Traktor poháněný palivovým článkem

Mimo cen Grand Prix Techagro udělují též redakce našich časopisů ceny vlastní. O systému Claas CEMOS, který ocenila redakce časopisu zemědělec jsme informovali v minulém čísle. Jednu z cen udělil též časopis Mechanizace zemědělství, který uděluje cenu exponátům, jenž se vyznačují použitím nejmodernějších technologií. Ocenění získal traktor New Holland NH2, poháněný palivovým článkem.

Tento koncept představila v loňském roce firma New Holland a traktor s označením NH2 si mohli prohlédnout i návštěvníci na brněnském Techagru. Jde přitom o bezesporu nadčasovou technologii.

Výroba vodíku

Podívejme se nejprve na systém výroby vodíku. Firma New Holland v tomto případě předpokládá koncept nezávislé farmy, která by si vodík vyráběla z obnovitelných zdrojů. Tedy s využitím obnovitelné energie (větrná, sluneční, vodní, bioplyn) získat elektrickou energii, která by se následně použila pro elektrolýzu vody a výrobu vodíku. To je čistý způsob výroby energie , který nijak nezatěžuje životní prostředí. Ale vodík lze získat i přímo z biomasy, protože uhlík spolu s vodíkem jsou základní složkou organických sloučenin. I v tomto případě je však třeba dodat energii pro jeho uvolnění.

Palivový článek

Vodík je pak spalován v palivovém článku. Princip palivového článku byl již několikráte popisován, proto se o jeho funkci zmíním jen stručně. Činnost palivového článku je založena na polopropustné membráně, která od sebe odděluje dvě elektrody z uhlíku s přídavkem platiny. Vodík je přiváděn na anodu, kde na vrstvě katalyzátoru dochází k jeho disociaci na kladné ionty (protony) a elektrony. Protony procházejí skrze polopropustnou membránu, elektrony jsou nuceny procházet externím okruhem a mohou tedy konat užitečnou práci (pohánět elektromotor). Na katodě pak sloučením dvou kladně nabitých vodíkových iontů (protonů), dvou elektronů a atomu kyslíku vzniká voda (vzhledem k provozní teplotě palivového článku obvykle v podobě páry). Na stranu katody je přiváděn čistý kyslík nebo častěji kyslík jako součást vzduchu.

Dobrá účinnost

Palivový článek má tedy nulové emise a produktem čistého spalování je jen vodní pára. A příznivá je také energetická účinnost, která se pohybuje okolo 50 až 60 % což je podstatně více než u vznětového spalovacího motoru (maximálně 40 %). A jelikož vyrobená energie je ve formě elektrického proudu, celý traktor se následně zjednodušuje. A to zejména v oblasti převodového ústrojí. Nejsou třeba žádné PowerShiftové či CVT převodovky. Převodovka, konstrukční celek, který se u klasického traktoru rozhodující měrou podílí na jeho efektivním nasazení, totiž není potřeba vůbec. Vše zvládne elektromotor s nímž lze otáčet v libovolných otáčkách a podle zatížení plynule mění záběrový moment.

Výhody elektromotorů

U New Hollandu NH2 je tak pro pojezdové ústrojí použit pouze jeden elektromotor, který je montován přímo na rozvodovku zadní nápravy z níž je vyveden pohon nápravy přední. Diferenciály, koncové převody tedy zůstávají zachovány, avšak celá převodovka kompletně odpadá. Účinnost moderních elektromotorů dosahuje okolo 90 % , což je srovnatelné s plně mechanicky řazenou převodovkou. Nicméně ve srovnání s klasickou převodovkou jsou otáčky elektromotoru a tedy i pojezdová rychlost měněny zcela plynule.
Jednoduché je pak rovněž řešení pohonu vývodového hřídele. Pro něj je použit druhý elektromotor, který pohání rovněž hydrogenerátor pro tříbodové závěsy a vnější hydraulické okruhy. Vývodový hřídel se tak může otáčet konstantní rychlostí, jakou si řidič nastaví. Stejně tak lze výkon hydrauliky regulovat jednoduše jen s využitím elektromotoru pohonu.

Jednoduchá kabina

A jak je na tom kabina a ovladače? Předně nemusí být nijak zvláště odhlučněná, protože palivový článek je zticha a elektromotory vydávají jen malý hluk (jak to známe třeba z trolejbusu). A ač jde o stoj s nejmodernější technologii, v kabině je rovněž jen málo ovladačů. Zůstává ovládání tříbodového závěsu a vnějších okruhů hydrauliky, ale pro pojezd stačí plynový pedál či tempomaty a řidič se nemusí zabývat tím jak správně nastavit režim jízdy ve vazbě na otáčky a zatížení motoru a převodový poměr. U traktoru na vodíkový pohon je to jedno. I když tak úplně také ne, protože i elektromotor má nejlepší účinnost při určitých otáčkách a odebíraném proudu, ale není to tak zásadní rozdíl jako u spalovacího motoru.
Traktor na vodíkový pohon NH2 má zatím výkon palivových článků na úrovni 106 koní a jeho slabinou je potřeba častého doplňování vodíku do nádrže, která je umístěna na místě , kde je obvykle motor. Jistou nevýhodou tohoto řešení je pak rovněž fakt, že vodík je velmi výbušný, takže při plnění nádrže je třeba dbát zvýšené opatrnosti, na druhou strnu se však ve vzduchu velmi snadno rozptyluje a to díky nízké měrné hmotnosti (na rozdíl třeba od zemního plynu či propan-butanu) což riziko výbuchu snižuje. I proto se uvažuje například o plnění větší nádrže traktoru bioplynem či biolihem, což je bezpečné a z těchto produktů by se následně vyráběl vodík přímo ve vozidle.

Příslib budoucnosti

Palivový článek je jistě vizí budoucnosti s mnoha pozitivními přínosy pro uživatele i životní prostředí. Má to však i řadu problémů. Ty jsou ovšem řešitelné, pokud se k nim upře pozornost firem a zafinancuje se vývoj. Možná budou časem palivové články běžně rozšířené. Ale zatím to tak příliš nevypadá, protože ropy je stále dost a tak firmy nemají důvodu se vývoji alternativních cest příliš věnovat. Nicméně, není od věci mít něco v záloze, tak jak to má firma New Holland.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *