Ηydro-Gen
Μια συσκευή ηλεκτρόλυσης, σχεδιασμένη και κατασκευασμένη μάλιστα από ελληνικά μυαλά και χέρια, υπόσχεται δραστική μείωση της κατανάλωσης του αυτοκινήτου μας διά της παραγωγής υδρογόνου. Εξοπλίσαμε, λοιπόν, το υπό δοκιμή μακράς διαρκείας Hyundai i30 με το Hydro-Gen και αναφέρουμε...YΔΡΟΓONO: το παλαιότερο, πιο διαδεδομένο και ελαφρύτερο στοιχείο στο σύμπαν. Ως συστατικό του νερού και όλων των οργανικών ενώσεων, τμήμα του βιολογικού κύκλου, είναι κατά συνέπεια και φιλικό προς το περιβάλλον. Δεν αποτελεί μια πρωταρχική πηγή ενέργειας, σαν τα ορυκτά καύσιμα, αλλά ένα φορέα ενέργειας, όπως μια μπαταρία. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να παραχθεί με πληθώρα τρόπων, ένας από τους οποίους είναι και η ηλεκτρόλυση από μια μικρών διαστάσεων συσκευή, που άνετα χωρά κάτω από το καπό του αυτοκινήτου μας. Τι είναι η ηλεκτρόλυση; Η διάσπαση του νερού στα συστατικά του, σε οξυγόνο και υδρογόνο, με τη βοήθεια ηλεκτρικού ρεύματος.
Ποιος ο λόγος, όμως, της on-board παραγωγής του; Eίναι αποδεδειγμένο από διάφορες μελέτες πως ακόμα και μικρές ποσότητες υδρογόνου στο καύσιμο μείγμα μπορούν να ενισχύσουν την αναφλεξιμότητά του, να αυξήσουν το ρυθμό διάδοσης της φλόγας και να επιταχύνουν την ταχύτητα καύσης του. Με αυτόν τον τρόπο βελτιώνεται η θερμική απόδοση του κινητήρα εσωτερικής καύσης και μειώνονται η κατανάλωση και η εκπομπή ρύπων, χωρίς να επιβαρύνεται η λειτουργία του κινητήρα ή τμημάτων του, όπως για παράδειγμα των βαλβίδων. Παράλληλα, καθώς το σύστημα διαχείρισης καυσίμου χρησιμοποιεί στοιχεία που συλλέγει από διάφορους αισθητήρες σε πραγματικό χρόνο, είναι πιθανή, ανάλογα με το σύστημα και τη χαρτογράφησή του, η ευθυγράμμιση του ψεκασμού καυσίμου στα νέα δεδομένα καύσης. Σε κάθε περίπτωση, η ευεργετική επίδραση του υδρογόνου ως πρόσθετου στο καύσιμο μείγμα κινητήρων εσωτερικής καύσης είναι τεκμηριωμένη και επιβεβαιωμένη. Έμενε, λοιπόν, να ανακαλύψουμε αν το Hydro-Gen μπορούσε στην πράξη να προσφέρει την πολυπόθητη -στις μέρες μας- μείωση της κατανάλωσης.
Eν προκειμένω...
Το Hydro-Gen είναι μια συσκευή διαστάσεων 15x4,5x14 εκ. με κέλυφος από δύο κομμάτια πλαστικού συνδεδεμένα και στεγανοποιημένα, μέσα στο οποίο φιλοξενούνται δύο παράλληλα τοποθετημένες επιφάνειες τιτανίου ειδικής κατεργασίας, ώστε να μην οξειδώνονται, που λειτουργούν ως ηλεκτρόδια της συσκευής. Αυτά διαχωρίζονται από μια ωσμωτική μεμβράνη PEM που επιτρέπει τη διέλευση του ηλεκτρολύτη-υγρού με το οποίο γεμίζεται η συσκευή (μείγμα καυστικής ποτάσας-νερού), αλλά εμποδίζει τη διέλευση των φυσαλίδων των αερίων που παράγονται κατά την ηλεκτρόλυση. Έτσι, από τη μία πλευρά του Hydro-Gen υπάρχει η έξοδος διαφυγής του οξυγόνου προς την ατμόσφαιρα και από την άλλη η έξοδος του υδρογόνου, το οποίο μέσω σωλήνωσης διοχετεύεται στο φιλτροκούτι του αυτοκινήτου. Σε αυτήν τοποθετείται ένα φίλτρο για τη συγκράτηση υγρών που, σε περίπτωση μεγάλης υποπίεσης, ενδεχομένως να εξέλθουν από τη συσκευή. Οι ακροδέκτες των μεταλλικών επιφανειών συνδέονται με το τροφοδοτικό του συστήματος, ένα μικρό, μαύρο κουτί που παίρνει ρεύμα από την μπαταρία του αυτοκινήτου και επιτρέπει τη λειτουργία του συστήματος στα περίπου 0,25 Α (χωρίς δηλαδή να καταναλώνει μεγάλα ποσά ενέργειας από την μπαταρία). Τέλος, ένα ρυθμιστικό διαφοροποιεί την ένταση του ρεύματος και άρα καθορίζει την παραγόμενη ποσότητα υδρογόνου σε βήματα των 2ml.
Η συσκευή λειτουργεί αυτόματα με την εκκίνηση του κινητήρα και ύστερα από μόλις 1,5 δλ. παράγει ήδη υδρογόνο. Η χαμηλή ένταση ρεύματος σε συνδυασμό με τη χαμηλή θερμοκρασία της αντίδρασης συνεπάγονται παραγωγή, σε μεγάλο ποσοστό (περίπου 80%), μονοατομικού υδρογόνου και μικρή κατανάλωση υγρού. Επειδή δεν υπάρχει βρασμός του υγρού μείγματος και μόνο 2° C διαφορά από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, δεν καταναλώνεται το οξύ, που αποτελεί τη βάση της αντίδρασης, αλλά το νερό. Έτσι, περίπου 500 ml νερού αρκούν για 15.000 χιλιόμετρα, ενώ κάθε 30.000 χιλιόμετρα ο κατασκευαστής συστήνει καθάρισμα της συσκευής και γέμισμα εκ νέου με το αρχικό μείγμα ηλεκτρολύτη. Γενικά, πρόκειται για μια καλοφτιαγμένη κατασκευή, τόσο αισθητικά όσο και ποιοτικά, γεγονός που μαρτυρά και η πεντάχρονη εγγύηση του κατασκευαστή, το ήμισυ δηλαδή της διάρκειας ζωής της συσκευής.
Από τη θεωρία στην πράξη
Η τοποθέτηση έγινε αρχές Οκτωβρίου στο συνεργείο του Γιώργου Λάσδα, με το χιλιομετρητή του Hyundai i30 1.4 να μετρά ήδη σχεδόν 45.000 χιλιόμετρα. Το Hydro-Gen στερεώθηκε στη μετώπη, μπροστά από το ψυγείο (έτσι ώστε να μένει ανεπηρέαστο από τη θερμοκρασία του κινητήρα και να είναι εύκολος ο έλεγχος της στάθμης υγρού), ενώ το σωληνάκι με την έξοδο υδρογόνου οδηγήθηκε στο φιλτροκούτι. Δεν απαιτείται καμία περαιτέρω «μετατροπή» και, μετά την ηλεκτρική σύνδεση του τροφοδοτικού, το σύστημα είναι έτοιμο να λειτουργήσει. Έμενε μόνο να ρυθμιστεί το ρεύμα τροφοδοσίας που καθορίζει και την παραγωγή υδρογόνου. Η κατάλληλη ποσότητα εξαρτάται από το είδος καυσίμου (η συσκευή λειτουργεί τόσο με βενζίνη, ντίζελ όσο και με υγραέριο) και τη χαρτογράφηση του κινητήρα. Στη βενζίνη το ποσοστό ανέρχεται σε περίπου 7% των αναγκών ψεκασμού του κινητήρα. Μεγάλη ποσότητα υδρογόνου είναι ανεπιθύμητη, καθώς, ως ελεύθερη ρίζα και προϊόν ηλεκτρόλυσης, δεσμεύει οξυγόνο από τον ατμοσφαιρικό αέρα του θαλάμου καύσης, διαταράσσοντας την αναλογία μείγματος και αφήνοντας άκαυτη βενζίνη. Επειδή το Hydro-Gen μετά τη ρύθμισή του παράγει σταθερή ποσότητα υδρογόνου (σε αντίθεση με τον ψεκασμό καυσίμου, που αυξομειώνεται ανάλογα με στροφές, φορτίο κτλ.), η ποσότητα υδρογόνου ρυθμίζεται με βάση την κατανάλωση καυσίμου στις μεσαίες στροφές λειτουργίας του κινητήρα. Έτσι, μέσω του ανοίγματος της πεταλούδας (στο ρελαντί σχεδόν κλειστή, σε υψηλές σ.α.λ. ανοικτή), ο κινητήρας «τραβάει» διαφορετική ποσότητα υδρογόνου. Στα σχέδια του κατασκευαστή, κ. Μανώλη Καλή, βρίσκεται ωστόσο και ο σχεδιασμός ενός συστήματος που θα μεταβάλλει συνεχώς την ποσότητα παραγωγής υδρογόνου βάσει της ανάφλεξης.
Αποτελέσματα
Μετρήσεις κατανάλωσης, καυσαερίων και δυναμομετρήσεις αποτέλεσαν τα κύρια εργαλεία ελέγχου της απόδοσης του Hydro-Gen. Έχοντας πληθώρα μετρήσεων από τη μακρόχρονη διαβίωσή μας με το i30, διαπιστώσαμε μια μεγάλη μέση κατανάλωση των 10,2 λίτρων/100 χλμ., που μπορεί εύκολα να ξεπεράσει και τα 11 λίτρα/100 χλμ., ανάλογα με το στιλ οδήγησης. Δεν είναι και ο οικονομικότερος ο 1.400άρης κινητήρας και σίγουρα δε βοηθιέται από το κοντό 5τάχυτο κιβώτιο. Παρ’ όλα αυτά, με συνετή οδήγηση η κατανάλωση μπορεί να πέσει στα 8,8 λίτρα/100 χλμ. Πώς διαμορφώθηκαν αυτές οι τιμές στα 7.500 χιλιόμετρα που διανύσαμε μετά την εγκατάσταση του Hydro-Gen; H ελάχιστη κατανάλωση άγγιξε τα 6,9 λίτρα/100 χλμ., με μέση κατανάλωση που κυμάνθηκε στα 7,5 λίτρα/100 χλμ. και μέγιστη που δεν ξεπέρασε τα 8,8 λίτρα/100 χλμ. Έχουμε, λοιπόν, μείωση της μέσης κατανάλωσης σε επίπεδο του 26,5%, με επί μέρους μειώσεις της τάξης των 22% και 23% στις ελάχιστες και μέγιστες τιμές, αντίστοιχα. Από εκεί και πέρα, ένα ευχάριστο «πάρεργο» της καλύτερης και ταχύτερης καύσης είναι η περισσότερο ομαλή λειτουργία του -κάπως τραχύ- κινητήρα της Hyundai, αισθητή σε επίπεδο θορύβου. Όσον αφορά τη συντήρηση, χρειάστηκε να συμπληρώσουμε αποσταγμένο νερό ύστερα από περίπου 5.000 χιλιόμετρα, ενώ γενικότερα τσεκάραμε σε τακτά χρονικά διαστήματα τη στάθμη του υγρού.
Μεγαλύτερη θερμική απόδοση συνεπάγεται και αυξημένο έργο, πράγμα που έμενε επίσης να αποδειχθεί. Βρεθήκαμε, λοιπόν, δύο φορές στο δυναμόμετρο της Mustang, πριν και μετά την τοποθέτηση του Hydro-Gen, και ανακαλύψαμε μια σχεδόν παράλληλη μετατόπιση της καμπύλης ροπής και ισχύος μεταξύ 3.000 και 5.500 σ.α.λ., πράγμα λογικό, αφού, όπως προείπαμε, η παραγωγή υδρογόνου ρυθμίζεται βάσει των αναγκών καυσίμου των μεσαίων στροφών λειτουργίας. Η μεγαλύτερη αύξηση ισχύος παρατηρήθηκε σε δύο σημεία της καμπύλης, στις 4.500 και στις 5.000 σ.α.λ., και ήταν περίπου 2,5 ίππους, σε σχέση με τη ροπή ήταν 0,35 χλγμ./4.750 σ.α.λ., ενώ οι μέγιστες τιμές ήταν αυξημένες κατά 0,2 PS και 0,24 χλγμ., αντίστοιχα. Τιμές που δεν είναι εντυπωσιακές ως νούμερα, αλλά από την άλλη σίγουρα επιβεβαιώνουν τη διαφορά προ και μετά τοποθέτησης. Εδώ, βέβαια, θα μπορούσε κάλλιστα κανείς να ψαχτεί περαιτέρω, αφού η πληρέστερη και ταχύτερη καύση δίνει περιθώρια ρύθμισης της προπορείας ανάφλεξης (άρα και κέρδους σε ισχύ και ροπή), αλλά και επέμβασης στη χαρτογράφηση του εγκεφάλου για μείωση του ψεκαζόμενου καυσίμου.
Επιπλέον, για τους ίδιους λόγους μειώνεται και η εκπομπή ρύπων πέρα από το -ευθέως ανάλογο της κατανάλωσης- CO2. Σε ανάλυση καυσαερίων διαπιστώθηκε μείωση της εκπομπής υδρογοναθράκων από 2 σε 1 ppm στο ρελαντί και από 3 σε 1 ppm στις 2.500 σ.α.λ., πράγμα καθ’ όλα λογικό, λόγω της αύξησης της ταχύτητας μετάδοσης της φλόγας.
Εν κατακλείδι...
... το Hydro-Gen λειτουργεί! Στη δοκιμή μας προσέφερε πιο εύρυθμη λειτουργία του κινητήρα και μειωμένη κατανάλωση σε ποσοστό τέτοιο, που θα απόσβενε την αγορά σε περίπου 18.000 χιλιόμετρα, έχοντας παράλληλα μικρές απαιτήσεις συντήρησης σε σχέση με άλλα προϊόντα της αγοράς. Σε διαφορετικούς κινητήρες ενδέχεται, φυσικά, να έχει και διαφορετική αποτελεσματικότητα (βάσει κατασκευής, χωρητικότητας, χαρτογράφησης κτλ.) προς το καλύτερο ή το χειρότερο. Σε κάθε περίπτωση, όμως, ο κατασκευαστής προσφέρει, όπως κάθε σύγχρονη εταιρεία που σέβεται εαυτόν και πελάτες, 90 ημέρες εγγύηση επιστροφής χρημάτων, σε περίπτωση που δεν υπάρχει το επιθυμητό αποτέλεσμα! Οπότε μια δοκιμή σίγουρα αξίζει..._ 4Τ
ΤΙΜΕΣ
Οι τιμές του Hydro-Gen διαμορφώνονται ανάλογα με τη χωρητικότητα του κινητήρα, αφού σύμφωνα με αυτήν αυξάνονται οι απαιτήσεις παραγωγής υδρογόνου. Κατασκευαστικά, το κέλυφος παραμένει στις ίδιες, μικρές διαστάσεις, αλλάζει όμως η διάσταση των ηλεκτροδίων.
Έως 1.800 κε.κ.: 600 ευρώ + ΦΠΑ + τοποθέτηση
1.800-2.700 κ.εκ.: 700 ευρώ + ΦΠΑ + τοποθέτηση
2.700-7.000 κ.εκ.: 800 ευρώ + ΦΠΑ + τοποθέτηση
Για περισσότερες πληροφορίες: Μ. ΚΑΛΗΣ & ΣΙΑ Ο.Ε., τηλ.: 210.4285.358, 697.7398.949 και www.hydro-gen.gr
Κατά την ηλεκτρόλυση του νερού το νερό διασπάται στα βασικά στοιχεία που το αποτελούν, υδρογόνο και οξυγόνο, με την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Στην κάθοδο ιόντα υδρογόνου (πρωτόνια) ανάγονται σε υδρογόνο, ενώ στην άνοδο το νερό οξειδώνεται σε οξυγόνο και πρωτόνια.
2H2O(liq) → O2(g) + 2H2(g)
2H+(aq) + 2e- → H2(g) (κάθοδος)
2H2O(liq) → O2 + 4H+(aq) + 4e- (άνοδος)
Κέλυφος
Φλάντζα
Θετικό ηλεκτρόδιο από πλάκα τιτανίου
Αρνητικό ηλεκτρόδιο από πλάκα τιτανίου
Ωσμωτική μεμβράνη
Ηλεκτρολύτης: μείγμα καυστικής ποτάσας-νερού
Έξοδος οξυγόνου
Έξοδος υδρογόνου
Βαλβίδα ανακούφισης
Από το εργαστήριο: Δοκιμή διαρκείας στον πάγκο...
Το Hydro-Gen τοποθετείται στη μετώπη, μπροστά από το ψυγείο, έτσι ώστε να μένει ανεπηρέαστο από τη θερμοκρασία του κινητήρα και να είναι εύκολος ο έλεγχος της στάθμης υγρού.
Στην ανάλυση καυσαερίων που έγινε στο ιδιωτικό κέντρο τεχνικού ελέγχου οχημάτων Autocheck (Ι. Μεταξά 87, Κορωπί) ανιχνεύθηκε μείωση της εκπομπής υδρογοναθράκων.
Στις καμπύλες ισχύος και ροπής παρατηρείται μια σχεδόν παράλληλη μετατόπιση μεταξύ 3.000 και 5.500 σ.α.λ., πράγμα λογικό, αφού η παραγωγή υδρογόνου ρυθμίζεται βάσει των αναγκών καυσίμου των μεσαίων στροφών λειτουργίας. Η μεγαλύτερη αύξηση ισχύος παρατηρείται σε δύο σημεία της καμπύλης, στις 4.500 και στις 5.000 σ.α.λ, και είναι περίπου 2,5 ίπποι, σε σχέση με τη ροπή είναι 0,35 χλγμ./4.750 σ.α.λ., ενώ οι μέγιστες τιμές είναι αυξημένες κατά 0,2 PS και 0,24 χλγμ., αντίστοιχα.