Am rămas realmente surprins când am aflat din mass media că undeva în România chipurile s-a construit prima maşină de serie care funcţionează cu hidrogen. În condiţiile în care se investesc zeci de miliarde de dolari în propulsia pe hidrogen, un domeniu într-un stadiu incipient, știrea „Lupului Dacic Electric” evident că mi-a indus imediat dubii. Mai ales că subiectul a fost departe de o prezentare profesionistă, cam pe oriunde l-am găsit.
Asa că iată-mă în drum spre ICSI Rm. Vâlcea pentru a înţelege mai exact despre ce este vorba. Astfel am descoperit un proiect de cercetare foarte serios, cu o miză care multora li se va părea SF: schimbarea fundamentală a sistemului energetic.
Institutul de Criogenie şi Separări Izotopice Rm. Vâlcea este „ascuns” în spatele unei uzine monstruoase și care parcă stă să se dărâme. Aşa încât surpriza a fost cu atât mai mare odată ajuns într-un complex cu niște clădiri moderne, fără nicio legătură cu peisajul antic al Oltchimului. Adică noul proiect CRYO-HY, un adevărat „univers a tot ceea ce înseamnă noile tehnologii bazate pe utilizarea hidrogenului”, conform managerului Mihai Varlam.
Discuția despre principiile revoluţionării lumii în care trăim prin înlocuirea combustibililor fosili cu tehnologii fuel-cell ar putea ocupa paginile unui roman foileton. Însă nu acesta este obiectivul acestui material, ci de a ne lămuri în privinţa „lupului” pe care eram hotărât să îl „vânez” în mod deontologic. Deci nu ar trebui să vă mire că, faţă de ce puteţi citi pe internet despre mașina celor de la ICSI, realitatea are mai mult legătură cu… bancurile cu radio Erevan.
Pe scurt: nu e vorba despre „Lupul Dacic Electric”, ci despre „WolfHy” – unde „Hy” vine de la hidrogen, iar „Wolf” de la firma e-Wolf; nu e vorba de o maşină construită de români, ci de una japoneză convertită în electrică de o firmă germană (adică e-Wolf) și pe care românii au adaptat tehnologii fuel-cell; în sfârșit, nu e vorba de o mașină de serie, ci de un vehicul experimental, pe care specialiştii de la ICSI Rm.Vâlcea testează idei proprii, pe care le concep în noul centru CRYO-HY.
Cu alte cuvinte, „WolfHy” nu e un pericol iminent pentru noile maşini de serie fuel-cell Toyota Mirai sau Honda Clarity. Pentru România, însă, „WolfHy” reprezintă un pas extraordinar în direcţia demonstrării viabilităţii tehnologiilor de tip fuel-cell, dar și a capacităţii cercetătorilor români de a rivaliza, în materie de inovaţie și descoperiri, cu cei din economiile mult mai dezvoltate, care au la dispoziţie resurse de zeci sau sute de ori mai generoase.
Ok, e cazul să ne concentrăm asupra vehiculului propriu-zis, pe care mi l-a prezentat cu lux de amănunte inginerul Adrian Enache. La prima vedere, WolfHy pare doar o „dubă” colantată în stil copilăresc, „povestea” de pe caroserie referindu-se în mod clar la energii regenerabile. Adică primul indiciu că maşina beneficiază de un sistem de propulsie cu emisii zero: un motor electric alimentat de la baterii.
Inițial, am crezut că e vorba de modelul de serie Nissan e-NV200, aşa că am rămas foarte surprins când am constatat că, de fapt, era un model convențional NV200, dar convertit în maşină electrică. De ce să vrei să faci modificarea în maşină electrică a unei versiuni convenționale din moment ce producătorul are în ofertă versiunea electrică a acelui model
„Aveam nevoie de o maşină spațioasă, cu propulsie electrică, dar şi cu nişte specificații proprii, care să permită adaptarea soluțiilor noastre fuel-cell” m-a lămurit Adrian Enache. „Putea fi orice alt vehicul utilitar, convertirea lui trebuia să respecte aceleaşi specificații de care aveam noi nevoie“.
Pe de o parte, să conceapă o maşină dela zero ar fi însemnat o cheltuială imensă nejustificată pentru ICSI. Pe de altă parte, vehiculul în sine trebuia să reprezinte o bază versatilă, care să permită transformări şi modificări cât mai uşoare în etapele de dezvoltare şi cercetare ale proiectului avut în vedere. Nu în ultimul rând, nu dezvoltarea propulsiei electrice e în prim plan, ci a propulsiei bazate pe tehnologii fuel-cell.
lar aici ajungem la esența lui „WolfHy”: reprezintă, de fapt, etapa 1.0 a ideii generale de sistem de propulsie fuel-cell. Acum, această primă versiune a maşinii foloseşte baterii litiu-ion pentru a alimenta motorul electric al maşinii (ceea ce îi conferă o autonomie teoretică de circa 150 km). lar sistemul fuel-cell funcţionează ca sistem „range extender” – adică produce o cantitate suplimentară de energie, care aproape dublează autonomia maximă a maşinii.
Totuşi, fanii maşinilor electrice nu e cazul să se bucure, deoarece, în stadiul actual, acest sistem fuel-cell nu e conceput pentru a diminua temerile de tip „range anxiety”. lar fanii maşinilor utilitare vor fi nedumeriți să afle că toți cei 4 metri cubi ai spațiului de marfă din acest laborator mobil sunt ocupați de componentele sistemului fuel-cell.
Şi atunci, care este sensul lui „WolfHy”? Repet: se doreşte un laborator mobil, prin care se testează viabilitatea tehnologiei fuel-cell şi fiabilitatea componentelor acesteia, asigurând analiza şi înțelegerea funcționării diverselor idei în materie de control şi eficiență a producerii energiei din hidrogen. Totul pentru ca, în următorii paşi, să se poată obține un sistem mai compact, dar şi mai performant.
De altfel, obiectivul pentru 2018 este realizarea versiunii 2.0 a lui „WolfHy”, în care sistemul fuel cell să devină sursa principală de curent pentru motorul electric, bateriile urmând a avea un rol secundar. Practic, cei de la ICSI se gândesc la modificări tehnice inedite.
În primul rând, motorul electric de acum ar urma să fie înlocuit cu, atenție, motoare electrice plasate în roți. Ceea ce ar elibera spațiul de sub capotă, unde ar putea fi plasată o nouă versiune a actualului sistem fuel cell, optimizată atât din punct de vedere dimensional, dar şi constructiv.
Aici trebuie menționat că laboratoarele ICSI sunt dotate cu aparatură și utilaje ultramoderne, în unele cazuri unice în Europa de Sud-Est. lnvertoarele pot fi micşorate şi plasate sub scaune, iar la bateria de 12V se poate renunța, managementul pilei de combustie putând fi integrat cu bateriile litiu-ion.
Marele rezervor de hidrogen ar urma să fie înlocuit de rezervoare mai mici şi care ar putea fi plasate ergonomic şi sigur în podeaua maşinii. Asta în timp ce numărul de baterii necesare s-ar micşora semnificativ. Dacă acum motorul electric, bateriile litiu-ion şi componentele sistemului fuel-cell dezvoltat de ICSI presupun o masă mai mare cu 500 kg a maşinii, „WolfHy” 2.0 ar putea însemna o scădere de cel puțin 50% a acestei mase suplimentare. În condițiile în care spațiul util ar creşte cu peste 50- 60%. Vorbim de nişte evoluții considerabile, ba chiar de invidiat din perspectiva unor constructori auto cu resurse mult mai mari.
Pe de altă parte, se lucrează și la găsirea unor soluții cât mai eficiente pentru contracararea unor minusuri ale tehnologiei fuel-cell – de exemplu, apa rezultată în urma reacțiilor din pila de combustie (care acum se scurge pe şosea printr-un tub de sub podea) poate fi utilizată în sistemul de răcire al pilei, vaporizându-se datorită căldurii. lar costurile ridicate ale unei pile (pe care cei mai mulți le pun doar pe seama platinei necesare în construcția plăcilor pilei) pot fi scăzute prin noi materiale sau optimizarea proceselor de fabricare și asamblare.
Componentele principale ale sistemului fuel-cell dezvoltat de ICSI pe „WolfHy”
1. Rezervor de hidrogen. Este realizat din fibră de carbon cu trasor din aluminiu, având un grad mare de siguranţă (rezistă până la presiuni de 350 bar, iar sistemul supapelor de siguranţă împiedică explozia). În cazul maşinii experimentale, acest rezervor este umplut cu hidrogen la o presiune de numai 170 bar pentru a produce energie, care poate creşte autonomia maşinii cu 120-150 km. În versiunea 2.0 a vehiculului „WolfHy” se va testa înlocuirea acestui rezervor voluminos cu unele mai mici şi care pot fi integrate mai ergonomic în structura maşinii.
2. Pilă de combustie. Sistemul fuel-cell are o putere de 12,5 kW, fiind conceput ca un modul de sine stătător (un „black box” relativ compact). Modul de lucru al plăcilor bipolare: pe o parte circulă hidrogenul (care vine printr-o conductă de la rezervor), pe cealaltă parte circulă oxigenul (din aerul înconjurător), iar acţiunea chimică duce la produ- cerea de curent electric, respectiv apă. Pentru versiunea 2.0 a vehiculului „WolfHy” se analizează posibilitatea plasării „cutiei” fuel-cell în compartimentul motor al mașinii.
3. Ventilatoare aer. Acestea au rolul de a introduce suficient oxigen în sistemul de aer al pilei de combustie. S-a preferat poziţionarea acestor ventilatoare în spate, deoarece, în traficul urban, de pildă, există un risc mare de a se absorbi aer poluat, de la gazele de eșapament ale celorlalte vehicule – diverşi compuşi, cum ar fi SO2, influenţează pila de
combustie, reducându-i randamentul sau chiar afectând unele componente.4. Filtru de deionizare. Apa din sistemul de răcire a pilei de combustie necesită un filtru de deionizare, deoarece ionii metalici influenţează procesele din plăcile bipolare.
5. Sistemul electric. „WolfHy” dispune de trei invertoare, care ridică la 700V tensiunea pentru încărcarea bateriilor litiu-ion ale maşinii. De asemenea, este prevăzut şi un tablou electric, precum şi o baterie de 12V, pentru managementul pilei de combustibil (o soluţie mai simplistă decât utilizarea bateriilor maşinii şi modificarea sistemului de management al acestora). Nu în ultimul rând, există şi prize, de 220V și 380V, pila de combustie putând asigura curentul necesar pentru funcţionarea altor consumatori (practic, maşina poate fi utilizată ca generator de curent electric).
Nu vã aşteptaţi, însă, ca din 2018 să puteți cumpăra un astfel de „WolfHy” 2.0… Obiectivul ICSI nu este acela de a realiza un vehicul pe care să-l comercializeze, ci de a dezvolta inova’ii în domeniul fuel-cell, care să permit[ replicarea la altă scară. Fie că vorbim de utilitare mai mici (cum sunt de exemplu Dacia Dokker sau modele pick-up), fie că aducem în discuție vehicule grele (tiruri şi camioane ori autobuze şi autocare), sectorul transporturilor are un potențial uriaş de adaptare la tehnologia fuel-cell.
Spre exemplu, convertirea unui tir la propulsia electrică pe baterii ridică multe probleme: e nevoie de multe baterii, care necesită mult spațiu şi mulți bani, în condițiile în care masa mare suplimentară reduce autonomia, iar spațiul util pentru marfă devine prea redus. Prin comparație, adaptarea unui sistem fuel-cell cu hidrogen promite sã fie mult mai avantajoasă. Cum presiunea reducerii poluării în transporturi este deja foarte mare, devine clară miza lui „WolfHy”.
„WolfHy” este doar o mică parte a muncii depuse în cadrul ICSI, institut implicat într- un proiect european mult mai amplu, axat pe popularizarea tehnologiilor fuel-cell. Foarte interesant de menţionat este că la ICSI există laboratoare foarte avansate dedicate şi cercetării tehnologiilor bateriilor litiu-ion, precum şi a altor tipuri de baterii.
Filosofia celor de la ICSI e simplă: nu e cazul unei polemici aprinse „baterii vs. fuel-cell”,
deoarece aceste două soluţii nu prea se exclud, ci merg mână în mână. E deja clar că motoarele electrice sunt cea mai bună alternativă la motoarele convenționale, iar furnizarea curentului electric este optimă doar printr-o combinaţie inteligentă între baterii şi fuel-cell.
lar în sprijinul acestei afirmaţii vin şi alte direcţii de cercetare din cadrul ICSI, cum ar fi producerea nepoluantă a hidrogenului sau soluţii de stocare de tip CHP (Combined Heat&Power). Lucruri care demonstrează din plin avantajele hidrogenului: faptul că poate fi produs din orice formă de energie, poate fi stocat pe termen lung şi în orice cantitate şi poate fi reconvertit în energie electrică direct la consumator.
În plus, scalabilitatea tehnologiei fuel-cell este remarcabilă: se poate merge de la sisteme cât un cub de zahăr, pentru laptopuri sau aparate foto, până la soluţii dedicate reţelelor naţionale, în care surplusul de energie, obţinut din surse regenerabile, poate fi stocat sub formă de hidrogen, soluţie mult mai convenabilă, din multe puncte de vedere decât cele actuale – cum ar fi lacurile de acumulare cu rol de „acumulatori”, diversele tipuri de „mega-baterii”, soluţii foarte scumpe de stocare a energiei la nivel de GW, ori centrale pe gaz sau chiar pe cărbuni, al căror nivel de poluare a devenit inacceptabil.
Asadar, „WolfHy” nu este doar o mașină care utilizează hidrogen. Ci poate fi considerat motorul unui proiect de anvergură, care pur si simplu ne va schimba modul de viaţă. Şi, odată cu asta, și modul de gândire şi de percepţie a interacţiunii cu mediul înconjurător. Dar despre ce surprize ne mai rezervă ICSI vom vorbi cu alte ocazii.
