Κινητήρες αμμωνίας: Πως λειτουργούν; Είναι πιο οικολογικοί;

Η αμμωνία δεν είναι μια ασυνήθιστη χημική ουσία. Εάν εργάζεστε στη γεωργία ή ασχολείστε με οποιοδήποτε είδος κηπουρικής, πιθανότατα τη χρησιμοποιείτε σε τακτική βάση, καθώς περίπου το 80% της παραγόμενης αμμωνίας χρησιμοποιείται σε λιπάσματα.

Η αμμωνία είναι εύφλεκτη, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να εκκινήσει ένα όχημα με κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Ενώ η Nissan έχει αποφασίσει να σταματήσει να επενδύει σε κινητήρες βενζίνης για να επικεντρωθεί στα ηλεκτρικά οχήματα, η Toyota είναι ένας μεγάλος κατασκευαστής αυτοκινήτων που επιλέγει να μην εγκαταλείψει τους ICEs και αντίθετα να βρει εναλλακτικό καύσιμο.

Η αμμωνία ως καύσιμο δεν είναι νέα ιδέα, καθώς μερικά οχήματα λειτουργούσαν με αυτήν στον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο. Και η Toyota, σε συνεργασία με την GAC Motors, έχει διαπιστώσει ότι εάν αναμειχθεί υγρή αμμωνία με άλλη πηγή καυσίμου όπως το ντίζελ ή το υδρογόνο, μπορεί να παραχθεί μια πηγή καυσίμου με 90% λιγότερες εκπομπές άνθρακα από την βενζίνη για την τροφοδοσία των καταναλωτικών οχημάτων.

Γιατί να συνδυαστεί η αμμωνία με κάτι όπως το ντίζελ;

Το πρόβλημα της αμμωνίας είναι η ταχύτητα της φλόγας. Παρόλο που είναι εύφλεκτη, η ταχύτητα με την οποία ταξιδεύει μέσα σε έναν κινητήρα θα ήταν σημαντικά χαμηλότερη από αυτή της βενζίνης. Οι καταναλωτές δεν θέλουν ένα όχημα χαμηλής ισχύος.

Έτσι, η αμμωνία πρέπει να αναμειχθεί με άλλες χημικές ουσίες και μια πηγή καυσίμου με 90% λιγότερες εκπομπές άνθρακα ακούγεται αρκετά καλή, γι’ αυτό και ορισμένες ναυτιλιακές εταιρείες έχουν χρησιμοποιήσει αμμωνία ως καύσιμο.

Οι κινητήρες που καίνε αμμωνία δεν παράγουν άνθρακα

Για πάνω από 150 χρόνια, τα ορυκτά καύσιμα τροφοδοτούν τις μεγαλύτερες χώρες του κόσμου, συμβάλλοντας στις αρνητικές επιπτώσεις στο κλίμα. Από τότε που αυτές οι επιπτώσεις έγιναν ευρέως γνωστές, υπάρχει μια ζήτηση για οχήματα που λειτουργούν με καθαρή ενέργεια.

Οι οργανισμοί έχουν μελετήσει εναλλακτικές πηγές καυσίμου, συμπεριλαμβανομένων των βιοκαυσίμων, αλλά η πιο προσιτή εναλλακτική λύση παραμένουν τα ηλεκτρικά οχήματα (EVs), τα οποία δεν παράγουν μεγάλες ποσότητες αερίων.

Τα EVs βασίζονται σε έναν ηλεκτρικό κινητήρα που τροφοδοτείται από μια μπαταρία, που οι ιδιοκτήτες μπορούν να φορτίζουν ανάλογα με τις ανάγκες τους. Μερικοί ιδιοκτήτες αυτοκινήτων προτιμούν τα υβριδικά από τα EVs επειδή έχουν μεγαλύτερη αυτονομία. Ακόμα εκπέμπουν επιβλαβή αέρια του θερμοκηπίου, αλλά όχι σε καμία περίπτωση τόσο πολύ όσο τα παραδοσιακά οχήματα.

Ο κινητήρας που αναπτύσσει η Toyota, δεν θα παράγει καθόλου εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, επειδή δεν υπάρχουν άτομα άνθρακα στη χημική ουσία. Αυτό ακούγεται υπέροχο, σωστά; Λάθος. Όπως αναφέρθηκε, για να λειτουργήσει η αμμωνία ως καύσιμο οχήματος, πρέπει να αναμειχθεί με άλλες χημικές ουσίες που έχουν ταχύτερη ταχύτητα φλόγας. Γι’ αυτό είναι μια μείωση 90%, όχι 100%.

Στη συνέχεια υπάρχει το θέμα των τοξικών αερίων οξειδίου του αζώτου που απελευθερώνει η αμμωνία όταν καίγεται. Αυτά τα αέρια μπορούν να προκαλέσουν όξινη βροχή και επιβλαβή προβλήματα υγείας. Εάν το σύστημα συμπίεσης αποτύχει, θα απελευθερώσει τοξίνες στην ατμόσφαιρα που είναι πολύ χειρότερα από όσα παράγουν τα παραδοσιακά ICE οχήματα.

Έτσι, ενώ η αμμωνία από μόνη της παράγει μηδενικές εκπομπές άνθρακα, οι προσθήκες που θα χρειαζόταν για να λειτουργήσει, σε συνδυασμό με τους κινδύνους που αποτελεί για την ατμόσφαιρα, σημαίνει ότι δεν είναι σημαντικά καλύτερη από τα ICE οχήματα.

Η αμμωνία έχει και άλλα μειονεκτήματα

• Διαβρωτικότητα: Η αμμωνία είναι εξαιρετικά διαβρωτική και μπορεί να καταστρέψει πολλά μέταλλα και πλαστικά που χρησιμοποιούνται στους κινητήρες, όπως ορείχαλκο, ψευδάργυρο και ορισμένα πλαστικά. Αυτό απαιτεί ειδικά υλικά και σχεδιασμό για να αποφευχθεί η διάβρωση.
• Χαμηλό σημείο βρασμού: Η αμμωνία έχει πολύ χαμηλό σημείο βρασμού, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί εύκολα να εξατμιστεί, ειδικά σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Αυτό απαιτεί ειδικά συστήματα αποθήκευσης και διαχείρισης για να διατηρηθεί η αμμωνία σε υγρή μορφή.
• Ανάγκη για ειδικό σχεδιασμό κινητήρα: Λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων της αμμωνίας, οι κινητήρες που την καίνε απαιτούν εξ ολοκλήρου νέο σχεδιασμό και δεν μπορούν να προσαρμοστούν από υπάρχοντες κινητήρες. Αυτό αυξάνει το κόστος και την πολυπλοκότητα της παραγωγής.

Κάτι τέτοιο δεν είναι αδύνατον να γίνει, αλλά είναι σίγουρα μια πρόσθετη πρόκληση.

Αυτό σημαίνει ότι η Toyota, ή οποιαδήποτε εταιρεία κατασκευάζει έναν τέτοιο κινητήρα, δεν μπορεί απλώς να τροποποιήσει έναν υπάρχων- θα πρέπει να κατασκευάσει έναν από το μηδέν χωρίς αυτά τα προβλήματα.