Foto: forbes.com
Hyundai edu vesinikutehnoloogia rakendamisel transpordisektoris
Riigid ja ettevõtted, kes arendavad transpordivahendite jaoks süsinikuneutraalseid lahendusi, aitavad võidelda globaalse soojenemisega. Vesinikku tarbivate kütuselementide tehnoloogia ei ole teadlaste ja inseneride jaoks midagi täiesti uut. NASA kosmoseprogrammides on kasutatud orbitaaljaamade toiteks vesiniku kütuseelemente statsionaarsete elektrigeneraatoritena juba mitu aastakümmet.
Vesinikutehnoloogia koosneb neljast osast – vesiniku tootmine, vesiniku hoiustamine, vesiniku jaotustaristu ja selle kasutamine kütuseelementides. Tehnoloogia pakub inimkonnale silda ületamaks lünka, mis eksisteerib tänapäeval kasutatavate “puhaste” energiatehnoloogiate, nagu tuule- ja päikeseenergia, tuumaenergia, hüdro- ja geotermilise energia ning suure hulga elektrivõrku mitteühendatavate tarbimiskohtade ja tarbijate vahel.
Hyundai Motor Corporation alustas kümmekond aastat tagasi jõupingutusi aitamaks kaasa mootorikütuste paradigma muutmisele fossiilseid mootorikütuseid tarbivatest ja süsinikdioksiidi emiteerivatest jõuallikatest süsinikuneutraalseks, vesinikku tarbivate kütuseelementide tehnoloogiaks. Lõuna-Korea tööstushiiglane on kulutanud vesiniku abil sõitvate kommertsveokite arendamisele ja tootmise ettevalmistamisele miljardeid dollareid. On saanud selgeks, et vesiniku kasutamine raskeveokite liikumapanemiseks ja kaupade vedamiseks võimaldab vähendada drastiliselt süsinikuemissiooni transpordis.
Kütuseelementidest jõuallika ja akudega elektrisõidukite ehituses on palju sarnasusi. Kasutatakse samu elektrimootoreid ja palju muid komponente. Peamiseks erinevuseks on asjaolu, et kui elektriautod kasutavad ainult eelnevalt laetud akude energiat, siis kütuseelementidega sõidukitel toodetakse elektrienergiat ekspluatatsiooni käigus toimuvas elektrokeemilises protsessis täpselt niipalju, kui seda parajasti liikumiseks vajatakse. Kõrvalproduktiks on seejuures veeaur.
Firmas on teoksil suuremahulised uurimus- ja arendustööd vesiniku kütuseelementide kasutamiseks trammide, rongide ja laevade ning linnades inimesi transportivate droonide jõuallikana.
Arendustööde fookuses on kütuseelementidega jõuallikate välja arendamine tootmises olevate raskeveokite, väiksemate veoautode ja kaubikute tarvis. Firma eesmärgiks on arendada 2023. aastaks raskeveokite jaoks välja senistest efektiivsemad, väiksemad ja odavamad kütuseelemendid. Firma kolmanda põlvkonna kütuseelemendi moodulid on võrreldes seni väljaarendatutega 50% odavamad, 30% väiksemad ja võimaldavad saavutada kaks korda suuremat võimsust.
Aastaks 2028 soovitakse pakkuda kõiki kaubikute, veoautode, raskeveokite ja busside mudeleid ka varustatuna vesiniku kütuselementidega. 2030. aastaks loodetakse jõuda vesinikutehnoloogia arendustööde ja tootmisse juurutamisega sedavõrd kaugele, et vesinikkütusega töötavate sõidukite tootmise kulud võrdsustuvad traditsiooniliste jõuallikatega sõidukite tootmiskuludega.
Hyundai poolt saavu
tatud edu kütuseelementide arendamisel on andnud tõuke ka Toyota ja teiste autotootjate vastavateks arendus- ja masstootmise ettevalmistavateks töödeks. Toyota Motor Corporation kavandab alustada kütuseelementide moodulite tootmist USA-s, Kentucky Osariigis Georgetownis 2023. a. Samal aastal alustavad koostöös kütuseelementide tootmist Bosch ja Nikola USA Arizona tehases. General Motors kavandab oma “Hydrotec” kütuseelementide valmistamist raskeveokite tarvis koostöös Hondaga Michigani tehases.
Fotol paremal Hyundai teise põlvkonna ja vasakul kolmanda põlvkonna kütuselementidega jõuallikas. (forbes.com)
Prognoositakse, et vesinikutehnoloogia arenedes tekib vesiniku tootmises ja tarbimisel, ehk vesinikumajanduses 2030. aastaks ainuüksi USA-s juurde ca 700 000 töökohta.
Vesinikkütusele ülemineku teel on vaja ületada ka tõsiseid takistusi. Nimelt muudavad vesinikuga töötava jõuallika suured kütuseelementide plokid ja sõidukite vesinikutagavara mahutavad balloonid vesinikul töötavad mootorsõidukid fossiilkütustel ja elektri abil liikuvatest sõidukitest kallimaks. Ka “rohelise” vesiniku, ehk taastuvate energiaallikate abil ning erinevatest jäätmetest toodetava vesiniku süsinikuemissiooni on vaja oluliselt vähendada.
TrailerDrone ja e-bogie
Samaaegselt kütuseelementidest jõuallikate arendamise ja vesinikuautode tootmisega tegeleb Hyundai ka uute maanteetranspordi tehnoloogiate ja autonoomsete veokite projektidega. Firma teadlased ja insenerid on võtnud omaks visiooni, mille kohaselt ei pea tulevikus ilma juhita ja vesiniku abil liikuvad veokid sarnanema nüüdisaja veduk- ja veoautodega. Puudub vajadus juhikabiini järele, kütuseelementidega jõuallikas on kompaktne ja see võib paikneda madalal veoki esi- ja tagasilla vahel. Hyundai on hakanud nimetama oma uut lähenemist veoühikute transportimisel maanteel TrailerDrone kontseptsiooniks.
Juhiga vedukauto asemel kasutatakse veoühikute transportimiseks üht või kaht autonoomselt liikuvat, kahe silla ja kütuseelementidega jõuallikaga robotalusvankreid (e-bogie). Juhtimissüsteem on paigaldatud nii ees liikuvale kui ka tagumisele robotalusvankrile. Nelja pöörava rattaga alusvankrite kasutamine võimaldab autorongil liikuda ka külgsuunas. See funktsioon pakub vajadusel võimaluse külgneva vaba sõiduraja korral väljuda ummikust või manööverdada vabalt terminalide kitsastes tingimustes.
Alusvankrid teevad omavahel koostööd, mis võimaldab autorongil liikuda probleemideta ka kohtades, kus sama pikkusega tavapärased autorongid hakkama ei saa. Kaks pööravat alusvankrit tagavad autorongile väikese pöörderaadiuse, mis võimaldab läbida probleemideta ka väikseid ringristmikke ja sooritada pööramisi tänavatel, kus sama pikkusega gigalainerite liikumine oleks võimatu.
Transporditavaid veoühikuid nimetavad firma insenerid küll konteineriteks, kuid kuna neid saab asetada seisma jalgadele analoogiliselt vahetuskeredega, võib veoühikuid pidada pigem vahetusfurgoonideks . Konteinereid peab olema võimalik virnastada.
Üks robotvanker suudab vedada „turjal“ üht veoühikut, kaks vankrit aga kokkuühendatult kolme. Kui kaugvedusid tehakse kahe alusvankri ja kolme veoühikuga, siis lühematel distantsidel jaotusvedusid ühe robotvankriga ühe veoühiku kaupa.
Kuna innovaatiline kontseptsioon on alles arendustööde algusjärgus, ei ole autotootja avaldanud selle kohta tehnilisi ja ekspluatatsioonilisi andmeid.
forbes.com materjalide põhjal
seilecs prof.meedia
