Hydrocar Premier – nowatorska technologia nie tylko dla motoryzacji

Zaprezentowany na Moto Show w Krakowie polski samochód hybrydowy zachwycił fanów motoryzacji. Jak się jednak okazuje, prototyp to jedynie ładna „obudowa” dla nowatorskich technologii polskich naukowców.

– Zastosowana w samochodzie metoda magazynowania wodoru może być z powodzeniem wykorzystana jako źródło energii dla domów jednorodzinnych – mówi w rozmowie z Polskim Przemysłem mjr dr inż. Marek Polański.

Na początku czerwca świat obiegła informacja o Premierze – pierwszym polskim elektrycznym roadsterze z wodorowym magazynem energii. Auto napędzane jest czterema silnikami elektrycznymi BLDC, po jednym na każde koło. Energia do poruszania się pojazdu zmagazynowana jest w dwóch rodzajach akumulatorów oraz w magazynie wodorowym.

Prototyp zbudowany przez naukowców Akademii Górniczo Hutniczej oraz firmę spin-off AGH, Riot Technologies w ramach projektu realizowanego przez Wojskową Akademię Techniczną cieszy się ogromnym zainteresowaniem pasjonatów motoryzacyjnych oraz milionerów, którzy dla samego faktu posiadania tak wyjątkowego samochodu, są w stanie wybudować sobie prywatną stację wodorową. Koordynator projektu, mjr dr inż. Marek Polański z WAT-u podkreśla jednak, że szanse na produkcję seryjną są nikłe.

Prototyp samochodu z założenia nie powstał po to, by wejść do produkcji masowej, lecz po to, by polska technologia magazynowania wodoru dotarła do szerszej grupy ludzi poprzez pokazanie realnych możliwości jej zastosowania. Premier jest więc raczej „obudową” dla drzemiących w nim nowatorskich rozwiązań autorstwa polskich naukowców, które w przyszłości mogą zrewolucjonizować cały przemysł.

Choć sam pomysł napędzania pojazdu wodorem nie jest nowy, to wciąż rozwiązanie to przysparza producentom samochodów wiele problemów. Największy z nich polega na tym, że zbiornik napełniony sprężonym wodorem zajmuje bardzo dużą objętość w stosunku do masy wodoru w nim zgromadzonej.

W Premierze zamiast zbiornika ze sprężonym wodorem wykorzystano butlę z metalicznym proszkiem pochłaniającym wodór jak gąbka. Dzięki temu można zmagazynować więcej wodoru w jednostce objętości niż najlepsze obecnie wysokociśnieniowe zbiorniki. Jednak podczas tankowania wodoru do takiej butli wydziela się bardzo dużo energii cieplnej, będącej efektem reakcji metalicznego proszku z gazem.

Procesu tego nie da się wtedy przyspieszyć, więc przy zbiornikach dużych rozmiarów takie tankowanie może zająć nawet kilkanaście godzin. Jedynym rozwiązaniem problemu jest opracowanie metody efektywnego odprowadzania ciepła. Tak właśnie zrobili naukowcy z WAT-u. W jaki sposób? To już jest tajemnicą uczelni. Autorzy technologii nie chcą zdradzać szczegółów, ponieważ aktualnie rozpatrywany jest wniosek patentowy.

Zapraszamy na wywiad z głównym koordynatorem projektu polskiego hydrocara, mjr. dr inż. Markiem Polańskim z Wojskowej Akademii Technicznej.

Proszę powiedzieć, jak to się właściwie stało, że na bazie nowoczesnej technologii magazynowania wodoru postanowiliście wybudować Państwo samochód? Skąd ten pomysł?

Przez kilka lat prowadziliśmy projekt badawczy nad materiałami do przechowywania wodoru. Projekt z założenia nastawiony był na badania podstawowe ale powoli zmierzał w kierunku zbudowania niewielkiego prototypu, który mógłby demonstrować sposoby praktycznego użycia materiałów, które wytworzyliśmy do generowania energii elektrycznej.

To miał być już z założenia prototyp samochodowy?

Początkowo projekt tego nie zakładał, ale ze względu na to, że został przedłużony o dodatkowe zadania, to w efekcie zaczęło to zmierzać w stronę prototypu samochodowego. Zależało nam na tym, by sposób pokazania tej technologii był zrozumiały dla większości ludzi. Doszliśmy do wniosku, że najlepiej jest zaprezentować zasadę działania naszego wynalazku na przykładzie jakiegoś małego samochodu miejskiego. Tak się złożyło, że na stażach międzynarodowych spotkałem człowieka prowadzącego AGH Racing Team. Zapytałem go więc, czy jest w stanie zorganizować grupę ludzi, którzy byli by w stanie w pół roku zbudować dla nas taką platformę doświadczalną na bazie jakiegoś ogólnodostępnego samochodu. Zespół się znalazł, ale postawił warunek, że budujemy samochód nieprzeciętny, oryginalny i sportowy.

Na czym polega technologia magazynowania wodoru?

Technologia magazynowania wodoru w fazie stałej nie jest niczym nowym. Ludzie nasycają różne proszki metaliczne wodorem już od ponad 40 lat. Takie rozwiązania są stosowane np. w małych akumulatorach wodorkowych, które były popularne, zanim na rynek weszły baterie litowo-jonowe. Sprawdzają się one jednak tylko w małych gabarytach, ponieważ podczas magazynowania większej ilości, materiał w trakcie wodorowania wydziela olbrzymie ilości energii cieplnej.

W małej próbce ciepło to jest rozpraszane w prosty, naturalny sposób do otoczenia. Natomiast zbiornik zawierający 100 kilogramów wodorku magnezu (który jest jednym z materiałów rozważanych w zastosowaniu do magazynowania wodoru) odda megadżule ciepła, mniej więcej tyle ile potrzeba do ogrzania 50 tysięcy filiżanek herbaty.

Jeżeli ciepło nie zostanie odprowadzone, reakcja nie przebiegnie i wodór nie zostanie naładowany do zbiornika. My jednak wiemy jak to obejść w prosty inżynierski sposób, w konsekwencji możemy tankować o wiele razy szybciej. Czas ładowania zależy od rozmiaru zbiornika i od konkretnego rozwiązania, ale można powiedzieć, że jest to około kilkunastu minut. A im większy zbiornik, tym większa efektywność tego sposobu.

Czy ta energia cieplna jest jakoś magazynowana lub wykorzystywana do innych celów?

To jest właśnie skutkiem ubocznym tego projektu. Trochę przez nas zamierzonym. Ciepło wytworzone podczas tankowania raczej nie może być do niczego użyte w samochodzie, choć może być odzyskane na przykład na potrzeby stacji wodorowej. Jeżeli jednak podczas jazdy zaczynamy odbierać wodór ze złoża i produkować z niego prąd elektryczny to złoże robi się zimne, gdyż desorpcja wodoru jest reakcją endotermiczną. W ten sposób można chłodzić kabinę samochodu i silniki elektryczne. Nie zrobiliśmy tego w Premierze, ponieważ to jest roadster, więc mijało się to z celem. Poza tym pół roku to zbyt mało czasu aby myśleć o dodatkowych rozwiązaniach.

Jak bardzo niskie są to temperatury?

To wszystko zależy od warunków dostarczania i odbierania wodoru oraz od materiału jaki się zastosuje. Można dobierać materiał w zależności od np. strefy klimatycznej. Niektóre obecnie komercyjnie dostępne materiały podczas intensywnego oddawania wodoru są w stanie schłodzić się do kilku stopni Celsjusza.

Gdzie jeszcze może się przydać taka technologia magazynowania wodoru?

Koncepcja przechowywania wodoru w materiałach proszkowych to według mnie świetny pomysł na magazynowanie ciepła i energii elektrycznej w domach jednorodzinnych. Liczę na to, że zainteresują się tym inne branże. Do takiej instalacji potrzebny jest wodór zgromadzony w złożu proszkowym oraz ogniwo paliwowe, niezbędne do wytworzenia z niego energii.

Ogniwo o mocy 5 KW jest w stanie zaspokoić potrzeby przeciętego gospodarstwa domowego. Pojemność złoża będzie zależała w zasadzie tylko od ilości metalicznego proszku. Nie ma potrzeby wymiany ogniwa paliwowego, a jedyne co wtedy można dosypywać to proszek w zależności od potrzeb. Z jednej strony możemy więc przechowywać energię elektryczną, z drugiej zaś energię cieplną. Z kolektorów cieplnych można pompować ciepło w złoże, które będzie wtedy oddawało wodór. Wodór może się sprężać na przykład w butli.

Gdy pojawi się potrzeba odzyskania ciepła, wystarczy wodór z butli znowu wpuścić do złoża i ono momentalnie wydziela ciepło, którym można podgrzać np. wodę. A z drugiej strony, jeśli będziemy produkować prąd, to możemy schładzać to złoże i mieć w domu klimatyzację. Ostatecznie, jeśli nie chcemy magazynu używać ciągle, może on służyć jako wysokiej pojemności UPS do zasilania awaryjnego.

Jak Pan myśli, czy taka technologia napędu wodorowego w samochodach może realnie wejść w życie?

To jest możliwe, z tym, że wymaga to infrastruktury wodorowej. Na dzień dzisiejszy, nawet gdyby ktoś postawił sobie prywatną stację wodorową, to cena wodoru jako gazu technicznego jest tak wysoka, że jest to nieopłacalne. Zastosowanie naszego rozwiązania jest w stanie wydłużyć zasięg klasycznego samochodu elektrycznego o kilkanaście do kilkudziesięciu procent, ale koszty związane z instalacją są bardzo wysokie, w granicach 100 tys. zł. Szczerze mówiąc nie jestem wielkim optymistą jeśli o to chodzi. Pokazaliśmy, że da się coś takiego zrobić i że ma to jakiś sens, natomiast teraz to jest już kwestią odwagi kogoś kto by chciał w to wchodzić.

Więc nie zakładają Państwo możliwości masowej produkcji samochodu?

W celu produkcji takiego samochodu już przy budowie prototypu trzeba wziąć pod uwagę takie aspekty jak masowość produkcji każdego z elementów, bezpieczeństwo podzespołów, crashtesty, homologacje, itd. To gigantyczne przedsięwzięcie logistyczne i finansowe. Jeśli ktoś mnie pyta, czy ten samochód wejdzie do produkcji, to odpowiedź może być tylko jedna – jeżeli jest ktoś gotowy zainwestować setki milionów albo miliardy, to oczywiście jesteśmy w stanie wyprodukować samochód seryjny. Technicznie jest to możliwe, ale potrzeba inwestora, który ma najmocniejsze nerwy na świecie i bardzo głęboką kieszeń, żeby to zrobić.

Tego państwu życzymy. Dziękuję za rozmowę.

Dziękuję.