Ogniwa paliwowe General Motors:
10 lat intensywnych badań

Rekordy i wydarzenia technologiczne przybliżają datę wprowadzenia napędu wodorowego do masowej produkcji.

Firma General Motors (GM) zainwestowała dotychczas ponad miliard dolarów w badania prowadzone w centrach zlokalizowanych w Niemczech, Japonii i USA, mające na celu opracowanie ogniw paliwowych zasilanych wodorem, możliwych do wdrożenia do masowej produkcji w charakterze napędu dla samochodów.

Około 600 pracowników instytutu badawczego Fuel Cell Activities (FCA) – założonego wspólnie przez firmy GM i Opel w 1997 roku – krok po kroku, przy użyciu wielu aut testowych, systematycznie przybliża się do tego celu. Od samego początku naukowcy oraz inżynierowie wykorzystywali bogate doświadczenia w zakresie napędu elektrycznego, technologii zastosowania wodoru i ogniw paliwowych, uzyskane na bazie prac rozpoczętych w latach 60. XX wieku w zakładach GM w Detroit, które doprowadziły do zbudowania pierwszego samochodu osobowego GM Electrovan, napędzanego ogniwami paliwowymi. Historia prac nad ogniwami paliwowymi, zwłaszcza w ciągu ostatnich dziesięciu lat, stanowi dowód potwierdzający wysoki poziom wiedzy kadry inżynierskiej i obfituje w innowacje techniczne oraz rekordowe osiągnięcia, wśród których na uwagę zasługują następujące fakty:

1998 Na salonach samochodowych w Genewie oraz Paryżu inżynierowie FCA zaprezentowali swoje pierwsze auta koncepcyjne napędzane ogniwami paliwowymi. W prototypach metanol był przetwarzany za pomocą reformera w gaz zawierający dużą ilość wodoru.

Luty 2000 Na salonie samochodowym w Genewie zaprezentowano, na bazie samochodu Opel Zafira, pierwszy jeżdżący prototyp napędzany za pomocą wodorowych ogniw paliwowych. Stos ogniw paliwowych, zawierający 200 ogniw, wytwarzał moc ciągłą o wartości 80 kW. Auto o nazwie HydroGen1 napędzane było trójfazowym silnikiem synchronicznym o mocy 55 kW/75 KM, przyspieszało od 0 do 100 km/h w czasie 16 sekund oraz osiągało prędkość maksymalną 140 km/h.

Lato 2000 Auto HydroGen1, uznawane powszechnie za przykład przyszłościowego, nieemitującego szkodliwych gazów środka transportu indywidualnego, zostało w ramach światowego tournee przedstawione ekspertom motoryzacji oraz czynnikom rządowym w Europie, Azji, Oceanii i Ameryce. Auto to w sposób spektakularny dowiodło swojej wartości jako samochód pilotujący podczas maratonu, który odbył się w czasie Igrzysk Olimpijskich w Sydney, w Australii.

Październik 2000 GM zostaje członkiem Kalifornijskiego Stowarzyszenia Ogniw Paliwowych (California Fuel Cell Partnership – CaFCP), konsorcjum producentów samochodów, firm energetycznych oraz rządu stanu Kalifornia. Celem tego stowarzyszenia jest przygotowanie Kalifornii do roli rynku zbytu dla aut napędzanych wodorem i ogniwami paliwowymi.

2001 Zafira z ogniwami paliwowymi trafiała w okresie od maja do października na pierwsze strony gazet na całym świecie: podczas programu badawczego prowadzonego w instytucie GM „Mesa” w Arizonie samochód ten ustanowił 15 międzynarodowych rekordów prędkości dla aut napędzanych ogniwami paliwowymi. Następnie auto to zostało jedynym samochodem osobowym, który ukończył 450-kilometrowy test „Michelin Challenge Bibendum” (międzynarodowy test pojazdów wyposażonych w napęd ekologiczny), który odbył się na trasie z Los Angeles do Las Vegas.

Styczeń 2002 Firma GM przedstawiła na salonie samochodowym w Detroit nową, przełomową koncepcję transportu samochodowego XXI wieku – AUTOnomy. Po raz pierwszy ogniwa paliwowe połączono z technologią sterowania elektronicznego „by-wire”. Kierowanie, hamowanie oraz inne funkcje pojazdu są w tej technologii sterowane elektronicznie, a nie mechanicznie. Wszystkie systemy napędowe i sterujące pojazdu umieszczone są w płaskiej obudowie, przypominającej kształtem deskę skateboardową. Wrzesień 2002 Zaledwie w osiem miesięcy po przedstawieniu AUTOnomy w Detroit na paryskim salonie samochodowym zaprezentowano jeżdżący pojazd próbny, zbudowany na bazie tej koncepcji, o nazwie Hy-wire. Hy-wire to kolejny przykład połączenia technologii ogniw paliwowych z koncepcją „by-wire”. Podobnie jak we wcześniejszej koncepcji AUTOnomy, funkcje kierowania, hamowania i przyspieszania pojazdu są sterowane elektronicznie. System napędowy wraz ze zbiornikami wodoru, ogniwami paliwowymi i silnikiem elektrycznym został całkowicie zintegrowany w obudowie o wysokości 279 mm w kształcie deski skateboardowej.

Grudzień 2002 Na południu Francji zaprezentowano pojazd HydroGen3, jako przedstawiciela trzeciej generacji napędu zawierającego ogniwa paliwowe. Podczas jazd próbnych z udziałem dziennikarzy z wielu krajów auto Zafira napędzane ogniwami paliwowymi o mocy 60 kW/82 KM, z trójfazowym silnikiem asynchronicznym, osiągnęło prędkość 160 km/h, udowadniając swoją przydatność do normalnej, codziennej eksploatacji. Jednocześnie udowodniono, że jednostka napędowa, która została wcześniej zmontowana jako kompletny moduł, osiągnęła poziom technologiczny umożliwiający montowanie pojazdu na istniejących liniach produkcyjnych. Testy auta HydroGen3 odbywały się przy zasilaniu schłodzonym do bardzo niskiej temperatury ciekłym wodorem oraz wodorem gazowym o ciśnieniu 700 barów.

Czerwiec 2003 Rozpoczynają się pierwsze codzienne testy auta HydroGen3 w ruchu ulicznym w Tokio. Firma kurierska FedEx używała ekologicznego auta Zafira w swych regularnych dostawach realizowanych w obrębie japońskiej metropolii. Samochód ten był objęty projektem demonstracji zastosowania wodoru i ogniw paliwowych w Japonii (Japan Hydrogen & Fuel Cell Demonstration Project – JHFC), prowadzonym przez rząd Japonii. Listopad 2003 Partnerstwo na rzecz Czystej Energii w Berlinie (Clean Energy Partnership Berlin – CEP) rozpoczęło swoją działalność od zbudowania pierwszej publicznej stacji z paliwem wodorowym w Niemczech. Celem projektu demonstracyjnego, który jest promowany przez rząd niemiecki oraz dziesięciu partnerów przemysłowych, jest sprawdzenie codziennej przydatności wodoru w transporcie oraz zbadanie akceptacji tego paliwa przez klientów.

Maj/czerwiec 2004 Auto HydroGen3 w imponujący sposób zademonstrowało swoją przydatność do codziennej eksploatacji podczas spektakularnej jazdy długodystansowej z Hammerfest (Norwegia), najbardziej na północ wysuniętego miasta w Europie, do Cabo da Roca, najbardziej na zachód wysuniętego cypla w Europie, położonego niedaleko stolicy Portugalii, Lizbony. 23 dziennikarzy z 15 czasopism specjalistycznych z Europy i Ameryki miało możliwość prowadzenia tego samochodu w czasie 38-dniowego maratonu, liczącego 9696 km i wiodącego przez 14 państw. Poprzedni rekord jazdy na wytrzymałość samochodu napędzanego ogniwami paliwowymi został w ten sposób niemal podwojony.

Czerwiec 2004 Wraz z rozpoczęciem wykorzystywania auta HydroGen3 do rozwożenia paczek w Waszyngtonie, Poczta USA (U.S. Postal Service) zostaje pierwszą instytucją, wykorzystującą pojazd GM napędzany ogniwami paliwowymi w swojej codziennej działalności komercyjnej.

Styczeń 2005 Sequel, po pojazdach koncepcyjnych AUTOnomy i Hy-wire, zostaje trzecim pojazdem przedstawionym publiczności na salonie samochodowym w Detroit, a temu wydarzeniu towarzyszy motto „Ponowne wynalezienie samochodu”. Podobnie jak jego poprzednicy, pojazd ten został specjalnie zaprojektowany pod kątem napędu z użyciem wodoru i ogniw paliwowych. Sequel mógł zostać wyposażony w butlę ze sprężonym wodorem o pojemności 8 kg, co wystarczało do przejechania odległości 480 km. W odróżnieniu od pojazdów AUTOnomy oraz Hy-wire, które były wyłącznie autami koncepcyjnymi, Sequel jest w pełni przystosowany do ruchu drogowego. W pojeździe tym także połączono technologie napędu z użyciem ogniw paliwowych oraz sterowania elektronicznego „by-wire”.

Kwiecień 2005 Auto HydroGen3 przechodzi kolejną próbę wytrzymałościową podczas Rajdu Monte Carlo dla pojazdów hybrydowych oraz napędzanych ogniwami paliwowymi („Rallye Monte Carlo Fuel Cell and Hybrids”). Jako zwycięzca w kategorii samochodów napędzanych ogniwami paliwowymi, ekologiczna Zafira przebyła trasę 417 km przez Szwajcarię, Włochy i Francję, przy średniej prędkości ok. 80 km/h, pomimo przejeżdżania przez wiele miast i krętych dróg. Za kierownicą auta siedział były kierowca Formuły 1 i kierowca testowy w zakładach Opel – Heinz-Harald Frentzen.

Czerwiec 2005 W ramach programu Clean Energy Partnership (CEP) Opel/GM rozpoczynają w Berlinie test demonstracyjny ogniw paliwowych we współpracy ze szwedzkim koncernem meblowym IKEA. Od tej chwili auto HydroGen3 jest na bieżąco wykorzystywane jako pojazd dostarczający towary do klientów.

Jesień 2005 GM przywozi HydroGen3 do Chin (Szanghaj) i Korei Południowej (Seul) w celu zademonstrowania przydatności tego pojazdu do codziennej eksploatacji, rozpowszechnienia wiedzy o technologii napędu z użyciem wodoru i ogniw paliwowych oraz wsparcia prac obydwu rządów nad odpowiednimi przepisami i normami.

Wrzesień 2006 Wraz z prezentacją pojazdu czwartej generacji napędzanego ogniwami paliwowymi, zwanego Chevrolet Equinox Fuel Cell, GM ogłasza, że zamierza wprowadzić na drogi publiczne największą liczbę samochodów osobowych zasilanych za pomocą ogniw paliwowych. Ponad 100 aut Chevrolet Equinox Fuel Cell, zwanych także w Europie GM HydroGen4, zostaje wyprodukowanych i oddanych do eksploatacji. Klienci będą zapisywać swoje doświadczenia w użytkowaniu samochodu oraz tankować je wodorem.

Wrzesień 2006 GM oraz inne wiodące firmy motoryzacyjne i energetyczne we wspólnie opracowanym programie uzgodniły trzyetapowy plan prowadzący do zbudowania infrastruktury instalacji wodorowych oraz dotyczący komercjalizacji pojazdów napędzanych wodorem.

Kwiecień 2007 GM prezentuje na salonie samochodowym w Szanghaju samochód Chevrolet Volt w wersji zasilanej ogniwami paliwowymi. Zastosowano w nim innowacyjną technologię E-Flex, czyli system napędu elektrycznego, którego architektura umożliwia montaż różnych jednostek napędowych na tym samym podwoziu. Jednostki napędowe mogą być wykorzystywane do wytwarzania prądu elektrycznego w celu zwiększenia zasięgu auta. Pojazd w tej wersji stanowi piątą generację jednostek napędowych produkowanych przez General Motors.

Maj 2007 Podczas jazd próbnych w USA samochód Chevrolet Sequel z technologią ogniw paliwowych ustanawia nowy rekord świata. Zasilany wodorem samochód pokonuje bez tankowania najdłuższy jak dotąd dystans przejechany w normalnym ruchu, wynoszący 480 kilometrów. Pięciomiejscowe auto, opisywane przez Larrego Burnsa, Wiceprezesa GM ds. Badań i Rozwoju, jako „najbardziej technicznie zaawansowany samochód w historii”, posiada takie nowinki, jak całkowicie elektroniczne kierowanie i hamowanie (technologia „by-wire”), trzy silniki elektryczne (dwa silniki w piastach kół tylnej osi), jeden akumulator litowo-jonowy oraz ekologiczną jednostkę napędową, nieemitującą żadnych zanieczyszczeń. Cały układ napędowy zamknięty jest w aluminiowej obudowie.

Czerwiec 2007 GM ogłasza, że Dział Badań nad Ogniwami Paliwowymi (FCA), zatrudniający ponad 600 pracowników, zostanie zintegrowany z działami normalnej produkcji seryjnej. Krok ten stanowi przygotowanie do seryjnej produkcji pojazdów z technologią ogniw paliwowych. Ponad 400 inżynierów będzie kontynuowało swoje prace w obrębie Działu Jednostek Napędowych, a kolejnych 100 przejdzie do Działu Globalnego Rozwoju Produktów w celu wprowadzenia ogniw paliwowych do wchodzących do produkcji modeli pojazdów GM.

Tekst pochodzi z http://www.gmeurope.info