HICEV to technologia samochodów spalinowych, zasilanych wodorem. W przeciwieństwie do FCEV, HICEV to stara szkoła – silnik spalinowy, który zamiast benzyny spala wodór. W technologię HICEV inwestowało kilku znanych producentów, jednak finalnie została zarzucona.

W naszym artykule dokładnie opiszemy technologię HICEV, opierając się na wiarygodnych źródłach technicznych:

• Co oznacza skrót HICEV?
• Jakie samochody na wodór były produkowane?
• Jak działał samochód na wodór HICEV?
• Czy technologia aut na wodór okazała się sukcesem czy porażką?

Co oznacza skrót HICEV? Czym jest samochód HICEV?

HICEV to Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle, co oznacza samochód na wodór z silnikiem spalinowym. Samochód jest wyposażony w standardowy silnik spalinowy, benzynowy, który został dostosowany do spalania mieszanki wodoru z powietrzem.

Ponadto auto jest wyposażone w zbiornik (zbiorniki) i układ prowadzący wodór do silnika. Zgodnie z założeniem, samochód na wodór HICEV miał być oszczędny i ekologiczny. Czy to się udało? O tym dalej.

Kto inwestował w samochody na wodór HICEV?

Samochody na wodór HICEV były w kręgu zainteresowania kilku znanych producentów samochodów. Auta miały być ekologiczną alternatywą dla standardowych samochodów spalinowych.

• BMW Hydrogen 7, produkowany w latach 2005 – 2007. Wyprodukowano ok. 100 sztuk. Samochód powstał na bazie przerobionego BMW 7 E65/E66 z silnikiem benzynowym V12 o pojemności 6 litrów i mocy 260 KM.
• BMW 750hL, produkowany w latach 2000 – 2002, na bazie BMW 7 E38. Wyprodukowano 15 aut. Samochód miał silnik V12 5.4 l o mocy 204 KM.
• BMW H2R – auto demonstracyjne, wyścigowe. Udało mu się osiągnąć prędkość 301 km/h. Napędzany silnikiem V12 o pojemności 6 litrów i mocy 285 KM.
• Mazda testowała technologię w autach Mazda HR-X2 (1993 rok), Mazda MX-5 Miata (1993), Mazda Capella (1995), Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid (2005) i Mazda Hydrogen RE Plug in Hybrid (2007).
• Mazda RX-8 Hydrogen była samochodem wyprodukowanym w ilości 60 sztuk. Produkowana w latach 2003 – 2012. Napędzana silnikiem Wankla o mocy 109 KM (przy zasilaniu wodorem).  Auta były leasingowane w Japonii i Norwegii.
• Prototypy samochodów produkowane przez Toyotę w modelu Corolla z lat 2021 – 2023.
• Prototypy samochodów produkowane przez Hondę, jak FCX HICE z 2001 roku.
• Prototypy firmy Hydrogen, która produkowała auta testowe na bazie Nissan Frontier i Shelby Cobra.
• Prototyp firmy Intergalactic Hydrogen, która przystosowała samochód Hummer do zasilania wodorem.
• Prototypy aut Ford, między innymi P2000, a także przygotowywane przez Uniwersytet w Riverside.
• Mahindra HYAlfa.
• Auta testowe Revolve, Alpine i Chevrolet.

Jak działa samochód na wodór HICEV?

Samochód na wodór HICEV ma standardowy, masowo produkowany silnik benzynowy, który został dostosowany do zasilania mieszanką wodorowo – powietrzną. Zazwyczaj stosowano silniki typu bi-fuel, czyli dodatkowo mogące pracować także na standardowej mieszance benzynowo – powietrznej. Miało to na celu zapewnienie samochodom większego zasięgu.

Silnik samochodu HICEV musiał zostać poddany następującym modyfikacjom:

• Zwiększenie ciśnienia wtrysku i zastosowanie wtrysku bezpośredniego;
• Zastosowanie bardziej wytrzymałych materiałów do produkcji cylindrów, tłoków, a także uszczelek silnika;
• Stosowano specjalne powłoki ochronne, aby chronić metale przed negatywnym działaniem wodoru, który może być powodem kruszenia się metalu (hydrogen embrittlement);
• Zmiana momentu zapłonu w stosunku do momentu zapłonu mieszanki paliwowo – powietrznej (wodór pali się szybciej);
• Zwiększenie wydajności układów chłodzenia, bo wodór wydziela więcej ciepła w procesie spalania;
• Zabudowanie pod autem od 1 do 3 zbiorników z wodorem pod ciśnieniem lub kriogenicznych, z ciekłym wodorem i instalacji tankowania oraz dostarczania wodoru do silnika;
• Zamontowane dodatkowych czujników, ostrzegających o wyciekach wodoru;
• Niezbędne stało się zastosowanie doładowania w formie turbosprężarki albo kompresora, bo mieszanka wodorowo – powietrzna generowała mniej mocy niż benzynowo – powietrzna.

Nie-ekologiczne auta na wodór

Auto na wodór miało być ekologiczne. Tymczasem w praktyce okazało się, że spalanie mieszanki wodorowo – powietrznej generowało tlenki azotu NOx, czyli najbardziej szkodliwe składniki spalin. Tlenki azotu powstają w warunkach bardzo wysokiej temperatury i wysokiego natlenienia. Zatem spalanie mieszanki wodorowo – powietrznej dało im idealne warunki do powstania.

Niezbędne zatem stało się stosowanie katalizatorów redukujących tlenki azotu. Poza nimi samochód emitował wodę (parę wodną).

Jak działa układ zasilania wodorem w silniku HICEV?

Układ składa się z następujących podzespołów:

• Zbiornika z ciekłym wodorem, pod niskim ciśnieniem, w temperaturze – 253 st. C, lub sprężonego wodoru pod ciśnieniem od 300 do 700 barów;
• Wymiennika ciepła (tylko w autach z ciekłym wodorem), w którym wodór zmieniał stan z ciekłego w gazowy, dzięki wykorzystaniu ciepła z silnika samochodu;
• Przewodów paliwowych, prowadzących wodór pod ciśnieniem od 5 do 10 bar;
• Regulatora ciśnienia;
• Odpowiedniego oprogramowania komputera sterującego pracą silnika ECU, który pozwalał na mieszanie się wodoru z powietrzem w proporcji 2:1.

Nad bezpieczeństwem układu czuwały czujniki wycieku, zaworu bezpieczeństwa i system automatycznego odcięcia dopływu wodoru do silnika (np. w razie wypadku). Do tankowania stosowano specjalną dyszę. Tankowanie zbiornika (zbiorników) do pełna zajmowało do 5 minut.

W autach z silnikami bi-fuel niezbędne było zastosowanie dodatkowego przełącznika zasilania (wodór – benzyna).

Ile wodoru zużywał samochód HICEV? Czy auto spalające wodór to przyszłość motoryzacji?

Zużycie wodoru było bardzo duże. Efektywność wodoru jako paliwa jest znacznie niższa niż benzyny – od 20 do 30 procent w przypadku wodoru kontra od 50 do 60 procent benzyny.

Średnie zużycie wodoru w autach HICEV wynosiło:

• BMW Hydrogen 7 – od 3 do 4 kg / 100 km co przekładało się na zasięg do 250 km
• Mazda RX-8 Hydrogen – od 2 do 3 kg / 100 km, co przekładało się na zasięg do 100 km

Średni wynik zużycia wodoru we wszystkich pojazdach HICEV – od 1 do 5 kg wodoru na 100 km, w zależności od prędkości jazdy (im większa tym większe zużycie) i wielkości auta.

Dlaczego samochody spalinowe na wodór się nie przyjęły?

Odpowiedź na to pytanie nie jest trudna. Przeróbki silnika, a także konieczność zastosowania dodatkowych układów oczyszczania spalin oraz rozbudowanego systemu tankowania i przechowywania wodoru znacząco podnoszą koszt całego pojazdu. Dodatkowo wodór jest paliwem skrajnie wybuchowym i niebezpiecznym, co rodzi kolejne wyzwania konstrukcyjne i eksploatacyjne. W praktyce samochód spalający wodór, podobnie jak pojazd typu FCEV, czyli elektryczny zasilany wodorem, nie ma dziś ekonomicznego uzasadnienia.

Średnie, rzeczywiste zużycie wodoru wynosi od 2 do 5 kg na 100 km, a przy obecnej cenie około 70 zł za kilogram oznacza to koszt przejazdu 100 km na poziomie od 140 do nawet 350 zł. Problemem pozostaje również bardzo ograniczona liczba stacji tankowania wodoru. Co więcej, pojazd ten nadal emituje zanieczyszczenia, w tym związki szczególnie szkodliwe dla zdrowia, dlatego ich całkowite wyeliminowanie wymagałoby zastosowania dodatkowych rozwiązań, takich jak układ SCR, znany z najnowszych silników Diesla.