Os motores a hidrogênio chegarão mais cedo do que você pensa

Os motores a hidrogênio têm sido objeto de muita especulação e entusiasmo nos últimos anos, e por boas razões. Eles oferecem o potencial de revolucionar a forma como alimentamos os nossos veículos, com zero emissões e uma autonomia muito maior do que os atuais veículos elétricos a bateria (BEV).

No entanto, os motores a hidrogénio ainda estão nos seus estágios iniciais de desenvolvimento e há uma série de desafios que precisam ser superados antes que possam ser amplamente comercializados. Um dos maiores desafios é o custo da produção e armazenamento de hidrogénio. Outro desafio é a falta de uma infraestrutura de reabastecimento para veículos a hidrogénio.

Apesar destes desafios, há um consenso crescente entre os especialistas de que os motores a hidrogénio chegarão mais cedo do que se pensa. Na verdade, vários fabricantes de automóveis já anunciaram planos para lançar veículos movidos a hidrogénio nos próximos anos. Além disso, várias empresas estão fazendo avanços na tecnologia do hidrogênio, uma delas é a AVL.

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O Hydrogen Racing Engine da AVL é um grande passo em frente

Como aponta AVL, o típico motor de combustão interna (ICE) a hidrogênio sofre de números de baixo desempenho devido à combustão pobre, combustão que envolve uma alta relação ar-combustível. Embora a queima pobre possa melhorar a economia de combustível e reduzir as emissões, também leva a uma menor produção de potência, um problema importante para um motor de corrida.

A solução da AVL para este problema é utilizar um sistema de injeção de água junto com seu turboalimentador para moderar a combustão para uma queima mais segura e melhor produção de energia. Seu sistema inteligente de injeção de água PFI aumenta a entrada de água no ar de admissão do motor, impedindo a possibilidade de ignição prematura e reduzindo a relação ar-combustível de uma queima pobre para um nível estequiométrico. Um sistema de turboalimentação Wastegate fornece o ar.

O Hydrogen Racing Engine é competitivo em simulações

O motor de corrida a hidrogênio da AVL alcançou um desempenho impressionante em simulações, desenvolvendo 410 cavalos (302 kW) a 6.500 rpm e 369 libras-pés (500 Nm) totais entre 3.000 e 4.000 rpm de seu 2.0 litros turbo de quatro cilindros. Isto equivale a uma produção específica de mais de 200 cavalos de potência por litro, o que é competitivo com os modernos motores de corrida próximos da produção.

Este desempenho é particularmente impressionante dados os desafios associados aos motores de combustão a hidrogénio. O hidrogénio tem uma gama de inflamabilidade muito mais ampla do que a gasolina, o que pode dificultar o controlo da combustão e evitar a pré-ignição. Além disso, o hidrogénio tem uma densidade de energia mais baixa do que a gasolina, o que significa que um motor a hidrogénio precisa de ser maior ou funcionar a pressões de sobrealimentação mais elevadas para atingir a mesma potência.

Especificações do motor a hidrogênio AVL

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AVL resolve desafios do motor a hidrogênio

Os motores de combustão a hidrogênio têm uma série de vantagens em relação aos motores tradicionais a gasolina e diesel, incluindo emissões zero, alta eficiência e diversidade de combustível. No entanto, também enfrentam uma série de desafios, incluindo uma gama de inflamabilidade mais ampla, menor densidade energética e potencial de pré-ignição.

O sistema de injeção de água e turboalimentação da AVL aborda esses desafios de forma eficaz. O sistema de injeção de água ajuda a resfriar a câmara de combustão e evita a pré-ignição, injetando uma fina névoa de água no ar de admissão. Isto ajuda a absorver o calor e a reduzir a temperatura da câmara de combustão, tornando mais difícil a ignição prematura da mistura hidrogénio-ar.

A injeção de água resfria a câmara de combustão e evita a pré-ignição

O sistema de turboalimentação Wastegate fornece a pressão de reforço necessária para obter alta potência do motor a hidrogênio. O hidrogénio tem uma densidade energética mais baixa do que a gasolina, o que significa que um motor a hidrogénio precisa de ser maior ou funcionar a pressões de sobrealimentação mais elevadas para atingir a mesma potência que um motor a gasolina.

O sistema de turboalimentação da AVL fornece a pressão de reforço necessária para permitir que o motor a hidrogênio atinja alta potência sem aumentar seu deslocamento.

O sistema da AVL demonstrou ser eficaz em simulações

AVLs injeção de água e sistema de turboalimentação demonstrou ser eficaz em simulações, e a empresa está atualmente planejando testar o sistema em um carro de corrida real. Se os testes forem bem sucedidos, poderão abrir caminho para que os motores de combustão de hidrogénio sejam utilizados de forma mais ampla no automobilismo no futuro.

Além de resolver os desafios dos motores de combustão a hidrogênio, o sistema de injeção de água e turboalimentação da AVL também oferece uma série de outros benefícios, incluindo:

• Maior eficiência de combustível: O sistema de injeção de água ajuda a melhorar a eficiência do combustível, reduzindo a necessidade de enriquecimento, que é a injeção de combustível adicional para resfriar a câmara de combustão.
• Emissões reduzidas: O sistema de injeção de água também ajuda a reduzir as emissões, principalmente de óxidos de nitrogênio (NOx).
• Performance melhorada: O sistema de turboalimentação ajuda a melhorar o desempenho, aumentando a quantidade de ar que pode ser fornecida à câmara de combustão. Isto resulta numa combustão mais completa do combustível hidrogénio, o que leva a um aumento de potência e binário.
• Ruído e vibração reduzidos: O sistema de injeção de água ajuda a reduzir ruídos e vibrações, tornando o processo de combustão mais suave e controlado.

No geral, o sistema de injeção de água e turboalimentação da AVL é uma tecnologia promissora que tem potencial para resolver os desafios dos motores de combustão de hidrogênio e melhorar seu desempenho, eficiência e emissões.

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O hidrogênio oferece vantagens para a indústria do automobilismo e muito mais

Embora a combustão do hidrogénio não liberte quaisquer emissões de carbono, ainda liberta óxidos nitrosos (NOx), particularmente a níveis estequiométricos. Os motores de combustão pobre ajudam a reduzir estas emissões, pelo que uma célula de combustível de hidrogénio seria uma forma de proceder mais limpa e com emissões zero. No entanto, a AVL acredita que um motor de combustão a hidrogénio acabará por se revelar mais económico para as equipas de automobilismo devido à adaptação mais simples ao fazer a transição dos ICEs a gasolina.

Além disso, os motores de combustão a hidrogénio ainda têm todo o ruído mecânico e a sensação do automobilismo clássico. Além das vantagens de desempenho, confiabilidade, econômicas e técnicas dos motores de combustão de hidrogênio para aplicações em automobilismo, há também uma série de vantagens para outras aplicações, como veículos pesados, veículos de passageiros e geração de energia estacionária.

• Benefícios ambientais: Os motores de combustão a hidrogénio produzem zero emissões de carbono, o que pode ajudar a reduzir a poluição atmosférica e a mitigar as alterações climáticas.
• Eficiência energética: Os motores de combustão a hidrogénio são mais eficientes do que os motores a gasolina e diesel, o que pode levar a custos de combustível mais baixos e a emissões de gases com efeito de estufa.
• Diversidade de combustível: O hidrogénio pode ser produzido a partir de diversas fontes, incluindo energia renovável, combustíveis fósseis com captura e armazenamento de carbono (CCS) e biomassa. Esta diversidade de combustíveis pode ajudar a reduzir a dependência do petróleo importado e a melhorar a segurança energética.
• Escalabilidade: Os motores de combustão de hidrogênio podem ser dimensionados para uma ampla gama de potências, tornando-os adequados para uma variedade de aplicações.
• Ruído e vibração reduzidos: Os motores de combustão de hidrogênio são mais silenciosos e suaves do que os motores a gasolina e diesel, o que pode melhorar a experiência de direção e reduzir a poluição sonora.
• Manutenção reduzida: Os motores de combustão a hidrogénio têm menos peças móveis do que os motores a gasolina e diesel, o que pode reduzir os custos de manutenção e o tempo de inatividade.
• Vida prolongada: Os motores de combustão a hidrogénio têm potencial para ter uma vida útil mais longa do que os motores a gasolina e diesel, devido à queima mais limpa do combustível hidrogénio.

Especificamente para equipes de automobilismo, os motores de combustão a hidrogênio oferecem as seguintes vantagens:

• Desempenho: Os motores de combustão a hidrogénio podem atingir um desempenho comparável aos motores a gasolina e diesel, tornando-os uma opção viável para competições de automobilismo.
• Confiabilidade: Os motores de combustão de hidrogênio são confiáveis ​​e foram testados em diversas condições, incluindo condições extremas de corrida.
• Custo: Os motores de combustão de hidrogénio são mais económicos do que as células de combustível de hidrogénio, tornando-os uma opção mais atractiva para equipas de automobilismo.
• Ruído e sensação: Os motores de combustão de hidrogênio ainda retêm o ruído mecânico e a sensação do automobilismo clássico, o que é importante para muitos fãs e equipes do automobilismo.

No geral, os motores de combustão a hidrogénio oferecem uma série de vantagens tanto para o automobilismo como para outras aplicações. Os motores de combustão de hidrogénio são limpos, eficientes, escaláveis ​​e fiáveis, o que os torna uma tecnologia promissora para o futuro.

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Os próximos passos para o Hydrogen Racing Engine da AVL

Declaração da diretora de automobilismo da AVL Racetech, Ellen Lohr depois de testar o motor de corrida a hidrogênio demonstra claramente o entusiasmo da empresa com o potencial desta tecnologia. A AVL está empenhada em liderar o desporto motorizado para um futuro sustentável, e o desenvolvimento do motor de corrida a hidrogénio é um passo significativo nessa direção.

Os testes de pista validarão o desempenho e a confiabilidade do Hydrogen Racing Engine

O próximo passo da AVL é testar o motor H2 turbo de 2,0 litros em um carro real na pista de corrida. Este será um passo crítico na validação do desempenho e da confiabilidade do motor em um ambiente real. Os testes terão de avaliar a capacidade do motor de fornecer potência e desempenho consistentes ao longo de uma corrida, bem como a sua durabilidade e fiabilidade sob condições extremas. Se os testes forem bem sucedidos, poderão abrir caminho para que os motores de combustão de hidrogénio sejam utilizados de forma mais ampla no automobilismo no futuro.

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Em conclusão, os motores de combustão a hidrogénio oferecem uma série de vantagens em relação aos motores tradicionais a gasolina e diesel, incluindo benefícios ambientais, eficiência energética, diversidade de combustível, escalabilidade, desempenho, fiabilidade, custo, ruído e vibração, manutenção reduzida e vida útil prolongada. Esses vantagens tornam os motores de combustão de hidrogênio uma tecnologia promissora para uma ampla gama de aplicações, incluindo automobilismo, veículos pesados, veículos de passageiros e geração de energia estacionária.

O recente desenvolvimento de um motor de corrida a hidrogênio pela AVL é um marco significativo no desenvolvimento da tecnologia de motores de combustão a hidrogênio. O motor alcançou desempenho competitivo em simulações e a AVL planeja testá-lo em um carro real na pista em breve. Se os testes forem bem sucedidos, poderão abrir caminho para que os motores de combustão de hidrogénio sejam utilizados de forma mais ampla no automobilismo no futuro.

O desenvolvimento de motores de combustão a hidrogénio ainda está numa fase inicial, mas há um consenso crescente entre os especialistas de que eles chegarão mais cedo do que se pensa. Com as suas muitas vantagens, os motores de combustão a hidrogénio têm o potencial de revolucionar a forma como alimentamos os nossos veículos e outras aplicações.