Vokietijos Mainco mieste įsikūręs Fraunhoferio mikrotechnologijų ir mikrosistemų institutas (IMM), bendradarbiaudamas su JAV įmone „First Ammonia Motors“ (FAM), pristatė vidaus degimo variklį, kurio anglies dioksido emisija yra lygi nuliui.
Mokslininkai ir inžinieriai sukonstravo 6,6 litro tūrio aštuonių cilindrų agregatą, kuriame vietoj benzino ar dyzelino naudojamas amoniakas – azoto ir vandenilio junginys.
Gamybos iššūkiai
Amoniako naudojimas vidaus degimo varikliuose nėra nauja koncepcija. Šio azoto ir vandenilio junginio deginimo varikliuose principai žinomi nuo XIX amžiaus.
Antrojo pasaulinio karo metais Belgijoje amoniakas buvo naudojamas autobusams varyti, o aviacijoje jis pasitelktas kaip raketinis kuras eksperimentiniame „North American X-15“ modelyje.
Nors amoniako šilumingumas yra mažesnis nei tradicinių iškastinių degalų, degimo proceso metu nesusidaro suodžiai, todėl neužteršiami variklio komponentai.
Iki šiol pagrindinė kliūtis platesniam šios technologijos pritaikymui buvo brangi ir daug energijos reikalaujanti pramoninė amoniako gamyba, atliekama aukšto slėgio vandenilio ir azoto sintezės būdu (Haberio-Bošo procesas).
Planuojama, kad ateityje gamybos procese bus naudojama atsinaujinančių šaltinių (saulės ir vėjo) energija, o vandenilis bus išgaunamas elektrolizės būdu.
Tai leistų atpiginti amoniako gamybą ir paversti ją ekologiška, pritaikant tuos pačius principus, kurie naudojami gaminant sintetinius degalus.
Techninis sprendimas – krekingas
Lyginant su dyzelinu, amoniako šilumingumas yra maždaug perpus mažesnis, o savaiminio užsiliepsnojimo temperatūra – tris kartus aukštesnė. Dėl šių savybių anksčiau į amoniaku varomus variklius tekdavo papildomai įmaišyti iškastinio kuro, pavyzdžiui, dyzelino ar metanolio.
Bendrovės FAM užsakymu sukurtas variklis šią problemą sprendžia pasitelkdamas krekingo procesą. Jo metu dalis amoniako suskaidoma į mažesnes molekules.
Šiam skaidymui reikalinga energija gaunama iš variklio išskiriamos šiluminės energijos, o prieš pradedant darbą agregatas pašildomas naudojant elektrą. Krekingo metu išsiskyręs vandenilis naudojamas kaip priedas degimo procese. Galutinis rezultatas – išmetimo sistemoje susidaro tik vandens garai ir azotas.
Pasak IMM atstovų, standartinio variklio pritaikymas amoniako deginimui reikalavo tik minimalių modifikacijų, kurios daugiausia buvo susijusios su kuro mišinio paruošimo sistema.
Šiuo metu IMM institutas sukurtą V8 variklį testuoja senesnės kartos „Chevrolet C“ serijos pikape (modelio „Silverado“ pirmtake).
JAV bendrovės FAM skaičiavimais, amoniako bako papildymas degalinėse užtrunka panašiai tiek pat, kiek ir pilant benziną.
Įmonė prognozuoja, kad išpopuliarėjus technologijai ir optimizavus gamybos procesus, amoniako kaina rinkoje susilygins su benzino kainomis, todėl šis kuras galės tapti realia alternatyva tradiciniam iškastiniam kurui bei elektromobilių baterijoms.