Vodíkový osmiválec Porsche má mít výfukové plyny čisté jako okolní vzduch

Že vodík nemusí sloužit jen k výrobě elektřiny přes palivové články, jako je tomu třeba u v Česku prodávaných vodíkových prvotin – Toyoty Mirai a Hyundai Nexo –, už ukázala řada výrobců, například Toyota v rámci konceptu GR Yarisu. Lze jej totiž spalovat v klasickém pístovém motoru. Podobně uvažuje i Porsche.

Automobilka v rámci studie „vyvinula vodíkový spalovací motor, jehož cílem je odpovídat výkonu a točivému momentu současných vysoce výkonných benzinových motorů“, řekl Vincenzo Bevilacqua, hlavní odborník na simulaci motorů ve společnosti Porsche Engineering.

„Současně jsme také měli za cíl dosáhnout nízké spotřeby paliva a udržet emise na stejné úrovni jako okolní vzduch,“ dodal.

Přestože se jednalo pouze o virtuální studii, nikoli fyzickou, tým začal se 4,4litrovým osmiválcem Porsche a upravil jej pro spalování vodíku. Největší výzvou mělo být přizpůsobení turbodmychadel pro práci s novým palivem.

„Pro čisté spalování vodíku musí turbodmychadla na jedné straně poskytovat přibližně dvakrát více vzduchu než v benzínových motorech,“ řekl Bevilacqua. „Na druhou stranu však nižší teploty výfukových plynů mají za následek nedostatek energie pro jejich pohon na straně výfuku.“

Tým proto musel zvolit elektrické kompresory, aby vytvořily potřebný tlak, a po několika testech nakonec zvolil systém i s klasickými turbodmychadly. Pomocí společného hřídele poháněného turbínou nebo elektromotorem proudí vzduch prvním kompresorem, ochlazuje se v mezichladiči a poté znovu stlačuje ve druhém stupni.

Výsledkem je motor, který v simulacích může poskytnout výkon přibližně 440 kilowattů, 598 koňských sil.

Tým poté použil „digitální dvojče“, simulované vozidlo s tímto motorem, aby odhadl, jak rychle dokáže objet Nordschleife, slavnou severní smyčku okruhu Nürburgring.

Motor umístěný v „referenčním vozidle luxusního segmentu s relativně vysokou celkovou hmotností 2 650 kg“, což je asi o 100 kg více než hybridní cayenne, dokázalo objet slavnou trať za slušných 8 minut a 20 sekund.

Při spalování vodíku nevznikají emise CO2, ale oxidů dusíku NOx ano. Porsche ale tvrdí, že výfukové plyny opouštějící vodíkový motor jsou stejně čisté jako okolní vzduch.

„Jak se ukázalo, emise oxidů dusíku jsou hluboko pod limity stanovenými normou Euro 7, o které se v současné době diskutuje,“ uvádí Matthias Böger z Porsche Engineering.

Aby výsledky testů emisí lépe uvedl do kontextu, provádí srovnání s indexem kvality ovzduší. Je využíván státními orgány a dalšími institucemi jako měřítko pro hodnocení úrovně znečištění ovzduší.

Obecně platí, že koncentrace až kolem 40 mikrogramů oxidu dusíku na metr krychlový se rovná dobré kvalitě ovzduší. „Emise vodíkového motoru jsou pod tímto limitem. Jeho provoz tedy nemá žádný významný dopad na životní prostředí,“ říká Böger.

Porsche tvrdí, že náklady na výrobu vodíkového motoru by byly srovnatelné s výrobou benzínových motorů.

„Přestože je systém přeplňování a řada mechanických součástí vodíkového motoru složitější, a tedy i dražší, odpadá dodatečná úprava výfukových plynů vyžadovaná u zážehového motoru podle normy Euro 7,“ zní z automobilky.

Konkrétní koncept motoru se do této sériové fáze pravděpodobně nedostane. Může však být inspirací pro budoucí vývoj.