Vetyauto
Vetyauto tarkoittaa autoa, jossa polttomoottori käyttää vetyä.[1][2] Vaihtoehtoisesti vetyä voi käyttää polttokennon avulla (polttokennoauto), jossa kenno tuottaa sähkövirtaa sähkömoottorissa käyttöä varten.[3]
Vedyn käytöllä polttomoottoriautossa voidaan käyttää ennestään olemassa olevaa teknologiaa, jolloin teknologian kustannukset ovat alhaiset ja auton käytöstä ei tule hiilidioksidipäästöjä.[4][5] Polttomoottoriauton muuttaminen vedylle vaatii erilaiset tankit polttoaineelle. Moottoriin tulee vahvistetut venttiilit ja venttiilien istukat, sekä kaasulle suunniteltu polttoaineen ruiskutus nesteen sijaan.[2] Haittapuolena palaminen tuottaa typpioksidia, jota voidaan vähentää lisäämällä ilmaa seokseen, mutta tämä heikentää hyötysuhdetta ja siten tarvitsee suuremman iskutilavuuden kuin bensiiniä käyttävässä polttomoottorissa.[2] Käyttämällä eri seoksia tarvitun vääntömomentin mukaan sekä kierrättämällä pakokaasua moottorissa voidaan tuotetun typpioksidin määrää vähentää.[6]
Sähköautoon verrattuna vedyn käytöllä saadaan pidempi kantama sekä nopeampi tankkaus ja vetyautossa ei tarvita harvinaisia materiaaleja kuten litiumia.[2] Sähköauton akut koetaan ongelmaksi etäisissä ja haastavissa olosuhteissa, akut ovat kalliita ja ne lisäävät painoa merkittävästi.[6][5] Etenkin raskas kalusto kaivostoiminnassa vaatii paljon energiaa, kalusto on käytössä ympäri vuorokauden ja käyttöolosuhteissa on paljon tärinää, korkeat lämpötilat sekä likaa ilmassa.[5]
Eri ratkaisujen hyötysuhde vaihtelee riippuen siitä, kerrotaanko polttoaineesta renkaaseen mitattua hyötysuhdetta (tank to wheel) vai energian tuotantotavasta renkaaseen mitattuna (well to wheel). Nämä hyötysuhteet ovat vain arvioita ja riippuvat käyttötavasta, jolloin polttomoottoreiden hyötysuhde on parempi korkeamman kuormituksen käyttötavassa ja polttokennot matalan kuormituksen käyttötavassa. Akkukäyttöisissä sähköautoissa ratkaisevaa on sähkön tuotanto- ja siirtotapa.[5]
Eräs ongelma liittyy vedyn kuljettamiseen, koska metalliset säiliöt ovat painavia ja suurin paine rajoittaa paljonko vetyä voi yhdessä säiliössä kuljettaa. Toyota kehittää CFRP-säiliötä (hiilikuituvahvisteista muovia), joka olisi kevyempi ja mahdollistaisi korkeamman paineen.[7]
Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Varhaisen polttomoottorin, joka käytti vedyn ja hapen seosta, kehitti sveitsiläinen François Isaac de Rivaz.[8][5] Vedyn korkean kustannuksen vuoksi käyttö ei edennyt.[5] Saksalainen BMW esitteli 750HL-mallin vuonna 2002, jota seurasi Hydrogen 7 -mallin vuonna 2005. Hydrogen 7 perustui kuuden litran V12-polttomoottorille, joka oli muutettu polttamaan bensiinin lisäksi vetyä. Autoa valmistettiin 100 kappaletta.[2]
Aston Martin ajoi vetykäyttöisellä Rapide S -mallilla Nürburgringin 24 tunnin ajossa vuonna 2013. Alset Global halusi esitellä bensiinimoottorin muuttamista vetykäyttöiseksi ja pelkän tiekäyttöisen demonstraation sijaan valmistaja päätti osallistua sillä kilpailuun "tekniikan rajojen löytämiseksi".[9] Auton moottori kykeni toimimaan pelkällä bensiinillä, pelkällä vedyllä tai näiden yhdistelmällä. Autossa oli neljä hiilikuitutankkia, ja säiliöjärjestelmä oli kehitetty Magna Steyrin kanssa.[10]
Toyotan vetykäyttöinen Corolla Sport oli mukana Super Taikyu -sarjan kilpailussa Fujin 24 tunnin ajossa vuonna 2021, jossa se ajoi koko kilpailun.[11] Toyota esitteli vetykäyttöisen GR Yaris H2 -auton Ypresin rallissa elokuussa 2022.[12] Toyota jatkaa osallistumista Super Taikyu -sarjaan vetykäyttöisellä Corollalla myös vuonna 2023, jolloin auto on muutettu käyttämään nestemäistä vetyä kaasun sijaan. Nestemäisellä vedyllä ajettava matka kasvaa merkittävästi tankillista kohden.[13][14]
Kawasaki esitteli vuonna 2022 vetyä käyttävän Ninja H2 -moottoripyörän, joka käyttää samaa Denson ruiskutusjärjestelmää kuin Toyotan vetykäyttöinen Corolla. Kehityksessä ovat mukana yhteistyössä Kawasaki Heavy Industries, Honda Motor, Suzuki ja Yamaha Motor, sekä Denso ja Toyota.[15]
Le Mansin 24 tunnin ajojen yhteydessä vuonna 2023 Toyota esitteli GR H2 Racing Concept -konseptiauton. ACO suunnittelee vetyautojen luokan tulevan vuonna 2026 24 tunnin kilpailuun sekä FIA World Endurance Championship -sarjaan. Luokan on tarkoitus olla avoin erilaisille teknisille ratkaisuille, joka sisältää vetyä käyttävät polttomoottorit ja polttokennot.[16][17][18][19][20]
Suomessa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Suomessa on vuonna 2023 kaksi vetyautoa. Energia-alan yrityksen omistuksessa on Hyundai Nexo. Toinen Hyundai sijaitsee Woikosken automuseossa Mäntyharjulla. Kumpaakaan ei voi tankata, koska tankkausasemia ei ole. Kaasualan yritys Woikoski rakensi vuonna 2014 kolme vetytankkausasemaa, mutta ne kaikki suljettiin tarpeettomina. Vuoteen 2030 mennessä suunnitellaan rakennettavan kymmenkunta tankkausasemaa. [21]
Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
- ↑ Hydrogen Use In Internal Combustion Engines (PDF) .eere.energy.gov. Viitattu 20.1.2023. (englanniksi)
- ↑ a b c d e Richard Sachek: Toyota’s Hydrogen Combustion Engine Has The Potential To Make EVs Obsolete topspeed.com. 31.12.2022. Viitattu 20.1.2023. (englanniksi)
- ↑ Hydrogen internal combustion engines and hydrogen fuel cells cummins.com. 27.1.2022. Viitattu 20.1.2023. (englanniksi)
- ↑ Cummins: hydrogen ICE to take off from 2024 automotiveworld.com. 10.1.2023. Viitattu 2.2.2023. (englanniksi)
- ↑ a b c d e f Bernd Heid, Christopher Martens, Anna Orthofer: How hydrogen combustion engines can contribute to zero emissions mckinsey.com. 25.6.2021. Viitattu 2.2.2023. (englanniksi)
- ↑ a b Andrew Pearson: Can hydrogen save the internal combustion engine? potterclarkson.com. Viitattu 2.2.2023. (englanniksi)
- ↑ Kawasaki Heavy Industries, Subaru, Toyota, Mazda, and Yamaha Take on Challenge to Expand Options for Producing, Transporting, and Using Fuel Toward Achieving Carbon Neutrality global.toyota. 13.11.2021. Viitattu 12.3.2023. (englanniksi)
- ↑ How do hydrogen engines work? cummins.com. 26.1.2022. Viitattu 20.1.2023. (englanniksi)
- ↑ Mark Tisshaw: Hydrogen-powered Aston Martin - the story behind the racer autocar.co.uk. 25.5.2013. Viitattu 12.6.2023. (englanniksi)
- ↑ Aston Martin Rapide S Hybrid racecar-engineering.com. Viitattu 12.6.2023. (englanniksi)
- ↑ Lawrence Butcher: Toyota successfully completes Fuji 24-hour race with hydrogen engine automotivepowertraintechnologyinternational.com. 28.5.2021. Viitattu 20.1.2023. (englanniksi)
- ↑ Hydrogen Oowered Toyota GR Yaris Debuts in Europe hydrogen-central.com. 22.8.2022. Viitattu 20.1.2023. (englanniksi)
- ↑ Liquid Hydrogen-Powered Corolla to be Absent from Round 1 of the Super Taikyu Series at Suzuka Development to Continue for Fuji 24 Hours Race global.toyota. 18.3.2023. Viitattu 23.3.2023. (englanniksi)
- ↑ Jamie Klein: Toyota's new liquid hydrogen racer completes Fuji 24 Hours motorsport.com. 29.5.2023. Viitattu 30.5.2023. (englanniksi)
- ↑ Kawasaki’s two-wheel hydrogen combustion engine is developed using the same injector as hydrogen Corolla based on Ninja H2-Car Watch japan.postsen.com. Viitattu 12.6.2023. (englanniksi)
- ↑ Toyota takes the wraps off its GR H2 Racing Concept at the 24 Hours of Le Mans 24h-lemans.com. 9.6.2023. Viitattu 12.6.2023. (englanniksi)
- ↑ James Newbold: Toyota concept shows Le Mans hydrogen vision is "in the right direction" autosport.com. 10.6.2023. Viitattu 11.6.2023. (englanniksi)
- ↑ Stephen Lickorish & Gary Watkins: Toyota becomes first WEC manufacturer to develop hydrogen prototype concept autosport.com. 9.6.2023. Viitattu 11.6.2023. (englanniksi)
- ↑ TOYOTA GAZOO Racing Unveils "GR H2 Racing Concept" at Le Mans 24 Hours global.toyota. 9.6.2023. Viitattu 12.6.2023. (englanniksi)
- ↑ Gary Watkins: Le Mans wants hydrogen-only top class by 2030 autosport.com. 27.5.2023. Viitattu 11.6.2023. (englanniksi)
- ↑ Autot | Vikke Saarelainen hankki auton, jota ei voi tankata Suomessa Helsingin Sanomat. 2.7.2023. Viitattu 2.7.2023.