Med allt mer förnyelsebar energi från exempelvis vind- och solkraft blir det många gånger överskott av elektricitet, energi som går till spillo. Då är vätgasproduktion ett vettigt alternativ trots stora energiförluster. Vätgas kan sen utan att släppa ut koldioxid driva förbränningsmotorer, såväl mobila som stationära.
JCB:s arbete med en vätgasmotor är inte en lansering av en ny produkt, utan ett pågående forskningsarbete i ett större sammanhang med målet nollutsläpp.
Grunden för vätgas är att det finns i vatten, något som finns i stort sett överallt.
Skillnaden mellan vätgasmotorer och bränsleceller är det att i en bränslecell produceras elektricitet av vätgas och maskinen drivs då av elektricitet.
En vätgasmotor är en förbränningsmotor som drivs av vätgas.
Fyra avdelningar för nollutsläpp
På JCB har man kommit fram till att förbränningsmotorer som drivs med vätgas är det bästa för medelstora och större lantbruks- och anläggningsmaskiner.
JCB har i sitt projekt tagit fram en mobil tank för att fylla bränsle till maskiner i fält, men för att vätgas ska fungera måste infrastrukturen för tankställen byggas ut.
JCB har över 350 olika forskningsprojekt på gång just nu, inom alla områden av utveckling.
Inom EU har man som mål att nå nollutsläpp till år 2050. Det har sedan 1990 redan minskat rejält, men den svåraste biten är kvar.
– Därför måste vi alla arbeta för att minska koldioxidutsläppen på olika sätt och vi som tillverkar maskiner måste ligga i framkant eftersom det tar lång tid att förnya en befintlig maskinflotta, säger Tim Burnhobe utvecklingschef på JCB.
Vägen till nollutsläpp har JCB delat upp i fyra avdelningar. Först handlar det om att minska bränsleförbrukningen inom befintliga system så mycket det går, inom samma område gäller det att minska bränsleförbrukningen genom effektivt användande.
Det tredje är att använda eldrift i alla mindre maskiner där det är möjligt och sist men inte minst är ett bränsle i flytande- eller gasform som inte släpper ut koldioxid.
Eldrift bäst i mindre maskiner
Laddningsbara maskiner passar inte i större maskiner då tiden för att ladda blir för lång i förhållande till tiden då maskinen kan arbeta. Laddningsbara system passar bäst till personbilar som statistiskt sett står parkerade en betydande tid av dygnet och kanske endast används en till två timmar per dag.
Likaså kan eldrift med batterier passa i små kompakta entreprenadmaskiner då de många gånger har arbetscykler som påminner om personbilar.
JCB har sedan några år flera produkter i det mindre segmentet med batterier och elmotorer.
– Ett annat sätt är att företagen köper dubbelt så många maskiner som behövs. Exempelvis att ett företag behöver 50 truckar och då köper 100. Då körs hälften hela tiden medan andra hälften står på laddning.
Batteridrivna maskiner har en stor utmaning i dag. De kostar mer att tillverka än motsvarande maskiner med förbränningsmotor och med de elpriser som varit gällande i Europa den senaste tiden innebär även att driftskostnaderna varit i nivå med diesel.
Ett annat problem när det gäller batteridrift i större maskiner är att ett batteri som fungerar i en bil inte fungerar i en traktor eller anläggningsmaskin. Anledningen till det är att i en bil utsätts inte batteriet för så stora krafter och vibrationer som i en arbetsmaskin.
Denna problematik är den samma vad gäller bränsleceller. De kan skadas av krafter, vibrationer och även damm och föroreningar.
Men även eldriften utvecklas
Framöver kommer dock eldrift med batterier bli ett allt mer fördelaktigt alternativ. Utvecklingen av ny batteriteknik innebär hela tiden mer energi i mindre batteri, snabbare laddning och ökad räckvidd/arbetstid.
I dag kostar en kompakt eldriven anläggningsmaskin med batterier cirka dubbelt så mycket som motsvarande maskin med förbränningsmotor. Det finns en viss marknad för detta i dag, men för större lantbrukstraktorer fungerar det inte i dag.
Med dagens bästa batteriteknik i en stor lantbrukstraktor på 250 hästkrafter hade enbart batterierna kostat cirka 450.000 euro och traktorn hade vägt 10.000 kg mer.
Detta är om traktorn ska ha samma användningstid som en traktor med förbränningsmotor.
– Om kunden nöjer sig med fyra timmars arbete per dygn och resten till laddning skiljer det inte lika mycket. Då blir traktorn bara cirka dubbelt så dyr och väger 2.500 kg mer.
Vätgas en lösning för tunga maskiner
På JCB har man således kommit fram till att vätgas är framtiden för många maskiner. Vätgas görs genom att dela på syre och väte ur vatten. Det går åt mer energi för att ta fram vätgas än vad energivärdet blir i den färdiga vätgasen.
Förhållandet skiljer mellan tekniker, men skolexemplet säger att det går åt ungefär 2 kWh el för att erhålla 1 kWh vätgas. Förutsättningen för vätgasproduktion är således att använda överskott av förnyelsebar el, det vill säga vid tillfällen då solceller och vindkraft ger mer elektricitet än vad nätet behöver.
Då är det bättre att erhålla lagringsduglig vätgas än att bara låta energin från vindkraftverk och solceller gå till spillo. Vätgas kan lagras i evighet i gas- eller flytande form. Till skillnad mot biogas är det inte heller farligt att använda i fordon. Ett läckage av vätgas innebär att gasen sticker rakt upp i luften och det blir ingen explosion vid fordonet.
Det är även hårda regler kring tuber och röranslutningar vad gäller vätgas.
Endast en motormodell
JCB har byggt en Fasttrac, en teleskoplastare och en grävlastare med vätgasdrift.
– Det tog inte många månader att bygga om en maskin med konventionell dieselmotor till vätgasdrift, säger Tim Burnhobe.
I stället för dieseltank monteras gastuber och de tar ungefär samma plats för samma användningstid som med diesel. Fordonet slipper tank för AdBlue och katalysator eftersom det endast är vattenånga som kommer ur avgasröret.
JCB har tillverkat dieselmotorer i egen regi sedan år 2004 och i den fabriken har en vätgasmotor tagits fram. I dag finns det endast en modell och den har 4 cylindrar och är på 4,8 liter med turbo.
Det är i grunden en dieselmotor som även försetts med tändstift. Principen blir således en mix mellan bensin- och dieselmotorn.
Det behövs ingen pump för att överföra vätgas då man har ett större tryck i bufferttanken än i fordonets tank. En slang ansluts, en kran öppnas och gasen förs över. En normalstor traktor tar 10 minuter att tanka med vätgas.
