Πριν από δύο χρόνια η γνωστή εταιρία σκαπτικών και γεωργικών μηχανημάτων JCB, έθεσε την πρόκληση ότι θα έπρεπε να κατασκευάσει κινητήρες υδρογόνου για τον κατασκευαστικό κλάδο και τη γεωργία. Γιατί υδρογόνο και όχι ηλεκτρικά; Οι μπαταρίες δεν είναι πρακτικές για μηχανήματα που λειτουργούν σε απομακρυσμένες και πολλές φορές δύσβατες τοποθεσίες, όπως φορτωτές και εκσκαφείς. Οι μπαταρίες θα ζύγιζαν πάρα πολύ, θα κόστιζαν πάρα πολύ, δεν θα υπήρχε αρκετός χρόνος για τη φόρτισή τους (ακόμα κι αν υπήρχε υποδομή φόρτισης στο σημείο) με αποτέλεσμα να μην είναι λειτουργικοί και παραγωγικοί.
Δύο χρόνια αργότερα, η JCB έχει κινητήρες υδρογόνου που λειτουργούν με τον υπάρχοντα εξοπλισμό που κατασκευάζει. Μια λύση που παρέχει ισχύ με τον ίδιο τρόπο όπως οι συμβατικοί κινητήρες, αλλά χωρίς κανένα από τα ορυκτά καύσιμα «… καθημερινά αποδεικνύουμε ότι το υδρογόνο λειτουργεί, ότι είναι ένα καθαρό, ανανεώσιμο και μεταφερόμενο καύσιμο…».
Η ομάδα που ανέπτυξε τον κινητήρα καύσης υδρογόνου της JCB, που παρουσιάστηκε στο κοινό για πρώτη φορά στο ConExpo/Con-Agg 2023, αρχικά δεν ήταν σίγουρη εάν η τεχνολογία αυτή θα λειτουργούσε μετά από μια σειρά προηγούμενων ερευνητικών έργων που απέτυχαν στους στόχους τους (σύμφωνα με τον επικεφαλής καινοτομίας και ανάπτυξης, Tim Burnhope). Η επένδυση ξεπέρασε το ποσό των 120.000.000 $ και η JCB στις αρχές του τρέχοντος έτους αποκάλυψε τον νέο της κινητήρα, έχοντας δοκιμάσει μια έκδοση 4,8 λίτρων που παράγει 70 kW σε φορτωτή εκσκαφέα. Σε ένα αποκλειστικό podcast, ο Burnhope είπε: «Αυτή είναι μια θεαματική λύση για τον κόσμο να φτάσει στο καθαρό μηδέν πολύ πιο γρήγορα, χωρίς να βασίζεται σε πολύτιμα μέταλλα και υψηλό κόστος και σε μια νέα αλυσίδα εφοδιασμού που μπορεί να μην φτάσουμε ποτέ».».
Η JCB συνεργάστηκε με το Πανεπιστήμιο του Άαχεν στη Γερμανία για να αναπτύξει ένα σχέδιο για τον κινητήρα. Μελέτησαν 76 εργασίες, κυρίως από πανεπιστήμια και κορυφαίες εταιρείες, οι οποίες δεν κατάφεραν να βρουν ένα επιτυχημένο αποτέλεσμα. Η JCB είδε ότι στις περισσότερες περιπτώσεις είχαν πάρει έναν κινητήρα ανάφλεξης με σπινθήρα και προσπάθησαν να βάλουν υδρογόνο σε αυτόν. Το βασικό πρόβλημα ήταν στην καύση, το μίγμα ήταν πολύ πλούσιο, η πίεση αρκετά υψηλή πίεση και κατά συνέπεια υψηλή και η θερμοκρασία που αναπτυσσόταν. Πολλές από αυτές τις μελέτες διεξήχθησαν σε πανεπιστήμια και δεν είχαν τους πόρους να επανασχεδιάσουν τον κινητήρα. Ένα άλλο κομμάτι του παζλ που δυσκόλευε τη χρήση φτωχού μίγματος ήταν πώς στη δεκαετία του '90, όταν και πραγματοποιήθηκαν αρκετές από αυτές τις μελέτες, οι υπερσυμπιεστές δεν ήταν τόσο εξελιγμένοι όσο τώρα. Ταυτόχρονα με την πρόοδο των υπολογιστών και της ηλεκτρονικής, οι συνθήκες πλέον επέτρεπαν για δημιουργία εικονικών σχέδιων, μοντελοποίηση και μηχανικές δοκιμές σε εργαστήριο.
«Πήραμε τα 76 έγγραφα και βρήκαμε 11 βασικές αιτίες που έπρεπε να διορθώσουμε. Επιλέξαμε να αναπτύξουμε έναν κινητήρα 4,8 λίτρων 70 kW επειδή η πλειοψηφία των κινητήρων της κυμαίνονται από 55-75 kW. Αυτό που θέλαμε να κάνουμε ήταν να βεβαιωθούμε ότι είχαμε μια πρακτική λύση για τα περισσότερα προϊόντα που πουλάμε στη γκάμα μας», πρόσθεσε ο η Burnhope. «Διαβάσαμε πολλά από αυτά τα έγγραφα που υποστήριζαν ότι δεν μπορούμε να έχουμε την ίδια ροπή (χαμηλά) με κινητήρα καύσης υδρογόνου. Μερικοί από αυτούς είπαν ότι δεν θα ήταν τόσο αποτελεσματικό. Άλλοι ότι τα turbo δεν ήταν ακόμα έτοιμα για να ταιριάζουν. Κάναμε πολύ σαφές στην ομάδα σχεδιασμού μας να μην ακούσει κανένα από αυτά τα έγγραφα, τα χαρτιά δεν θα έκαναν τους κινητήρες να λειτουργήσουν».
Σε αυτό το κλίμα, η JCB παρουσίασε έναν 4κύλινδρο κινητήρα υδρογόνου με χωρητικότητα 4,8 λίτρων, σχεδιασμένο κυρίως για οχήματα βαρέου τύπου και ειδικότερα για γεωργικά και κατασκευαστικά μηχανήματα. Με μία ομάδα 150 μηχανικών δημιούργησε 50 πρωτότυπα αυτού του νέου κινητήρα στο εργοστάσιο της στο Ηνωμένο Βασίλειο. Ο συγκεκριμένος κινητήρας καταναλώνει υδρογόνο, παρουσιάζοντας έναν εναλλακτικό τρόπο χρήσης του σε σχέση με αυτά που έχουμε συνηθίσει από την αυτοκινητοβιομηχανία, καθώς δεν κάνει χρήση ηλεκτροκινητήρων με κυψέλες υδρογόνου που μετατρέπουν το υδρογόνο σε ηλεκτρική ενέργεια. Σύμφωνα με την εταιρεία, μεταξύ των λόγων που έγινε η επιλογή καύσης του υδρογόνου στους κινητήρες, αντί για τις κυψέλες, είναι η απλότητα των κινητήρων εσωτερικής καύσης, η ευκολία και το κόστος μετατροπής των οχημάτων. Η JCB ανακοίνωσε ότι έχει ήδη μετατρέψει ένα φορτηγό της Mercedes-Benz να καταναλώνει υδρογόνο, με τις μηχανικές εργασίες να διαρκούν λίγες μόνο μέρες. Με αυτό τον τρόπο ανοίγει την πόρτα στην παραγωγή, όχι μόνο κινητήρων και οχημάτων μηδενικών ρύπων με καύση υδρογόνου, αλλά και στην μετατροπή των υπαρχόντων.
Από την άλλη, το υδρογόνο απαιτεί, μεταξύ άλλων, και υποδομές παραγωγής και μεταφοράς που επί του παρόντος δεν έχουν αναπτυχθεί πλήρως. Αναμένεται όμως τα επόμενα χρόνια να υπάρξει μεγάλη ζήτηση στο υδρογόνο, που θα παράγεται κυρίως από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και θα ευνοεί την ανάπτυξη «οικοσυστημάτων» υδρογόνου για την σωστή παραγωγή και διανομή του. Τέλος, η JCB ανακοίνωσε ότι έχει καλύψει τις ανάγκες των οχημάτων της για ανεφοδιασμό υδρογόνου, εξελίσσοντας μια δεξαμενή που μπορεί να τοποθετηθεί σε κάποιο τρακτέρ ή ρυμουλκούμενο για να μεταφέρει έως και 16 γεμάτες δεξαμενές υδρογόνου για την λειτουργία οχημάτων που αφορούν τη γεωργία και τον κατασκευαστικό κλάδο.
«Οι κινητήρες καύσης υδρογόνου θα μπορούσαν να επιτρέψουν στα εργοτάξια να μηδενίσουν πιο γρήγορα το αποτύπωμα τους, χωρίς να βασίζονται στα πολύτιμα μέταλλα που χρησιμοποιούνται στις ηλεκτρικές μηχανές και με πιο προσιτό κόστος. Οι άνθρωποι υιοθετούν την τεχνολογία όταν είναι προσιτή και όταν είναι πολύ παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείτε σήμερα. Οι χειριστές θα χρησιμοποιήσουν αυτά τα μηχανήματα με τον ίδιο τρόπο και θα τα πουλήσουν ως δεύτερα μηχανήματα με τον ίδιο τρόπο. Θα μπορούν να πάνε οπουδήποτε στον κόσμο και δεν χρειάζεται ιδιαίτερη τεχνογνωσία για να επισκευαστούν - ο κινητήρας είναι σχεδόν ο ίδιος, εκτός από τέσσερα μπουζί. Είναι ακριβώς το ίδιο, επομένως δίνει στους ανθρώπους εμπιστοσύνη επειδή ξέρουν πώς να δουλεύουν την τεχνολογία», κατέληξε ο Burnhope.
