Polttoaineena on vety-tulee se vaan

Jep jep. Odotellaan josko huomenna tulisi😁

Ihanan kallista ja monimutkaista tekniikkaa, joka tuskin lyö itsensä liikenteessä läpi. Myös teollisuudessa varmasti kyseenalaista kun pitäisi pärjätä kulurakenne huomioiden kilpailussa (halvempi tekniikka voittaa). Vielä ei edes tiedetä miten erikoismoottori (mäntäpolttomoottori) kestää myös vedyn kuormitusta. Vety polttoaineena on ollut aiemminkin ongelmana polttomoottorien kestävyydessä.

"Argonmoottorissa palamisilma korvataan jalokaasu argonin ja hapen seoksella. Argon on tarkoitus ottaa jokaisen palamissyklin jälkeen takaisin kiertoon, jotta sitä ei tarvitse jatkuvasti tuottaa lisää."

Meta AI:

Vetypolttomoottori on teknisesti mahdollinen, ja sitä on tehty jo 1800-luvulta asti, mutta se ei ole yleistynyt koska se yhdistää polttomoottorin ja vedyn huonot puolet ilman että se saa niiden hyviä puolia.

Tässä ne vakavimmat syyt:
1. Se ei ole nollapäästöinen - NOx-ongelma

Vaikka pakoputkesta tulee pääosin vesihöyryä, vety palaa erittäin kuumalla liekillä. Adiabaattinen palamislämpötila on paljon korkeampi kuin bensiinillä tai metaanilla.
Korkeassa lämpötilassa ilman typpi palaa ja syntyy typen oksideja (NOx), ihan kuten dieselissä. Tämän takia vetyä polttomoottorikäytössä ei yleensä kutsuta nollapäästöiseksi.

Se tarkoittaa, että tarvitset silti AdBlue/SCR-katalysaattorin ja EGR:n, eli kaiken sen päästötekniikan mistä sähköistämisellä haluttiin eroon.
2. Surkea kokonaishyötysuhde

Ketju on: sähkö -> elektrolyysi -> paineistus/nesteytys -> kuljetus -> polttomoottori.

Bensamoottori: ∼30-35% hyötysuhde
Vetypolttomoottori: ∼25-35%, parhaimmillaan 40-45% isoissa, laihaa seosta käyttävissä moottoreissa
Vetypolttokenno: ∼50-60%
Akkusähköauto: ∼80-90%

Eli jos sinulla on 100 kWh vihreää sähköä, saat sillä akkuautolla noin 80 km hyötykäyttöön, polttokennoautolla 30 km ja vetypolttomoottorilla 15-20 km. Kun vihreä vety on kallista, tämä tappaa talouden.
3. Vedyn varastointi on aina ollut hankalaa ja kallista

Tämä on se klassisin ongelma. Vedyn tilavuusenergiatiheys on surkea:

Pitää varastoida joko 350-700 bar paineessa tai nestemäisenä -253 °C:ssa
Säiliöt ovat valtavan isoja, painavia, kalliita hiilikuitusäiliöitä
Henkilöautossa 5 kg vetyä vaatii noin 150 litran säiliötilavuuden 700 barilla. Samaan energiamäärään riittää 17 litraa bensiiniä.
Vetyvuoto on jatkuvaa. Pienin mahdollinen molekyyli karkaa tiivisteiden läpi.

Siksi alalla todetaankin suoraan, että syy miksi niitä ei kehitetä, on turvallisuus-, varastointi- ja käsittelyongelmat.
4. Moottoritekniikan omat ongelmat

a) Vetyhauraus: Vety tunkeutuu teräkseen ja alumiiniin, tekee siitä hauraan ja säröilevän. Venttiilit, suuttimet, männänrenkaat vaativat erikoismateriaaleja.

b) Ennenaikainen syttyminen: Vedyn syttymisenergia on 10 kertaa pienempi kuin bensiinin ja syttymisalue on valtava (4-75% ilmassa). Se syttyy kuumasta karstasta, venttiilistä tai öljystä ja aiheuttaa takaisinlyöntejä imusarjaan (backfire) ja nakutusta. Moottoria on pakko ajaa hyvin laihalla seoksella.

c) Ei voitelua: Vety ei voitele kuten bensiini, ja se huuhtoo öljykalvon sylinterin seiniltä. Moottoriöljy kuluu ja koksaa herkästi.
5. Ei infraa, ei tuotantoa

Lähes kaikki maailman vety on tänään harmaata vetyä maakaasusta. Vihreä vety maksaa 3-6 kertaa enemmän. Tankkausasemia on Suomessa muutama, koko Euroopassakin alle 200.

Ja jos infra rakennetaan, valmistajat mieluummin käyttävät vedyn polttokennossa, koska se on hiljaisempi, hyötysuhteeltaan parempi ja aidosti nollapäästöinen. Siksi raportitkin toteavat että ajoneuvossa voi olla vetypolttomoottori, mutta yleisempi vaihtoehto on polttokenno.
Missä sitä sitten kokeillaan?

Ei henkilöautoissa, vaan siellä missä akku on liian painava ja polttokenno liian kallis:

JCB, Cummins, Caterpillar, MAN - kaivos- ja rakennuskoneiden dieselmoottoreiden konversioita
Toyota Corolla H2 Concept, Yamaha, Kawasaki - kilpa- ja moottoripyöräkokeiluja

Niissä idea on, että voidaan käyttää olemassa olevaa moottoritehdasta ja säilyttää moottorin soundi ja vääntökäyrä, mutta päästöjä on silti pakko jälkikäsitellä.

Yhteenvetona: vetypolttomoottori ei kaatunut yhteen asiaan, vaan siihen että se on samaan aikaan monimutkaisempi kuin sähkömoottori, likaisempi kuin polttokenno ja epäkäytännöllisempi kuin diesel.

Google AI:

Vetypolttomoottorit (H2-ICE) eivät ole yleistyneet pääasiassa niiden heikon hyötysuhteen, typen oksidien (NOx) päästöjen, vedyn varastointiongelmien sekä polttokennotekniikan ja sähköautojen kovan kilpailun vuoksi. Vaikka vety palaa puhtaasti tuottaen pääosin vettä, sen hyödyntäminen perinteisessä polttomoottorissa hukkaa valtavasti energiaa verrattuna muihin teknologioihin.
Alta löydät tekstiversion vetypolttomoottoreiden vakavimmista ongelmista ja haasteista:
## 1. Heikko hyötysuhde ja energianhukka

* Alhainen hyötysuhde: Vetypolttomoottorin hyötysuhde on vain noin 35–40 %. Suurin osa vedyn energiasta karkaa lämpönä ilmaan.
* Polttokenno on tehokkaampi: Vetykäyttöiset polttokennot (FCEV) muuttavat vedyn suoraan sähköksi noin 50–60 % hyötysuhteella.
* Sähköautot dominoivat: Akkusähköautojen (BEV) kokonaishyötysuhde on noin 70–80 %, mikä tekee niistä moninkertaisesti taloudellisempia käyttää. Kokonaisketjussa uusiutuvasta energiasta auton renkaisiin vetypolttomoottori hyödyntää vain noin 15–20 %, kun taas akkusähköauto hyödyntää noin 70–85 %.

## 2. Ympäristö- ja päästöongelmat (Typen oksidit)

* Ei täysin päästötön: Koska moottori käyttää palamisilmassa olevaa typpeä, korkea palamislämpötila synnyttää typen oksideja (NOx).
* Pakokaasujen puhdistus: Autoihin tarvitaan edelleen monimutkaisia ja kalliita SCR-katalysaattoreita (kuten AdBlue) päästöjen minimoimiseksi.
* Moottoriöljyn palaminen: Sylintereissä palaa aina pieni määrä voiteluöljyä, mikä aiheuttaa vähäisiä hiilidioksidi- ja hiukkaspäästöjä.

## 3. Vedyn varastointi ja tekniset haasteet moottorissa

* Matala energiatiheys: Vety vaatii kaasumaisena valtavasti tilaa. Autoon tarvitaan raskaat ja kalliit 700 baarin painesäiliöt.
* Ennenaikainen syttyminen: Vety syttyy herkästi väärään aikaan (nakutus ja takaisku imusarjaan), mikä voi vaurioittaa moottoria.
* Haurastuminen: Vetyatomi on niin pieni, että se tunkeutuu metallien sisään tehden moottorin osista ja säiliöistä hauraita ajan myötä.

## 4. Infrastruktuuri ja taloudellisuus

* Tankkausverkoston puute: Vetyasemia on maailmanlaajuisesti erittäin vähän, ja sellaisen rakentaminen on moninkertaisesti kalliimpaa kuin sähköauton latausaseman.
* Vihreän vedyn hinta: Puhtaan vihreän vedyn valmistus sähköllä ja vedellä kuluttaa itsessään paljon energiaa, mikä tekee polttoaineesta kallista.

ChatGpt AI:

Vetypolttomoottori on täysin mahdollinen tekniikka, mutta siinä yhdistyvät polttomoottorin ongelmat ja vedyn omat ongelmat. Siksi se on jäänyt selvästi marginaaliin verrattuna sekä akkuihin että vetypolttokennoihin.

1. Suurin ongelma: hyötysuhde

Tämä on yksi tärkeimmistä syistä, miksi henkilöautoissa sitä on vaikea perustella.

2. Vety palaa erittäin nopeasti

Vety on poikkeuksellisen helposti syttyvää.

Sillä on erittäin laaja syttymisalue ilmassa, erittäin pieni syttymisenergia, suuri liekin etenemisnopeus ja taipumus syttyä ennenaikaisesti.

Tästä seuraa moottorille ongelmia kuten ennakkosytytys, nakutus ja takaisinsyttyminen eli backfire.

Tavallinen bensiinimoottori voidaan siis muuttaa vetymoottoriksi, mutta polttoainejärjestelmää, ruiskutusta, sytytystä ja moottorin ohjausta joudutaan muuttamaan merkittävästi.

3. Vety vie paljon tilaa

Tämä on erittäin merkittävä ongelma.

Vety sisältää massaan nähden valtavasti energiaa, mutta tilavuuteen nähden hyvin vähän.

Yksi kilogramma vetyä sisältää noin 33 kWh energiaa alemmalla lämpöarvolla. Mutta yksi kilogramma vetyä vie normaalissa paineessa valtavan tilavuuden.

Siksi sitä pitää säilyttää joko noin 350–700 barin paineessa tai nestemäisenä noin -253 °C:ssa.

Autossa tämä tarkoittaa suuria ja raskaita paine- tai kryosäiliöitä.

4. Säiliöt ovat paljon monimutkaisempia kuin bensatankki

Bensiini voidaan yksinkertaisesti säilyttää metallisessa säiliössä.

Vedyn kanssa tarvitaan korkeapaineinen järjestelmä:

säiliö → venttiilit → paineensäädin → putkisto → ruiskutus

700 bar on valtava paine.

Säiliöiden täytyy kestää erittäin korkea paine, lämpötilavaihtelut, tärinä, törmäykset, materiaalien vanheneminen ja toistuvat tankkausjaksot.

Tämä lisää kustannuksia ja painoa.

5. Vety aiheuttaa materiaaliongelmia

Vety voi tunkeutua joidenkin metallien rakenteeseen ja aiheuttaa vetymurtumista eli hydrogen embrittlement -ilmiötä.

Se voi heikentää tiettyjä metalliosia, erityisesti korkeapaineisissa järjestelmissä.

Siksi putkimateriaaleilla, venttiileillä, liittimillä, säiliöillä ja ruiskutusjärjestelmällä on erilaisia materiaalivaatimuksia kuin tavallisessa polttoainejärjestelmässä.

6. Vetypolttomoottori ei ole täysin päästötön

Tämä on tärkeä väärinkäsitys.

Vedyssä ei ole hiiltä, joten moottorin pakokaasussa ei synny CO2:ta itse vedyn palamisesta.

Mutta moottori imee sylinteriin ilmaa. Ilmassa on noin 78 prosenttia typpeä ja 21 prosenttia happea.

Kun palaminen tapahtuu erittäin korkeassa lämpötilassa, typestä ja hapesta voi muodostua NOx-päästöjä eli typen oksideja.

Tämä on vetypolttomoottorin yksi keskeisistä ympäristöongelmista.

Siksi tarvitaan esimerkiksi laihaseospolttoa, palamislämpötilan hallintaa, EGR:ää, pakokaasujen jälkikäsittelyä tai muuta NOx:n hallintaa.

Vetyauto ei siis automaattisesti tarkoita nollapäästöistä polttomoottoria.

7. Moottorin teho voi olla ongelma

Vety on massaltaan energiatiheää, mutta kaasuna se vie paljon tilaa.

Jos vety ja ilma imetään sylinteriin samalla tavalla kuin bensiini-ilmaseos, vety syrjäyttää osan ilmasta.

Se tarkoittaa vähemmän happea sylinterissä ja siten vähemmän mahdollista palamisenergiaa.

Tämän vuoksi tarvitaan esimerkiksi suorasuihkutusta, jolla vety ruiskutetaan sylinteriin vasta myöhemmin.

Se parantaa tilannetta huomattavasti, mutta tekee moottorista monimutkaisemman.

8. Tankkausverkosto on valtava ongelma

Tässä tullaan samaan ongelmaan kuin vetypolttokennoautoissa.

Jotta tavallinen kuluttaja ostaisi vetypolttomoottoriauton, pitäisi olla paljon vetyasemia.

Jotta vetyasemia rakennettaisiin paljon, pitäisi olla paljon vetyautoja.

Tämä on klassinen muna-kana-ongelma.

Bensiini- ja dieselverkosto on jo olemassa.

Sähköautolle taas voidaan rakentaa latausmahdollisuuksia kotiin, työpaikalle, kauppakeskukseen ja pikalatausasemille.

Vetyauto tarvitsee käytännössä erityisen tankkausaseman.

9. Vedyn valmistaminen on kallista ja energiaa kuluttavaa

Jos käytetään vihreää vetyä:

sähkö → elektrolyysi → H2

Jo elektrolyysi kuluttaa huomattavasti sähköä.

Sen jälkeen vety pitää vielä puristaa, varastoida, kuljettaa ja tankata.

Jos sama sähkö käytettäisiin suoraan sähköauton akkuun, päästäisiin paljon tehokkaammin pyörille.

Tämä on ehkä kaikkein perustavanlaatuisin syy, miksi vetypolttomoottori ei ole saanut henkilöautomarkkinoilla suurta asemaa.

10. Moottorin kuluminen ei katoa

Vetypolttomoottori on edelleen polttomoottori.

Siinä on esimerkiksi männät, männänrenkaat, sylinterit, venttiilit, nokka-akseli, laakerit, öljy, jäähdytysjärjestelmä, mahdollisesti turboahdin, vesipumppu, öljypumppu, sytytystulpat ja pakokaasujärjestelmä.

Eli suurin osa polttomoottorin mekaanisesta monimutkaisuudesta säilyy.

11. Öljy ja palaminen aiheuttavat edelleen ongelmia

Vaikka polttoaine ei sisällä hiiltä, moottorissa on edelleen voiteluöljyä.

Öljyä voi päätyä palotilaan pieninä määrinä.

Vety ei siis tee moottorista mekaanisesti puhtaan yksinkertaista.

vetyä saa myös vedestä mutta lipeåå sekaan yksi osaan veteen, moottori käy kuumentana kuin bensa,

Tällä tulevaisuuden argonvetymoottorilla on sama ongelma kuin vetyautoilla: Minkä aidon ongelman argonvetymoottori ratkaisee teollisuudessa ja tekee investoinnista kannattavamman? Miten se on teollisuudessa sähkömoottoreita parempi vaihtoehto?

https://keskustelu.suomi24.fi/t/17234958/minka-ongelman-vetyautot-ratkaisee-tulevaisuuden-autoilussa

Vetyammoniakkia moottoriin jne