Motory na vodík existovaly už dřív, ale většinou měly nadměrné emise oxidu dusnatého a mizernou účinnost. Inženýři JCB si během covidu prostudovali 76 takových případů a zjistili, že to byly vesměs benzínové motory, následně upravené pro spalování vodíku.

Na základě této rešerše si uvědomili, že vodík má tak odlišné vlastnosti od benzínu a nafty, že zkrátka není možné motor modifikovat dodatečně. Představili si, co by se stalo, kdyby existoval jenom benzín a oni by objevili naftu. Stačilo by jen upravit benzínový motor? Nikoliv, museli by začít od začátku. A stejně tak přistoupili k vodíkovému motoru.

Tým 150 konstruktérů pracoval na vývoji celé tři roky, během kterých vyprodukoval přes 50 prototypů. Výsledný vodíkový motor s označením JCB 448 ABH2 vychází z klasického traktorbagrového dieselu vlastní výroby, ovšem nic není tak, jak by se mohlo zdát. Pojďme se podívat na ty nejzrádnější pasti, se kterými si konstruktéři zdárně poradili.

1. Mix vodíku se vzduchem

První a největší výzvou bylo palivo samotné. Diesel se spaluje pod velkými tlaky za přítomnosti vysokých teplot. Avšak vodík, to je palivo s velmi nízkou hustotou, jehož vznícení se musí řešit jinak. Musel se znovu vyvinout způsob mísení paliva se vzduchem uvnitř směšovací komory tak, aby se zajistil ideální mix vodíku a vzduchu. Při návrhu konstruktéři maximalizovali využití počítačové simulace CAT, což není zkratka pro Caterpillar, ale pro Computer-Aided Technology. Výsledkem je homogenní směs malinkého množství vodíku s velkým množstvím vzduchu. To vše za nízkých teplot a nízkého tlaku.

2. Stlačení vzduchu

Druhou výzvou bylo, jak správně dostat vzduch do motoru. Vzduch má totiž vyšší hustotu než vodíkové palivo samotné. Inženýři tak museli správně navrhnout stlačení vzduchu. K tomu použili upravené turbodmychadlo s variabilní geometrií lopatek Garett GT1749V.

Turbo je nedílnou součástí mnoha běžných motorů, v podstatě ho dnes obsahuje každý moderní motor. Vodíkový motor však potřebuje specifické turbodmychadlo s vysokou rychlostí, které dostane vzduch do motoru rychle, aby došlo k vytvoření skutečně homogenní směsi.

3. Zažehnutí směsi

Třetí věcí k řešení bylo zapalování. Máme nižší teplotu, nižší tlak a potřebujeme, aby vzduch proudil způsobem, který zajistí vytvoření homogenní směsi s vodíkem. A tuto směs potřebujeme zažehnout. Pořád se bavíme o motoru, který je původně vznětový. Tzn., nezbylo nic jiného, než do něj implementovat pečlivě nadimenzované zapalovací svíčky, čímž se z něj stal motor zážehový. 

4. Zvládnutí vodní páry

Máme nějaký vodík, smícháme ho s kyslíkem z ovzduší, směs zapálíme, vodík se spojí s kyslíkem a vznikne voda. Ovšem nejen ta. Vytvoří se též vodní pára, se kterou se musíme v motoru nějak vypořádat. Tato pára je horká, má přibližně 300 °C, což je o hodně víc, než má pára stoupající ze šálku lahodné kávy nebo dobrého čaje. Technici JCB to vyřešili tak, že se spojili se dvěma olejářskými firmami a společně vyvinuli motorový olej, který tuto vlhkost z motoru odvede a zabrání korozi.

Na oko nejviditelnější změnou zůstává to nejjednodušší - zelená barva bloku motoru. Až si tedy budete kupovat svůj příští traktorbagr, teleskopický manipulátor nebo i nákladní automobil (ano, JCB tento motor bude dodávat i pro přestavbu nákladních aut na vodíkový pohon) a pod kapotou uvidíte zelený motor, budete vědět, že máte tankovat vodík. Třeba z cisterny na podvozku JCB Fastrac 4220, která za vámi přijede na stavbu.

-hao-

Foto: Ondřej Hájek