Việc sử dụng hydro trong động cơ Tier-3 NextFuel™ làm nổi bật Wabtec là công ty dẫn đầu trong lĩnh vực nhiên liệu thay thế
Vào chiều thứ Tư hôm đó, tại cơ sở thử nghiệm ở khuôn viên chính của Viện nghiên cứu Tây Nam (SwRI) tại San Antonio, Texas, các kỹ sư nghiên cứu của Wabtec đã đạt được 'lần cháy đầu tiên' (tức là quá trình đốt cháy) trong động cơ nhiên liệu kép hydro-diesel.
Họ đã đưa hydro vào động cơ Wabtec Evolution Series Tier 3 công suất 4.500 mã lực, đây là động cơ chính của đội tàu hỏa trên toàn thế giới (hiện nay có hàng nghìn đầu máy xe lửa được trang bị động cơ Evolution Series) và động cơ hoạt động… theo đúng thông số mong đợi.
Để làm rõ: Động cơ đốt trong hydro (H₂ ICE) vẫn còn nhiều năm nữa mới có. Nhưng đạt được 'lửa đầu tiên' là bước đầu quan trọng trong hành trình đó và việc đạt được đến thời điểm này làm nổi bật tinh thần đổi mới của Wabtec – và cách tiếp cận kinh doanh thực tế – vì đây là công ty dẫn đầu trong ngành đường sắt vốn đã tiết kiệm nhiên liệu hướng tới tương lai không phát thải ròng.
Một cách tiếp cận 'đa dạng': Động cơ nhiên liệu kép
Hydro là nguồn nhiên liệu (không phải hóa thạch) đã thu hút trí tưởng tượng của ngành đường sắt vận tải hàng hóa và của doanh nghiệp nói chung, vì nó cháy không thải ra carbon. Mặc dù bản thân nguyên tố này rất phong phú trong vũ trụ, nhưng nguồn cung cấp hydro "xanh", giá cả cạnh tranh và cơ sở hạ tầng cần thiết để phân phối nó thì không. Đây cũng là nguyên tố nhẹ nhất và cực kỳ dễ cháy, đặt ra những thách thức thiết kế độc đáo cho các nhà thiết kế động cơ đầu máy xe lửa.
Tuy nhiên, với tất cả những đặc điểm độc đáo của hydro, Wabtec cho rằng câu trả lời để biến nó thành nhiên liệu hiệu quả, không phát thải carbon cho các đội tàu chở hàng hiện tại nằm ở điểm chung của nó với các nguồn năng lượng khác. Nói cách khác, H₂ là một loại khí và Wabtec biết cách đốt khí trong động cơ đốt trong hiệu suất cao. Tốt hơn nữa, Wabtec biết cách đốt khí tự nhiên trong động cơ nhiên liệu kép có thể chuyển đổi liền mạch trở lại động cơ diesel khi cần, một điều mà công ty đã làm trong môi trường thương mại với đầu máy NextFuel™ của mình cho Đường sắt Bờ Đông Florida.
Sự khác biệt này rất quan trọng, vì một lần nữa, Wabtec đang đổi mới hiệu quả, cho ngành công nghiệp thấy rằng họ không cần phải phát minh lại bánh xe để thích ứng với nguồn nhiên liệu thay thế mới nổi. Thay vào đó, Wabtec đang tìm cách làm cho nhiên liệu thay thế đó, trong trường hợp này là hydro, hoạt động hiệu quả trong nền tảng động cơ hiện có được xây dựng có mục đích cho tính linh hoạt (nhiên liệu), cho phép khách hàng được hưởng lợi từ nhiên liệu mới khi chúng trở nên khả thi.
Jim Gamble, Phó chủ tịch phụ trách Giải pháp Động cơ và Năng lượng của Wabtec, cho biết:
Sự cám dỗ coi hydro và sự phát triển của động cơ đốt trong hydro là một thách thức đòi hỏi một cách tiếp cận hoàn toàn mới là rất lớn, nhưng chúng tôi đã thành công trong việc chống lại điều này thông qua kế hoạch tốt và thực hiện tốt hơn nữa.
“Với động cơ NextFuel™ nhiên liệu kép, Wabtec đã cải tiến các động cơ diesel phổ biến hiện có của chúng tôi để a) phù hợp với nhiên liệu thay thế và b) chuyển đổi liền mạch – và tự động – trở lại chế độ diesel khi cần thiết.”
Cách tiếp cận đổi mới này đảm bảo nhu cầu của khách hàng đường sắt được đưa vào các công nghệ giảm phát thải, đặc biệt là mối quan tâm của họ về cơ sở hạ tầng và tính khả dụng của nhiên liệu thay thế. Ví dụ, thành công của Wabtec trong việc sử dụng nhiên liệu thay thế trong các động cơ hiện có với bộ dụng cụ NextFuel, dù là LNG, biodiesel hay diesel tái tạo, cho phép các hãng vận tải chuyển đổi giữa các loại nhiên liệu tùy theo tình hình thực tế. Điều đó có nghĩa là khi nhiên liệu thay thế không khả dụng ở một khu vực nhất định hoặc cơ sở hạ tầng để cung cấp nhiên liệu đó không sẵn sàng tại bất kỳ thời điểm nào, thì dầu diesel vẫn có thể và sẽ hoàn thành nhiệm vụ - tự động và trong khi sử dụng một động cơ hiệu suất cao.
Điều này đặc biệt quan trọng trong quá trình phát triển động cơ đốt hydro, khi việc xây dựng cơ sở hạ tầng nhiên liệu hydro đang ở giai đoạn đầu giống như quá trình phát triển động cơ đốt trong H₂.
Gamble nói thêm:
Chúng tôi đã rút ra được kinh nghiệm rằng không nên đổi mới quá xa so với những gì khách hàng đường sắt của chúng tôi có thể sử dụng thực tế.
“Bằng cách đạt được những tiến bộ trong việc sử dụng hydro làm nhiên liệu trên nền tảng NextFuel đang hoạt động của mình, chúng tôi đảm bảo rằng những tiến bộ mà chúng tôi đạt được sẽ diễn ra trong một mô hình phân phối mà ngành công nghiệp đã áp dụng và có thể dễ dàng đáp ứng.”
Mang hydro đến gần hơn với khách hàng
Wabtec đã tạo nên làn sóng trong lĩnh vực tàu hỏa chạy bằng hydro kể từ khi công bố các thỏa thuận nghiên cứu quy mô lớn với Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Argonne của Bộ Năng lượng. Công trình này tập trung vào việc thử nghiệm nhiều loại nhiên liệu thay thế, bao gồm hydro, trên động cơ đầu máy xe lửa nhiên liệu kép xi-lanh đơn Wabtec tại Phòng thí nghiệm Oak Ridge.
Song song với việc thiết lập nền tảng thử nghiệm quan trọng này, ban lãnh đạo cấp cao của Wabtec đã thử thách nhóm Giải pháp Động cơ và Công suất đưa nghiên cứu về hydro “gần hơn với khách hàng” và trải nghiệm hàng ngày của họ, khiến nghiên cứu ít mang tính lý thuyết hơn và trở thành thứ mà họ có thể chạm vào và cảm nhận được.
Kết quả là một quan hệ đối tác mới với SwRI và một chế độ hydro được tiến hành trên động cơ NextFuel Evolution Series Tier 3 tương tự như động cơ đang được sử dụng tại Đường sắt Bờ Đông Florida, với các sửa đổi để sử dụng nhiên liệu hydro. Động cơ nhiên liệu kép này là "tự nhiên" cho thử nghiệm hydro ban đầu, vì nó cũng đốt một loại khí, tức là khí tự nhiên, cùng với dầu diesel.
Tuy nhiên, bỏ qua những điểm chung, hydro không phải là khí tự nhiên. Trước hết, hydro nhẹ hơn nhiều. Trên thực tế, là nguyên tố nhẹ nhất trong bảng tuần hoàn, nó muốn bay lên ba tầng mỗi giây. Cần phải xem điều đó sẽ tác động như thế nào đến thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ. Ngoài ra, năng lượng đánh lửa của hydro rất thấp - thấp hơn nhiều so với khí tự nhiên - và phạm vi dễ cháy của nó cực kỳ rộng.
Sự đốt cháy quan trọng
Nói như vậy, Wabtec đã bắt đầu thử nghiệm này từ một vị thế mạnh mẽ. Họ đã sửa đổi động cơ Evolution Series Tier 3 của mình để đốt khí tự nhiên, thực hiện những thay đổi đối với cả động cơ và phần cứng đầu máy.
Mục tiêu của Wabtec là tận dụng, và trong một số trường hợp là vượt qua, những tiến bộ này, thực hiện các điều chỉnh và thay đổi lớn hơn cần thiết để tập hợp, sau đó tối ưu hóa, hydro như một nguồn nhiên liệu bền vững. Ví dụ, đường ống và kiến trúc động cơ hiện tại có đủ để cung cấp hydro, nhẹ hơn khí tự nhiên 6 lần, từ thầu đến buồng đốt không? Có tốt hơn không nếu phun hydro trực tiếp vào buồng đốt (phun trực tiếp) so với vào ống nạp (phun cổng)?
Những câu hỏi và biến số này cùng hàng trăm câu hỏi và biến số khác đang và sẽ tiếp tục là chủ đề của quá trình thử nghiệm mở rộng trên cả hệ thống xi-lanh đơn tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và động cơ Tier 3 NextFuel tại SwRI.
“Một khởi đầu tuyệt vời”
Gamble kết luận:
Chúng tôi đang ở một điểm uốn thú vị trong suy nghĩ của mình về hydro, nơi chúng tôi có thể chuyển từ lý thuyết sang thực sự thử nghiệm các giả định của mình trên các động cơ hiệu suất cao thực tế mà khách hàng của chúng tôi biết rõ và tin tưởng,
“Bằng cách lắng nghe khách hàng và tập trung vào các phương pháp cung cấp công nghệ tiết kiệm khí thải một cách nhanh chóng, từng bước và liền mạch nhất có thể, Wabtec đã giúp ngành đường sắt vận tải hàng hóa tạo ra tác động đáng kể đến các mục tiêu giảm lượng carbon hiện nay.”
Việc sử dụng hydro trong động cơ Tier-3 NextFuel™ làm nổi bật Wabtec là công ty dẫn đầu trong lĩnh vực nhiên liệu thay thế
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
