"Vi måste lära oss från grunden hur man bygger en bra vätgasmotor"

I LaSTS-labbet i M-huset på Campus Johanneberg pågår intensiv forskning kring ett antal av de spår som är aktuella som ersättare för fossila bränslen. Här finns flera motorprovceller, en så kallad hybridrigg för elfordon, hybridfordon och bränsleceller, och även ett laboratorium för avancerade optiska mätmetoder där bränslesprayer och gas-jet analyseras.

Sedan årsskiftet bedrivs ett samarbetsprojekt mellan Chalmers, Lunds tekniska högskola och företagen Horse Powertrain, Scania, SEM och AB Volvo. Som en första del i projektet provas nu en bensinmotor från Horse Powertrain, som bland annat levererar motorer till Volvo Cars. Bensinmotorn är ombyggd för att kunna köra på vätgas.

– Syftet är att lära oss hur man designar och optimerar motorer för vätgasanvändning, säger Mats Andersson. Projektet pågår i tre år, och efter den tiden kan vi utvärdera och se om vi har lyckats få fram en bättre motor.

– Den delen som vi kör nu är vårt stora bidrag till projekt. Den resultaten vi får nu kommer att fungera som en bas för beräkningar och experiment längre in i projektet, där huvuddelen ska utföras av Chalmers, med en del assistans från oss, säger Ayolt Helmantel, teknisk expert för förbränningssystem vid Horse Powertrain.

Vätgas ett av framtidens huvudspår

Vätgasmotorer i sig är inget nytt. Teknologin kring dem har undersökts sedan länge, och för ca 15 år sedan fanns det prototypfordon på vägarna – dock utan att något egentligt genomslag kom. På senare år har dock vätgasen tagit plats bland huvudspåren som ersättning för bensin och diesel, och stora satsningar planeras från bland annat EU. Ett av målen är att bygga upp ett infrastrukturnätverk för vätgas.

För såväl akademin som industrin är forskningen kring vätgasmotorer lite som att börja om på ruta ett igen.

– Fordonsindustrin behöver lära sig från grunden kring hur man konstruerar en bra vätgasmotor med hög effektivitet och låga utsläpp. Horse Powertrain själva har inte vätgas hos sig, utan kommer till oss på Chalmers för att samarbeta kring våra testfaciliteter, säger Mats Andersson.

Att bygga en effektiv motor som drivs av vätgas innebär många utmaningar. En grundläggande svårighet är att blanda gas med gas – fördelningen mellan vätgas och luft måste vara helt jämn, men vätgasen puttar delvis undan luften när den sprutas in i cylindern. Blandningsprocessen måste dessutom ske på någon hundradels sekund.

Många utmaningar att lösa

– Det vi ska titta på nu är vad som händer inne i själva motorutrymmet, säger Mats Andersson. Vi vill till exempel undvika självantändning, vilket är en stor utmaning eftersom vätgas brinner bra och antänder lättare än traditionella bränslen. Om det blir en dålig blandning av vätgas och luft så kan det dessutom ge mycket kväveoxidutsläpp. Vi ska utvärdera, köra motorn, testa olika saker som hög last, låg last och varvtal för att hitta bra inställningar för den. Mycket av det går hand i hand med simuleringar som görs på Horse Powertain, och vi har mycket att lära oss av varandra.

När forskarna väl har lyckats skapa en väl fungerande motor som drivs av vätgas så finns det oerhört stora vinningar. Man slipper till exempel utsläpp av kolmonoxid och sot – vid användande av vätgasmotor är vatten den huvudsakliga restprodukt som bildas.

– Nya personbilar som säljs från 2035 får inte drivas med fossila bränslen och användandet av lastbilar som drivs på fossila bränslen ska trappas ner. 2030 ska vara andelen vara 45 % lägre än 2019, och 2035 ska den vara 65 % lägre. När det gäller utsläpp så är det mängden koldioxid ut ur avgasröret det som man räknar på, och med ett regelverk som är utformat på det sättet så är det vätgas eller el som gäller som framtida bränsle, säger Mats Andersson.

"Alla tillgängliga tekniker måste utnyttjas"

Samtidigt poängterar han att tio år är en lång period, och att mycket kan hända. Om man tittar på hur det såg ut för tio år sedan så var det diesel som gällde – i dag satsas det oerhört mycket pengar och resurser på andra och nya tekniker, men ingen vet med säkerhet om hur blandningen blir mellan bränsleceller, elbilar, vätgas och biobränslen.

– Och det kommer säkert att se olika ut i olika delar av världen, men ska man klara att växla över från fossila bränslen så måste alla tillgängliga tekniker utnyttjas, säger Mats Andersson.