsender hovedsageligt vanddamp. Hvis bare tingene var så enkle; hvis bare brint faktisk var praktisk som brændstof.

Den største udfordring for BMW var at konstruere en tank til opbevaring af flydende brint ved –253 °C. Et vakuum og flere lag aluminium og glasfiber sidder mellem to rustfri ståltanklag. Grafikken viser dysen fra en brinttankstation fastgjort til tankens port. (Kredit: BMW)

BMW har produceret prototypebiler med brintforbrænding i flere år. Virksomheden arbejder også på brintbrændselsceller til el-drevne biler, men det fandt ud af, at det ikke kunne få den samme motorkraft, som er mulig, når brinten forbrændes. (Du får en bil, men det er ikke en BMW, snuser Thomas Melcher, chef for motorteknik hos BMW.)

Multimedier

• SLIDESHOW: Se billeder af bilen

Nu udråber BMW en version, der har gennemgået strenge produktudviklingstrin, og som i teorien kunne masseproduceres. I praksis vil virksomheden dog kun lave 100 af bilerne og begynde at leje dem ud næste år til nøje udvalgte og endnu ikke navngivne personer i en massiv global reklameindsats.

BMW kalder det øko-luksus: en bil, som den hævder er miljøvenlig, men har masser af hestekræfter og alt tilbehør. BMW fremstiller indsatsen som et ædelt, banebrydende skub for brintteknologi. Det tilfældigvis også fordobles som en grøn markedsføringsindsats i en tid med voksende bekymring for global opvarmning drevet af afbrænding af fossile brændstoffer.

Da jeg kørte ned ad A-10 autobahn med 200 kilometer i timen, trykkede jeg på en knap på instrumentbrættet, som skiftede bilen fra benzin til brint. Det eneste, jeg lagde mærke til, var lyden: motoren bevægede sig til en højere klynk. Et rødt H2-symbol lyste. Uden noget hikke brændte bilen nu brint i de samme cylindre, som et øjeblik før havde brændt benzin af. Men den massive 12-cylindrede, 6-liters motor yder kun 260 hestekræfter, når den brænder brint. Så BMW-ingeniørerne reducerede benzinforbrændingsydelsen for at give de to brændstoffer sammenlignelig ydeevne. (Normalt yder den 12-cylindrede 400 hestekræfter med benzin.)

Alligevel er virksomheden gået længere end nogen anden i at regulere forbrændingen af ​​brint. For bare tre år siden ville motoren køre i flere minutter og derefter gå i stykker med et stort brag, siger Melcher. Bom. Vi elsker eksplosioner! han griner. Det viste sig, at en lille smule brint siede forbi stemplerne, blandede sig med olie og eksploderede. Det problem blev løst ved at modificere stempelringene for at forhindre lækage. Motorstyringssystemer skulle også modificeres for at håndtere den langt hurtigere forbrænding af brint - det brænder 100 gange hurtigere end benzin - og for at regulere det på en sådan måde, at emissioner af forbrændingsbiprodukter som nitrogenoxider holdes på sporniveauer.

Det var sjovt at køre bilen – men mest fordi den var fra BMW 7-serien. At den brændte brint var ikke bemærkelsesværdig, set fra et kørselssynspunkt. Det, der var i bagagerummet, var langt mere interessant: Fjernelse af et filtpanel afslørede en skinnende brinttank i stål, som var omtrent på størrelse med en ølfad i fuld størrelse og spiste halvdelen af ​​bagagerummets plads.

Denne tank forvirrede BMW-ingeniørerne mere end noget andet. De ville meget gerne vise, at brint kan være den næste benzin - bare en anden væske, du kan putte i tanken. Men brint vil gerne være en gas. For at gøre det til en væske, skal du afkøle det til en frostklar temperatur på -253 °C. Det er ekstremt svært at holde det så koldt i en biltank i en hvilken som helst periode.

Faktisk har ingen løst problemet helt endnu. Hvad BMW gjorde, var at designe en dobbeltvægget rustfri ståltank, der vejede 129 kg. Mellem de to stållag er et vakuum og flere lag isolering designet til at reflektere varmen. BMW kan prale af, at hvis du putter en snebold i tanken, ville den ikke smelte i 13 år. Kom desværre flydende brint i tanken, og det vil begynde at koge i løbet af få timer.

Når brinten bliver gasformig, stiger trykket inde i tanken. På et vist tidspunkt åbner en trykaflastningsventil. En lille smule brintgas lufter ud (ca. 10 til 12 gram i timen), går gennem en katalysator for at omdanne den til vand og forlader bilen gennem et specielt rør i den bagerste kofanger. Hvis du ikke kører bilen, tager det kun 17 timer, før denne udluftning starter. En halvfuld tank vil næsten koge helt af på ni dage.

Hvis tanken på en eller anden måde er beskadiget, og udkogningen sker meget hurtigere, åbner en anden ventil, og rå brint ledes til en port i taget. Da disse brintudslipsprocesser stadig er under udvikling og rejser potentielle sikkerhedsproblemer, insisterer BMW på, at brugerne ikke parkerer bilen i en lukket garage. Virksomheden arbejder på næste generations tanke, der bruger lettere materialer, mens de holder øje med det materialevidenskabelige felt for mulige nye lagringsmetoder, såsom lagring af brint i nano-konstruerede materialer.

Alligevel var det sjovt at parkere på en Total-tankstation uden for Berlin – en af ​​få demonstrations-brintbil-tankstationer i Europa, med flere andre spredt rundt i verden – og fylde den slanke maskine med flydende brint. En opfyldning tager cirka otte minutter. Detailprisen var 8 euro (ca. 10,60 $) for et kilogram brint, som har det omtrentlige energiindhold på en gallon benzin.

Klaus Draeger, en BMW-forskningsleder, foreslår, at brint i dag er, hvor benzin var for 100 år siden. For et århundrede siden, siger han, hvem kunne forestille sig, at der ville være et verdensomfattende netværk af tankstationer? Kun få visionære ville forestille sig, at det ville ske. Mange af BMW-ingeniørerne, der svævede over journalisterne, bemærkede, at radikale infrastrukturændringer ikke er en stor udfordring. Og de har sikkert ret. Jeg har set billeder, der viser, hvordan Berlin så ud for 60 år siden. Det er svært ikke at være enig i, at infrastruktur kan genopbygges fuldstændigt i løbet af årtier.

Men kun hvis det giver mening at gøre det. I dette tilfælde er infrastrukturen ikke det største problem. Brint er det største problem. Du kan ikke bare grave det op af jorden og brænde det. Du skal enten udvinde det fra kulbrintebrændstoffer, hvilket besejrer formålet med ren energi, eller udvinde det fra vandmolekyler ved at anvende elektricitet - hvilket betyder, at du enten brænder det fossile brændstof tilbage på kraftværket eller fjerner den hårdt tiltrængte vedvarende elektricitet fra elnettet.

Når du udvinder brint fra fossile brændstoffer, ender du faktisk med at udlede mere kuldioxid. Faktisk resulterer kørsel i en bil, hvis brint er udvundet af naturgas, i omtrent det dobbelte af de kuldioxidudledninger, der produceres ved at køre en bil, der blot brænder naturgassen direkte. For at udvinding af fossilt brændstof af brint nogensinde skal give mening ud fra et miljømæssigt perspektiv, skal den udskilte kuldioxid sekvestreres under jorden.

Og hvis du bruger elektricitet til at splitte vand, skal du sørge for, at elektriciteten ikke selv kommer fra fossile brændstoffer. Elektriciteten skal komme fra en vedvarende kilde, som vind eller sol. Det er ikke klart, at brintproduktion er den klogeste anvendelse af vedvarende energi, undtagen marginalt: den kan absorbere elektricitet på meget blæsende eller meget solrige dage, når vedvarende kraftværker producerer overskud.

BMW fastholder, at når vi først har fået gennembrud inden for vedvarende forsyning og brintlagring, kan biler baseret på Hydrogen 7-teknologi fylde enhver indkørsel – og måske endda enhver garage. Jeg vil gerne have, at virksomheden har ret. Ideen om en højtydende bil, der i det væsentlige kun udsender vanddamp, er meget tillokkende. Men indtil videre ser Hydrogen 7 ud til at være en bemærkelsesværdig ingeniørpræstation for en fremtid, der måske aldrig kommer.

skjule