Przejdź do treści

Prąd i ciepło z wodoru

Silnik Wankla (zwany rów­nież sil­ni­kiem z ob­ro­towym tło­kiem) znany jest za­pewne tylko osobom, które mają do­mieszkę ben­zyny we krwi. Reszta ogląda się za Mazdą RX-​8, nie wie­dząc, że pod maską tego spor­to­wego sa­mo­chodu pra­cuje nie­wielki, bo ma­jący po­jem­ność za­le­dwie 1300 cm³ silnik o mocy ponad 230 KM.

Po­nieważ to rzadkie auta, naj­ła­twiej spo­tkać je w oko­li­cach stacji ben­zy­no­wych z po­wodu spa­lania znacz­nych ilości pa­liwa. Ten cie­kawy motor po­jawił się pod maską po raz pierwszy w NSU Spider, który za­de­biu­tował w po­czątku lat sześć­dzie­sią­tych ubie­głego stulecia.

Trój­kątny tłok

Spe­cy­fiką sil­nika jest bu­dowa tłoka, któ­rego kształt przy­po­mina trójkąt o wy­pu­kłych bo­kach, który ob­ra­cając się tworzy cztery ko­mory: ssawną, sprę­żania, roz­prę­żania i wy­de­chową. Jeden obrót wału oznacza wy­ko­nanie trzech cy­klów pracy: ssania, sprę­żania, wy­dechu (silnik czte­ro­su­wowy po­trze­buje dwóch ob­rotów wału na wy­ko­nanie jed­nego cyklu). Jego główne za­lety to nie­wielki roz­miar a co za tym idzie, niska masa. Po­nadto składa się z mniej­szej liczby części, co w po­łą­czeniu z prostą kon­strukcją daje wy­soką spraw­ność me­cha­niczną. Wśród wad, obok wspo­mnia­nego wy­so­kiego zu­życia pa­liwa, na­leży wskazać pro­blemy z uszczel­nie­niem tłoka, znaczną emisję gazów oraz utratę ciepła z wy­ni­ka­jącą z kształtu ko­mory spa­lania. Jednak Mazda do­szła do ta­kiej wprawy w pro­dukcji tych jed­no­stek, że w 2003 roku silnik Re­nesis zo­stał wy­róż­niony na­grodą En­gine of The Year. W 2007 roku ja­poński kon­cern przed­stawił model RX-​8 Hy­drogen RE, w którym – po kil­ku­nastu la­tach prac ba­daw­czych – udało się po­łą­czyć dwa spo­soby za­si­lania – pa­liwem i wo­dorem. Kie­rowca mógł prze­łą­czać źródła na­pędu i miał wów­czas do wy­boru 210 KM z ben­zyny lub 109 KM z wo­doru. Za­sięg wy­nosił 549km na ben­zynie i do­dat­kowe 100km na wodorze.

Cho­ciaż w 2011 roku za­prze­stano pro­dukcji mo­delu RX-​8, który był je­dynym se­ryjnym autem z sil­ni­kiem Wankla, prace nad jego roz­wojem nie zo­stały wstrzy­mane. Pro­ble­ma­tyczne oka­zały się normy emisji spalin, które ostatnio oka­zują się waż­niejsze od przy­jem­ności z jazdy.

Ba­dania trwają rów­nież w Polsce

Pro­jekt „Za­si­lanie wo­dorem sil­nika Wankla”, dzięki do­fi­nan­so­waniu z Eu­ro­pej­skiego Fun­duszu Roz­woju Re­gio­nal­nego (Pro­gram Ope­ra­cyjny In­no­wa­cyjna Go­spo­darka) zre­ali­zo­wała Ka­tedra Ter­mo­dy­na­miki, Me­cha­niki Płynów i Na­pędów Lot­ni­czych Po­li­tech­niki Lu­bel­skiej. Jego bu­dżet za­mknął się kwotą niemal dwóch mi­lionów zło­tych, a owocem niemal dwu­let­niej pracy na­ukowców są ob­li­czenia sy­mu­la­cyjne oraz opra­co­wanie pro­to­typu re­duk­tora ci­śnienia oraz wtry­ski­wacza, pro­cedur ste­ro­wania wtry­skiem i za­płonem, opra­co­wanie kon­strukcji ba­daw­czej jed­nostki ste­ru­jącej a także wy­pra­co­wanie kodu sys­temu sterowania.

Przy­datny wodór

Za­letą wo­doru jest jego wy­soka ener­ge­tycz­ność, czyli wy­daj­ność, ale rów­nież do­stęp­ność – jest go wokół nas pod do­stat­kiem. Do­dat­kowo efektem utle­niania wo­doru jest po­wstanie wody, co ma nie­ba­ga­telne zna­czenie w ob­liczu działań wielu pań­stwa zmie­rza­ją­cych do ob­ni­żenia emisji CO₂ do at­mos­fery. Nie­stety roz­wią­zanie to ma rów­nież wady – wodór jest pa­liwem nie­zwykle trudnym do wy­ko­rzy­stania. Jak wy­ja­śnia prof. dr hab. inż. Mi­ro­sław Wen­deker, który kie­rował pro­jektem, efekty pracy lu­bel­skich na­ukowców, można za­sto­sować do pro­dukcji ciepła i energii elek­trycznej. Pro­ble­ma­tyczne jest po­zy­ski­wanie wo­doru, bo­wiem jest on ciągle zbyt drogi. Lu­belscy na­ukowcy za­pro­po­no­wali, stwo­rzony przez siebie, elek­tro­lizer, który pod wpływem prądu stworzy z wody – tlen i wodór. Pro­fesor wy­ja­śnia, że ogrzanie domu o po­wierzchni 150m², pod­grzanie wody oraz wy­two­rzenie po­trzebnej energii elek­trycznej wy­maga ok. 50 ki­lo­wa­to­go­dzin lub spa­lenia 1,5kg wo­doru. To po­zwoli ogrzać nasze domy nie tylko ta­niej, ale rów­nież w sposób mniej szko­dzący śro­do­wisku naturalnemu.

dr Marcin Piechocki

Powiązane materiały: