Polski samochód napędzany wodorem

Samochód jest wyposażony w ogniwa wytwarzające energię elektryczną z wodoru. Kierowca ma do dyspozcji 270 KM mocy i napęd na 4 koła. Karoseria została zbudowany w oparciu o ultralekkie materiały kompozytowe. Autem można sterować telefonem komórkowym.  Na targach MOTO SHOW w Krakowie został zaprezentowany polski samochód elektryczny z napędem wodorowym HYDROCAR PREMIER. Przełom?

W połowie 2015 r. zespół z Wojskowej Akademii Technicznej prowadzący od wielu lat badania podstawowe nad materiałami do przechowywania wodoru zaprosił do realizowanego przez siebie projektu grupę absolwentów tworzących rdzeń zespołu AGH Racing Team oraz firmę RIOT Technologies. W ramach projektu powstał spektakularny pojazd o nowatorskiej konstrukcji układu zasilania i niepowtarzalnym designie – HYDROCAR PREMIER.Zespół inżynierów i naukowców stworzyli prototyp dwuosobowego sportowego samochodu typu roadster wyposażonego w napęd elektryczny. Jako baza jezdna zastosowana została specjalnie zaprojektowana i wykonana konstrukcja ramowa wraz z karoserią powstałą w całości z włókien węglowych. Dzięki takiej technologii rama nośna pojazdu daje dowolność w umieszczaniu podzespołów jezdnych, a z kolei karoseria może mieć unikatowy design ograniczony jedynie opracowanymi założeniami projektowymi. Za projekt kształtu nadwozia i wykonanie elementów kompozytowych odpowiedzialni są bracia Władysław Hamiga (absolwent AGH) i Stefan Hamiga (absolwent ASP).

Prototyp auta zaprojektowany został jako samochód drogowy i wyposażono go w takie układy jak: wspomaganie kierownicy, reflektory ksenonowe, światła w technologii LED, opony niskoprofilowe, zawieszenie gwintowane z możliwością regulacji oraz dwa wygodne miejsca dla kierowcy i pasażera.

Jako napęd zastosowano cztery silniki BLDC, z których każdy odpowiada za napęd jednego koła. Łączna moc zespołu napędowego wynosi 270 KM. Silniki sterowane są dedykowanymi stopniami mocy opracowanymi przez RIOT, a cały układ napędu 4×4 pracuje pod kontrolą procesora zbudowanego jako SoPC i zaimplementowanego w układzie FPGA, realizując funkcję elektronicznego dyferencjału oraz kontroli prędkości dla rożnych konfiguracji ruchu.

Dzięki takiemu rozwiązaniu otrzymano szerokie możliwości konfiguracji systemu obejmujące takie funkcje jak: możliwość niezależnego aktywnego sterowania momentem obrotowym na każdym kole, tempomat, system zapobiegający poślizgowi kół, czy wspomaganie jazdy pod górkę. Silniki oraz stopnie mocy chłodzone są cieczą, która następnie dzięki wymuszonemu obiegowi przekazuje ciepło do wymienników umieszczonych na przodzie auta.

Energia do poruszania się samochodu zmagazynowana jest w dwóch rodzajach akumulatorów oraz w specjalnie zaprojektowanym magazynie wodoru. W przedniej części samochodu umieszczone są lekkie pakiety akumulatorów LiFePO4 o łącznym napięciu 96 V, natomiast w tylnej części auta zastosowano akumulatory trakcyjne charakteryzujące się wysoką wydajnością podczas długich rozładowań. Pakiety baterii odpowiedzialne są za zasilanie silników oraz podsystemów elektrycznych samochodu, takich jak: elektronika sterująca, światła czy systemy wspomagania jazdy. Energia elektryczna zmagazynowana w akumulatorach odpowiedzialna jest za dynamiczną jazdę samochodu oraz za poruszanie się auta na krótkich dystansach.





Jako drugi magazyn energii, pozwalający na zwiększenie dystansu jazdy, zastosowany został system przetwarzania wodoru na energię elektryczną. Sercem tego systemu jest zbiornik na wodór oparty na wodorkach metali, który jest w stanie zmagazynować więcej gazu w jednostce objętości niż najlepsze obecnie wysokociśnieniowe zbiorniki wodoru wykonane z materiałów kompozytowych, pracujące pod gigantycznymi ciśnieniami sięgającymi nawet 700 bar. Dzięki zastosowaniu opatentowanego w Wojskowej Akademii Technicznej rozwiązania, zbiornik ten pracuje pod niskim ci-śnieniem rzędu kilku bar i charakteryzuje się bardzo dużą zdolnością do wymiany ciepła. Taka konstrukcja, w porównaniu z innymi zbiornikami tego typu, pozwala na bardzo szybkie tankowanie, a z drugiej strony niska temperatura wytwarzana podczas jego pracy może być wykorzystana do chłodzenia systemów jezdnych auta np. silników i elektroniki. Prostota i uniwersalność tego rozwiązania pozwala także na zastosowanie różnych badanych materiałów do przechowywania wodoru w stanie stałym przy jednoczesnym zachowaniu wysokich parametrów użytkowych. Zmagazynowany wodór zamieniany jest następnie z wysoką efektywnością na prąd elektryczny w ogniwie paliwowym PEM, dając możliwość doładowywania baterii samochodu podczas jazdy. Cała instalacja umieszczona została z tyłu samochodu.Kierowca samochodu może obserwować parametry jezdne auta na elektronicznym wyświetlaczu, który na bieżąco pokazuje prędkość jazdy, liczbę przejechanych kilometrów, stan naładowania baterii oraz bilans energetyczny zbiorni-ka wodorowego. Wszystkie podsystemy samochodu zarządzane są przez autorski centralny komputer pokładowy zbudowany w oparciu o układy FPGA. Komputer ten pozwala także na zdalne sterowanie samochodem przez aplikację w telefonie komórkowym (jazda przód, tył oraz skręcanie prawo-lewo).

Aktualnie samochód przechodzi płynnie do kolejnej fazy projektu, jaką są zaawansowane testy eksperymentalne. Ta faza projektu powinna dać szereg odpowiedzi na pytania z obszaru techniki magazynowania energii oraz systemów napędowych, elektroniki i układów jezdnych, a także powinna dać informację, w którym kierunku rozwijać opracowane technologie.

Autorzy projektu mają nadzieję, że prototyp samochodu będzie początkiem nowej ery odważnych interdyscyplinarnych projektów inżynierskich, które nastawione są na testowanie zintegrowanych systemów mechatronicznych. Przyszłość pokaże, w jakim stopniu rozwiązania zastosowane w zbudowanym samochodzie testowym znajdą odzwierciedlenie na rynku, szczególnie w przemyśle motoryzacyjnym.

Bibliografia