U zemljama EU je predviđeno da se od 2035. godine više ne proizvode vozila sa ugrađenim SUS motorima, jer bi se time ostvario cilj da od 2050. godine bude nulta emisija CO2. Očito je da je ovo ogroman izazov kako za proizvođače motora i motornih vozila, tako i za ekonomiju zemalja članica EU.
Nađeno je kompromisno rešenje u vidu korišćenja goriva za pogon SUS motora koja su klimatski neutralna, odnosno, da ne emituju u atmosferu ugljen dioksid (CO2), a proizvode se od obnovljivih izvora energije. Osim drumskih vozila (30% uticaja na efekat staklene bašte), na efekat staklene bašte utiču brodovi (sa 2.5% od ukupne količine emitovanog CO2 u atmosferu), letelice, (sa udelom od 3%), industrijska postrojenja, toplane, termoelektrane itd.
Šta su alternativna goriva?
U prirodi samo dva elementa gore: ugljenik (C) i vodonik (H). Ako se u gorivu nalazi ugljenik, njegovim sagorevanjem, stvaraju se: ugljeni dioksid, ugljen monoksid i ugljovodonici. Ugljen dioksid je glavni “krivac” za efekat staklene bašte. Sve navedeno je postavilo zadatak pred stručnjake da naprave ekološki prihvatljivo gorivo koje ne sadrži ugljenik (C), da se proizvodi korišćenjem energije dobijene iz obnovljivih izvora, da bude lako dostupno i da mu cena bude prihvatljiva za potrošače.
Šta su obnovljivi izvori energije?
Obnovljivi izvori energije predstavljaju polaznu tačku u procesima koji imaju za cilj umanjenje efekta staklene bašte.
U obnovljive izvore energije spadaju:
Glavna karakterstika energije dobijene od obnovljivih izvora je da nije konstantna, nego zavisi od klimatskih uslova i vremenskih uslova, te je potrebno njeno skladištenje ili putem baterija ili hemijskim procesima.
Koja su alternativna goriva?
U alternativna goriva, spadaju:
Električna energija
Pojava prvog vozila na električni pogon (EV) dogodila se polovinom XIX veka, tačnije 1842. godine u Škodskoj.U Njujorku je početkom XX veka, 90% taksi vozila pogonila struja. Međutim, razvoj SUS motora kao i bolje performanse koje su ova vozila imala u odnosu na EV, potisnula su sa puteva EV. Tadašnja EV su imala ograničenu autonomiju kretanja, a pogonile su ih nepunjive baterije.
Do tridesetih godina XX veka, EV su polako pala u zaborav. Sadašnjoj ekspanziji EV je doprinela zaštita okoline, izrada baterija od novih materijala, veća autonomija kretanja, bolja elektro infrastruktura i pristupačnija cena EV (npr. cena baterije se smanjila za 4 puta u odnosu na 2010. godinu). Proizvodnja električne energije koja se koristi za pogon EV mora biti iz obnovljivih izvora (putem vetrogeneratora, fotonaponskih solarnih panela, korišćenjem energije vode).
Vodonik
Vodonik je najlakši hemijski element u univerzumu. Prilikom sagorevanja kao produkt dobija se voda. S tog aspekta, vodonik je idealno ekološko gorivo. Za njegovo korišćenje potrebno je na SUS motorima izvršiti adaptaciju sličnu onoj koja je potrebna pri korišćenju TNG ili CNG. Vodonik se proizvodi rafinacijom metana (95%) ili elektrolizom vode. Najčistija metoda je elektroliza vode uz korišćenje električne energije koja je dobijena iz obnovljivih izvora i naziva se “zeleni vodonik”.
Da bi se vodonik mogao koristiti kao gorivo, mora se komprimovati na visoke pritiske ili zamrzavati na ekstremno niskim temperaturama (tzv. kriogenizacija vodonika). Ako se koristi komprimovan, vodonik se sabija na pritisak od 350 bara (za korišćenje u autobusima ili teretnim vozilima), pa čak do 700-900 bara za upotrebu u putničkim vozilima. Takođe, vodonik ima mnogo pozitivnih svojstava, kao i nekoliko negativnih, čak i opasnih. Jedna od istovremeno pozitivnih i opasnih karakteristika vodonika je njegova hemijska reaktivnost, dok visok nivo propustljivosti takođe predstavlja izazov. «Propustljivost» znači da vodonik može da «prođe» kroz druge materijale kao što je nerđajući čelik. Naučni termin za ovaj proces je „difuzija“.
Materijali koji dolaze u kontakt sa vodonikom moraju da ispunjavaju posebno stroge zahteve. Ova činjenica je ono što proizvođačima rezervoara i regulatora pritiska zadaje jednu od najvećih glavobolja.
Što se tiče primene vodonika u gorivnim ćelijama, vozila na gorivne ćelije ( eng. FCV) nisu budućnost, oni su vozila današnjice. Ova inovativna vozila sa nultom emisijom CO2 imaju autonomnost kretanja od 500 do 600 km po rezervoaru, a gorivo se dopuni za samo tri do pet minuta. Gorivne ćelije pretvaraju hemijsku energiju koja je sadržana u vodoniku direktno u električnu energiju, izbegavaju i međukorak u kome se energija goriva najpre,pretvara u toplotu, koja se, zatim koristi za stvaranje mehaničkog kretanja i konačno električne snage. Pri direktnom pretvaranju energije vodonika u električnu energiju efikasnost iznosi i do 65%, što daje gorivnim ćelijama mogućnost da budu dva puta efikasnije od SUS motora.
Amonijak
Rešenje za smanjenje emisija štetnih gasova sa efektom staklene bašte iz brodova, koji troše ogromne količine goriva lošijeg kvaliteta, mogao bi biti tzv. zeleni amonijak, . Pomorski prevoz sada proizvodi oko 3 % globalne emisije gasova sa efektom staklene bašte. Početni koraci su već učinjeni. MAN, kao veliki svetski prozvođač SUS motora, istražuje nekoliko vrsta goriva i veruje se da će jedna od mogućnosti biti amonijak, uz metanol i biogoriva. Amonijak ima prednost, jer ne sadrži ugljenik, pa se njegovim sagorevanjem u motoru ne stvara ugljen-dioksid. Iako je energetski manje bogat od današnjih brodskih goriva, tekući amonijak energetski je gušći od vodonika, čijim se sagorevanjem, takođe, ne stvaraju štetni gasovi. Amonijak ima i nedostataka – njegovim sagorevanjem mogu nastati zagađujući azotni oksidi, pa auspuh treba očistiti. Ujedno je i otrovan, pa zahteva pažljivo rukovanje i skladištenje.
Za proizvodnju amonijaka potrebni su azotni i gasovi s vodonikom. Vodonik se, inače, u brojnim slučajevima izdvaja iz prirodnog gasa, metana. U procesu se oslobađa ugljenik, što zahteva puno energije. Ipak, pojavljuju se i nove, čistije metode proizvodnje amonijaka. Tako, proizvodnja plavog amonijaka uključuje hvatanje i skladištenje ugljenika, dok obećavajući zeleni amonijak u potpunosti eliminiše upotrebu fosilnih goriva.Sada je ulaganje u proizvodne pogone za proizvodnju zelenog amonijaka izuzetno skupo, tako da bi ukupna ulaganja u proizvodne kapacitete do 2050. godine (do kada je „Međunarodna organizacija za pomorski prevoz“ odlučila da smanji emisiju štetnih gasova za 50% u odnosu na 2008. godinu) , iznosila oko 1.000 milijardi $.
Najnovija vest dolazi i Kine. Tamo su stručnjaci u saradnji sa japanskim proizvođačem TOYOTA napravili prototip motora za drumska vozila, a koji će se pogoniti na amonijak.
Autor:
Ms. ing. Aleksandar Kekić,
Inženjer razvoja, primene i tehničke podrške, ADECO
