Fokus på brint

Den første bil i Danmark med brint motor !

Brint til transport på Folkecenteret

Forbrændingsmotorer eller brændselsceller?

Over hele verden er bilindustrien meget involveret i udviklingen af brintbil teknologien. Brændselsceller er den primære teknologi til energiomstilling i det lange løb. Men brændselsceller er meget dyre sammenlignet med forbrændingsmotorer. For eksempel vil de samlede udgifter til en Ford Focus bil med en 2 liter forbrændingsmotor til at køre på brint lige som den Folkecentret har konverteret være omtrent 30.000 EUR for en mindre serie af konverteringer. Udgifterne til brændselscellerne til en bil med den samme kraft er ti gange så høj på ca. 300.000 EUR.

Store bilproducenter som BMW og General Motors forventer at der vil være en omstillingsfase i hvilken den billige stempel motor vil blive foretrukket frem for brændselscellen. BMW forventer at 50% af deres biler som bliver solgt i 2020 vil være brint køretøjer. DaimlerChrysler forventer at i 2010 vil mellem 10 og 20% af deres biler køre på brint.

Fremtidens brint samfund kræver udvikling af hele brint kæden startende med produktion af brint fra vedvarende energi (sol, vind, biomasse, geotermi) til lagring, distribution, påfyldning og brint køretøjer.
 

Brint til transport på Folkecenteret

Brint bilen udviklet af Folkecenteret er kun et element i denne lange udviklingsproces. Selv i brint bilen er metoden til konverterings af energi (brændselscelle eller forbrændingsmotor) kun en enkelt del af teknologien, da der er andre vigtige elementer. I denne udviklingsproces der omfatter mange mellemliggende processer er det ikke afgørende om fokus i dag er på brændselsceller eller forbrændingsmotorer.

Førend brint kan udnyttes i større skala, skal der etableres produktions- og distributionsfaciliteter og fyldestationer. Vores vision er at udnytte vindkraft til decentral produktion af brint ved at anvende de meget positive erfaringer fra vindmølle kooperativerne som banede vejen for bred folkelig støtte til vindenergi i Danmark. Udover at forsyne biler med vedvarende energi, kan brint også anvendes til at levere elektricitet til det offentlige net i fremtiden.

Hvorfor brint biler ?

Nu er der en voksende forståelse for at reserverne af fossile brændsler – kul, naturgas, olie – er begrænsede og omstillingen til vedvarende energi er nødvendig og haster.

Folkecenteret er meget bevidst om at brint måske snart blive et vigtigt supplement til olie og at basale praktiske problemer skal løses. I 1970’erne blev 100.000 danske biler konverteret fra benzin til propangas i almindelige værksteder. I dag er det muligt at konvertere almindelige biler til brint. Med støtte fra brint programmet under det danske energiministerium har Folkecenteret i samarbejde med flere mindre og mellemstore virksomheder og udenlandske laboratorier konverteret en standard Ford Focus 2 liters motor til at køre på brint.

Forbrændingsmotor konverteret til brint.

Folkecenteret har valgt et koncept i hvilket motoren starter med at anvende benzin og så skifter automatisk til brint når motoromdrejningerne øges. Dette giver en blød opstart kombineret med muligheden for at bruge benzin eller ethanol som en backup i nødstilfælde og til langdistance kørsel.
Der er blevet lavet nogle modifikationer i cylinderhovedet; gasleveringssystemet til brintspidserne og luftventilernes rør er nyudviklet. Knastakslen er blevet let modificeret og et nyt meget præcist elektronisk kontrol af luft og brint flowet er baseret på motorens hastighed. En højtryks lagringstank på 90 liter er placeret i bagenden af bilen, sammen med trykreduktion og sikkerhedsudstyr, der er blevet udviklet.

Brint til transport på Folkecenteret

Ford Focus motoren i dens første version leverer 46 hestekræfter ved 4800 omdrejninger i minuttet, hvilket er nok til at opnå en højeste hastighed på 110 km i timen. En sammenligning af forbrændingen ved at anvende brint og benzin i en Ford Zeta 2 liters motor er vist i grafen.

Brint til transport på Folkecenteret

Løsninger til væsentlig forøgelse af motorens kapacitet er blevet fundet i løbet af processen med at udvikle motoren.

Brint Ford Focus’en blev præsenteret for offentligheden i juni 2003. det næste skridt er at udvikle et konverteringskit, som vil gøre det muligt at modificere almindelige biler på en relativ simpel måde.

Brint biler har brug for lagring af brinten, uanset om de bruger forbrændingsmotorer eller brændselsceller. Den 200 bar højtrykslagring i prototype bilen består af 10 sammensatte flasker på hver 9 liter integreret ind i en aluminiums container. Test trykket er 300 bar. Energitætheden for brint ved 200 bar er omtrent 0,53 kWh/l, hvilket er 13 gange mere end blybatterier og 17 gange mindre end benzin.

Brint til transport på Folkecenteret

Lagringen optager mere end halvdelen af pladsen i bagagerummet i enden af bilen. Fremtidige biler kan designes til 4-6 gange større brint lagring, hvilket vil forøge kørslen mellem tankninger, så det kan sammenlignes med benzin biler.

Elektrolyse og fyldestation

Til produktionen af brint fra 75 kW vindmøllen på Folkecenteret blev der i 1994 installeret et 20 kW alkaline elektrolyseapparat. Den producerede brint langtidslagres i en 15 bar middeltryks lagringstank og bliver forøget til et tryk på 225 bar ved hjælp af en kompressor.

Brint til transport på Folkecenteret

Den producerede brint bliver automatisk analyseret for at forhindre at der påfyldes eksplosive gasser. Fyldestationen består af et batteri af 20 stålflasker på hver 40 liter, som lagrer brinten ved et tryk på 225 bar. Hanen ved fyldestationen fylder brint bilen på få minutter til 90 – 120 kilometers kørsel.

Produktion af brint

På Folkecenteret producerer vi brint ved elektrolyse deling af vand (2H2O + energi = 2H2 + O2).

400 volt AC strøm fra vindmøllen bliver lavet til 65 volts DC, hvilket sker gennem alkaline vand i elektrolyseren. Elektrolysecellerne består af 25% KOH og 75% destilleret vand. Vandet splittes til brint og ilt, hvilket er et anvendeligt sideprodukt.

For at optimere udnyttelsen af den overskydende vindkraft tillader en elektronisk kontrol kontinuerligt en variabel funktion af elektrolyse apparatet mellem 1 og 20 kW med en effektivitet på 60-70%. Ingen skadelige forbindelser dannes under elektrolyse processen.

Forbrænding af brint

Gennem forbrændingen reagerer brinten med ilten i luften og det vigtigste forbrændingsprodukt er rent vand.

Men mindre mængder af NOx dannes på grund af nitrogen i atmosfæren, men der er ingen kulstof forbindelser som kulilte, CO2, sort kulstof etc. i udstødningsgasserne. Derfor er brint specielt gavnlig for køretøjer i byområder.

Tilbage til Teknologi transfer siden.