Công nghệ đốt trong hydro của tương lai

HyICE - Tối ưu hoá Động cơ đốt trong Hydro - là dự án hợp tác về công nghệ hydro xuyên đại tây dương đầu tiên thu được thành công đáng kể. Sau ba năm phát động, 10 đối tác châu Âu đã hoàn tất dự án này. Được xúc tiến bởi Uỷ ban châu Âu (EU Commision), HyICE đã tạo ra một động cơ đốt trong chạy bằng hydro với những lợi ích nổi bật so với các hệ thống đẩy khác xét về mặt vận hành và chi phí. Các đội tham gia dự án bao gồm các công ty thuộc ngành ô tô, các nhà cung cấp và hai trường đại học.

Dưới sự chỉ đạo của Trung tâm Nghiên cứu và Công nghệ BMW, dự án này đã phát triển hai chiếc concept sử dụng động cơ hỗn hợp, động cơ dành cho xe du lịch cũng như xe bus nội thành. Những bộ phận cần thiết chủ yếu cũng được phát triển. Ngoài ra, các công cụ mô phỏng cũng được sử dụng cho động cơ đốt trong hydro để hỗ trợ quá trình phát triển những động cơ tương lai. Hơn thế nữa, các chuyên gia về hydro châu Âu hàng đầu đã chia sẻ những phát hiện của họ với các nhà nghiên cứu từ Bộ năng lượng Mỹ. Điều này đã biến  HyICE thành dự án đầu tiên thuộc loại này do Uỷ ban châu Âu tiến hành.

Uỷ viên hội đồng châu Âu chuyên trách về Khoa học và Nghiên cứu, Janez Potocnik, cho biết: “Dự án HyICE đã thể hiện vai trò quan trọng của Uỷ ban châu Âu trong việc giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hoá thạch. Đây là một ví dụ cho sự đầu tư thành công của EU vào những nghiên cứu tiền cạnh tranh, với một ảnh hưởng tiềm năng vượt ra khỏi biên giới châu Âu. Những kết quả đạt được với động cơ đốt trong hydro sẽ khuyến khích ngành ô tô phát triển hơn nữa dạng thức chuyển động này. Đây là một đóng góp quan trọng nhằm bảo tồn môi trường tự nhiên và giúp châu Âu đứng vững trên mặt trận cạnh tranh toàn cầu.

Vào tháng 3 năm 2003, Philippe Busquin, Uỷ viên hội đồng châu Âu chuyên trách về Khoa học và Nghiên cứu, và Spencer Abraham, bộ trưởng năng lượng Mỹ, đã quyết định chia sẻ những nghiên cứu khoa học của mình với châu Âu. Mục tiêu của dự án dành cho EU này là phải đẩy mạnh hợp tác về những chủ đề như sự thay đổi khí hậu và năng lượng trong Chương trình khung thứ sáu và nhằm phát triển những tầm nhìn về nguồn năng lượng hydro và những hệ truyền động thay thế.

Với vận hành nổi bật 100kW/ lít, các chuyên gia của HyICE đã cho thấy động cơ hydro là một công nghệ của tương lai, kết hợp performance-wise với động cơ truyền thống. Đây là lần đầu tiên các nhà nghiên cứu có cơ hội tập trung hoàn toàn vào động cơ đốt trong hydro và vì vậy có thể ứng dụng đầy đủ những tính chất cụ thể của hydro. Cho đến nay, những động cơ đốt trong hydro vẫn được thiết kế cho cả hai ứng dụng, xăng và hydro, do thiếu cơ sở hạ tầng dành cho công nghệ hydro. Với công nghệ hydro mới này, việc ứng dụng có thể mang lại nhiều triển vọng hơn.

Trường đại học kỹ thuật Graz, Trung tâm Công nghệ van Hoerbiger, MAN Nutzfahrzeuge, Trung tâm Công nghệ Volvo và Trung tâm công nghệ và Nghiên cứu BMW đã phát triển và thử nghiệm hai chiếc concept sử dụng hỗn hợp hai loại động cơ: phun trực tiếp và làm mát bên ngoài. Trong cả hai phương pháp này, vận hành tăng gấp đôi trong khi mức tiêu thụ nhiên liệu giảm.

Cùng với Trung tâm công nghệ và Nghiên cứu BMW, công ty Thuỵ Điển Mecel Engine Systems cũng phát triển một hệ thống đánh lửa hoàn toàn thích hợp với những điểm giới hạn cháy có thể áp dụng rộng rãi của hydro. Điều này đã tăng tính hiệu quả và giảm mức tiêu thụ. Để làm cho những đặc tính của hydro rõ rệt hơn cho việc phát triển hàng loạt trong tương lai, IFP và Trường đại học quân sự liên bang Đức đã phát triển hai model mô phỏng động cơ đốt trong hydro trong xi lanh. Sử dụng động cơ quang học từ Trường đại học công nghệ Graz, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc quan sát hoạt động đốt trong của hydro và kiểm tra những model tính toán được sự hỗ trợ của máy tính. Những model này không tích hợp vào công cụ tính toán thương mại Ansys CFX, do Ansys Đức phát triển.

Để đạt được lợi ích tối đa trong mọi nỗ lực ở cả hai bờ Đại Tây Dương, Trung tâm nghiên cứu Ford tại Aachen đã xây dựng những cây cầu bắc qua Đại Tây Dương và chia sẻ những phát hiện với các nhà nghiên cứu EU và các chuyên gia hydro Mỹ. Bên cạnh dự án HyICE, bộ năng lượng Mỹ cũng xúc tiến một dự án động cơ hydro theo sáng kiến của Ford (Mỹ). Hãng đã uỷ quyền hai Phòng thí nghiệm quốc gia ở  Illinois và California, cũng như Trường đại học Bắc Mỹ thực hiện công việc này.

Giáo sư Raymond Freymann, giám đốc Trung tâm nghiên cứu và công nghệ BMW, cho biết: “Động cơ đốt trong là một trong những sản phẩm công nghiệp được phát triển cao nhất. Thời gian hơn một trăm năm qua đã được đầu tư cho sự phát triển của nó. Nó thể hiện những cấp độ vận hành và tính biến đổi cao với chi phí thấp và khả năng bảo dưỡng dễ dàng, Việc sử dụng hydro đã cung cấp một giải pháp công nghệ phát triển cao cho khả năng vận hành ổn định. Ngay cả trong những vận động cá nhân sử dụng hydro, động cơ đốt trong vẫn duy trì một phương thức vận chuyển hấp dẫn.

• Thu Hà