Κινητήρας V8 υδρογόνου από την Yamaha!

Το επόμενο βήμα είναι οι μοτοσυκλέτες
Από τον

Λάζαρο Μαυράκη

17/2/2022

Η συνεργασία μεταξύ Yamaha και Toyota έχεις τις ρίζες της βαθιά μέσα στο χρόνο και το πάντρεμα των τεχνογωσιών μεταξύ των δύο εταιρειών έχει δώσε κατά καιρούς πολλά τεχνολογικά διαμάντια.

Το πιο πρόσφατο πεδίο της συνεργασία τους, ήταν ένας κινητήρας V8 5,0 λίτρων για αυτοκίνητα, ο οποίος τροφοδοτείται αποκλειστικά από υδρογόνο, του οποίου την κατασκευή ανέθεσε η Toyota Motor Corporation στην Yamaha Motor. Εδώ θα πρέπει να σημειώσουμε ότι στην Ιαπωνία, τόσο η Toyota όσο και άλλοι κατασκευαστές συνεργάζονται μεταξύ τους ώστε να διευρύνουν τις επιλογές καυσίμων για κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Ο πρόεδρος της Yamaha, Yoshihiro Hidaka, έδωσε ακριβώς το στίγμα της εταιρείας με τις δηλώσεις του: "Εργαζόμαστε για την επίτευξη ουδέτερου ισοζυγίου άνθρακα έως το 2050. Ταυτόχρονα, η λέξη "Motor" (κινητήρας) υπάρχει στο όνομα της εταιρείας μας και, κατά συνέπεια, έχουμε έντονο πάθος και υψηλό επίπεδο δέσμευσης για τους κινητήρες εσωτερικής καύσης".

Να θυμίσουμε επίσης ότι τον Νοέμβριο του περασμένου έτους, οι πέντε εταιρείες (Kawasaki Heavy Industries, Subaru Corporation, Toyota Motor Corporation, Mazda Motor Corporation και Yamaha Motor) ανακοίνωσαν από κοινού ότι θα ξεκινήσουν συζητήσεις για τη διεξαγωγή συλλογικής έρευνας, για να βρουν πιθανούς τρόπους ώστε να διευρύνουν το εύρος επιλογών καυσίμων για κινητήρες εσωτερικής καύσης σε αναζήτηση ουδέτερου ισοζυγίου άνθρακα.

Ο συγκεκριμένος V8 είναι η το πρώτο προϊόν αυτής της φιλοσοφίας και αποκαλύφθηκε επίσημα στο κοινό. Ο κινητήρας βασίζεται στο πεντάλιτρο κινητήρα του sport κουπέ Lexus RC F, με τροποποιήσεις στα μπεκ ψεκασμού, τις κυλινδροκεφαλές και την πολλαπλή εισαγωγής, μεταξύ άλλων, και αποδίδει έως και 450 ίππους στις 6.800 στροφές με μέγιστη ροπή τα 55kgm στις 3.600 στροφές αντίστοιχα.

"Οι κινητήρες υδρογόνου διαθέτουν δυνατότητα ουδέτερου ισοζυγίου άνθρακα, διατηρώντας ταυτόχρονα ζωντανό το πάθος μας για τον κινητήρα εσωτερικής καύσης", συμπλήρωσε ο κ. Hidaka. "Η συνεργασία με εταιρείες που έχουν διαφορετική εταιρική κουλτούρα και τομείς εξειδίκευσης, καθώς και η αύξηση του αριθμού των συνεργατών μας, είναι ο τρόπος με τον οποίο θέλουμε να δείξουμε τον δρόμο προς το μέλλον".

Η Yamaha ξεκίνησε την ανάπτυξη ενός κινητήρα υδρογόνου για αυτοκίνητα πριν από περίπου πέντε χρόνια. Ο Takeshi Yamada από το Τμήμα Ανάπτυξης Οχημάτων του Κέντρου Τεχνικής Έρευνας και Ανάπτυξης, είναι μέλος της ομάδας που εξέλιξε τον κινητήρα υδρογόνου και άρχισε να διαπιστώνει το εύρος των δυνατοτήτων του κινητήρα καθώς το έργο προχωρούσε.

"Ξεκίνησα να βλέπω ότι οι κινητήρες που χρησιμοποιούν μόνο υδρογόνο για καύσιμο είχαν πραγματικά πολύ διασκεδαστικά και εύχρηστα χαρακτηριστικά απόδοσης", εξηγεί. "Οι κινητήρες υδρογόνου διαθέτουν μια εγγενώς φιλική αίσθηση, κάτι που τους κάνει εύχρηστους ακόμα και χωρίς να καταφεύγουν σε ηλεκτρονικά βοηθήματα οδήγησης. Όλοι όσοι ήρθαν για δοκιμαστική οδήγηση του πρωτότυπου αυτοκινήτου ήταν κάπως επιφυλακτικοί στην αρχή, αλλά όταν τελικά βγήκαν από το αυτοκίνητο είχαν ένα τεράστιο χαμόγελο στα χείλη. Όσο το παρατηρούσα αυτό, άρχισα να πιστεύω ότι υπάρχουν τεράστιες δυνατότητες στα χαρακτηριστικά που είναι μοναδικά στους κινητήρες υδρογόνου αντί να αντιμετωπίζουμε το θέμα απλά ως υποκατάστατο της βενζίνης."

Κάτι ακόμη στο οποίο ο Yamada και η ομάδα προσδίδουν ιδιαίτερη προσοχή κατά τη διαδικασία της εξέλιξης, είναι το λεγόμενο Kanno Seino, δηλαδή οι απολαυστικές επιδόσεις. Ένα παράδειγμα, που δίνει η Yamaha, είναι ο αρμονικός ήχος υψηλής συχνότητας της εξάτμισης που παράγεται από την πολλαπλή εξαγωγής 8-σε-1 του κινητήρα. "Πρόκειται για μια πρόκληση με την οποία μπορούμε να ασχοληθούμε με αφοσίωση ως μηχανικοί. Προσωπικά, θέλω να επιδιώξω όχι μόνο επιδόσεις αλλά και μια νέα γοητεία για τον κινητήρα εσωτερικής καύσης που ο κόσμος δεν έχει δει ακόμα", είπε ο Yamada.

Πρόκειται σίγουρα για ένα πάρα πολύ σημαντικό βήμα σε ό,τι αφορά την συνέχεια των κινητήρων εσωτερικής καύσης, επιβεβαιώνοντας αυτό που λέγαμε εδώ στο ΜΟΤΟ από το 2008, ότι η ηλεκτροκίνηση θα αποτελέσει ουσιαστικά ένα μεταβατικό στάδιο και το μέλλον θα οριστεί από το υδρογόνο, ενώ δεν θα αργήσει πολύ ο καιρός που θα δούμε αυτή την τεχνολογία να εφαρμόζεται και στις μοτοσυκλέτες. Θα είναι μια τεράστια, όχι μόνο τεχνολογική, αλλά και κοινωνική επανάσταση και αλλαγή, καθώς θα αλλάξουν ριζικά τα δεδομένα της ενέργειας και της παραγωγής της, με ό,τι προεκτάσεις συνεπάγεται αυτό στο  ευρύτερο κοινωνικό και πολιτικό πλαίσιο.

Ετικέτες

Πατέντα Kawasaki για τροφοδοσία με υγροποιημένο υδρογόνο - Ο πεντακύλινδρος κινητήρας του H2 HySE

Οι Ιάπωνες επιμένουν πως το υδρογόνο είναι προτιμότερη λύση από τις μπαταρίες
kawasaki h2 hyse
Από τον

Σπύρο Τσαντήλα

27/4/2026

Σε ένα από τα ισχυρότερα αναχώματα στην προτεινόμενη λαίλαπα της βεβιασμένης Ηλεκτροκίνησης εξελίσσεται η χρήση υδρογόνου ως καύσιμο στους κινητήρες εσωτερικής καύσης και οι Ιάπωνες πρωτοπορούν στο θέμα αυτό, έχοντας στήσει εδώ και μερικά χρόνια την κοινοπραξία HySE με συμμετοχή των περισσότερων κατασκευαστών μοτοσυκλετών και αυτοκινήτων της χώρας.

Η Kawasaki είναι μια από τις πιο δραστήριες εταιρείες στον τομέα αυτόν, όσον αφορά στη Μοτοσυκλέτα τουλάχιστον, έχοντας ήδη παρουσιάσει το λειτουργικό πρωτότυπο H2 HySE που έκανε γύρους επίδειξης στις πίστες των Le Mans και Suzuka στα περιθώρια των αγώνων Endurance σε Γαλλία και Ιαπωνία πέρυσι.

kawasaki-h2-hyse

Αυτό το φουτουριστικό πρωτότυπο ωστόσο επιδεικνύει με μια ματιά το μεγαλύτερο πρόβλημα που αντιμετωπίζει η τεχνολογία υδρογόνου: την αποθήκευσή του. Οι γιγάντιες βαλίτσες του H2 HySE είναι απαραίτητες για να φιλοξενήσουν κάμποσα κάνιστρα υδρογόνου υπό πολύ υψηλή πίεση μα, ακόμη κι έτσι, η αυτονομία της μοτοσυκλέτας αυτής φέρεται να είναι ακόμη μη ανταγωνιστική συγκριτικά με μιας βενζινοκίνητης.

Η χρήση αερίου υδρογόνου έχει τα προβλήματά της, γι’ αυτό στο Akashi εξετάζουν ως λύση το υγροποιημένο υδρογόνο, καθώς έτσι θα μπορεί να χωρέσει περισσότερο στη μοτοσυκλέτα. Αυτό ακριβώς είναι και το αντικείμενο της πιο πρόσφατης ευρεσιτεχνίας που κατοχύρωσε η Kawasaki στην Ιαπωνία.

kawasaki-h2-hyse
Η ευρεσιτεχνία της Kawasaki μπορεί να εφαρμοστεί σε διάφορους τύπους κινητήρων, όπως λ.χ. σε έναν V8 που θα μοιάζει με V10

Στο σχέδιο βλέπουμε έναν κινητήρα που μοιάζει πεντακύλινδρος σε σειρά, ωστόσο στην πραγματικότητα είναι τετρακύλινδρος – ως ήταν εξαρχής ο κινητήρας του H2 HySE με τον υπερσυμπιεστή. Μόνο που ο ακριανός κύλινδρος στη δεξιά πλευρά του κινητήρα δεν λειτουργεί όπως οι υπόλοιποι τέσσερεις και αντί να ωθεί τον στρόφαλο, παίρνει κίνηση απ’ αυτόν για να αντλήσει καύσιμο.

Εξηγούμαι αναλυτικότερα, γιατί τα νούμερα που συνοδεύουν την πατέντα της Kawasaki έχουν ιδιαίτερο τεχνικό ενδιαφέρον.

Στα χαρτιά, το υδρογόνο έχει μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα από τη βενζίνη ανά μονάδα μάζας. Αυτό σημαίνει πως ένα κιλό υδρογόνου έχει περίπου τριπλάσια αποθηκευμένη ενέργεια από ένα κιλό βενζίνης. Αν όμως μιλήσουμε για ενέργεια ανά μονάδα όγκου, τότε η κατάσταση αντιστρέφεται ραγδαία, καθώς στον ίδιο όγκο η (υγρή) βενζίνη έχει ασύγκριτα περισσότερη ενέργεια από το (αέριο) υδρογόνο. Ενδεικτικά, αναφέρει πως ακόμη κι αν συμπιέσουμε το υδρογόνο στα 700 bar (πάνω από 10.000 psi), στο ίδιο όγκο η βενζίνη έχει εξαπλάσια ενέργεια αποθηκευμένη.

kawasaki-h2-hyse

Και το πρόβλημα στη μοτοσυκλέτα είναι πως ο δεσμευτικός παράγοντας δεν είναι τόσο το βάρος, όσο ο διαθέσιμος χώρος για αποθήκευση του υδρογόνου, δηλαδή ο όγκος.

Η ιδέα της Kawasaki είναι προφανέστατη: το υγροποιημένο υδρογόνο απαιτεί πολύ μικρότερο όγκο για την αποθήκευσή του, άρα θα μπορούμε να φορτώσουμε μεγαλύτερη ποσότητα στη μοτοσυκλέτα χωρίς να απαιτεί βαλίτσες σε μέγεθος μικρής καλύβας. Μόνο που δεν είναι τόσο απλό το θέμα.

Το υγροποιημένο υδρογόνο έχει τα δικά του προβλήματα. Πρώτον, πρέπει να διατηρείται σε εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία για να μην εξαερωθεί, άρα το δοχείο αποθήκευσής του θα πρέπει να είναι άριστα μονωμένο για να διατηρεί το υδρογόνο σε υγρή φάση.

​ kawasaki h2 hyse
Στο σχέδιο της Kawasaki το υγρό υδρογόνο ψεκάζεται μέσω δύο μπεκ τόσο απευθείας στον θάλαμο καύσης (29) όσο και στην εισαγωγή του αέρα (28)

Μετά προκύπτει ένα θέμα με την πίεση που δεν θα έχουμε πλέον στο δοχείο του. Στα 700 και 1000 bar, μόλις ανοίξει δίοδος στο κύκλωμα τροφοδοσίας το αέριο θα εκτοξευτεί με μεγάλη πίεση. Δεν θα συμβεί το ίδιο με το υγρό όμως, οπότε τώρα χρειαζόμαστε τρόμπες για να δημιουργήσουν την απαιτούμενη πίεση στη γραμμή τροφοδοσίας.

Η προτεινόμενη λύση της Kawasaki στο θέμα είναι ένα δίδυμο από αντλίες, μια παραδοσιακή σαν αυτή που έχουν οι περισσότεροι κινητήρες της αγοράς ήδη για τη βενζίνη και μια δεύτερη την οποία στα σχέδια των Ιαπώνων υποδύεται το πέμπτο πιστόνι στον τετρακύλινδρο κινητήρα. Η Kawasaki λέει πως αυτός ο έξτρα κύλινδρος μπορεί να δημιουργήσει πίεση τουλάχιστον 1500 psi για να οδηγήσει το υγρό υδρογόνο στον θάλαμο καύσης.

Τα παραπάνω προφανώς και δεν λύνουν όλα τα ζητήματα της Υδρογονοκίνησης, αλλά αν μη τι άλλο δείχνουν πως οι Ιάπωνες επιμένουν πολύ ζεστά στο θέμα. Η Kawasaki μάλιστα δείχνει πολύ πρόθυμη να αναλάβει ρόλο πρωτοπόρου, καθώς εκτός από τη μοτοσυκλέτα κι ένα UTV που θα φορέσει τον ίδιο κινητήρα, έχει αναλάβει να εξελίξει ένα πλοίο ειδικά σχεδιασμένο για τη μεταφορά υγροποιημένου υδρογόνου, το οποίο υπολογίζεται να έχει ολοκληρωθεί ως το τέλος του 2026.

​ kawasaki h2 hyse

Αυτή τη στιγμή πάντως δεν είμαστε ακόμη κοντά στο σημείο που το υδρογόνο μπορεί να αντικαταστήσει το πετρέλαιο και τη βενζίνη στις μεταφορές, ειδικά όταν βάλουμε στην εξίσωση και όλους τους χωροταξικούς περιορισμούς που ισχύουν στα δίκυκλα. Πλησιάζουμε όμως και η δουλειά που κάνει η κοινοπραξία HySE βρίσκεται στην πρώτη γραμμή τεχνολογικής καινοτομίας.

Μετά, θα απομένει το πιο δύσκολο βήμα απ’ όλα: το δίκτυο ανεφοδιασμού, το πρόβλημα που πια ξεφεύγει από τον έλεγχο των εργοστασίων και της επιστήμης για να κυλιστεί στη λάσπη πολιτικών και επιχειρηματικών λογικών.