Hogy áll jelenleg a Le Mans-i hidrogén-kategória, és mik a kritikus területek?

Ahhoz, hogy legyen hidrogénautó Le Mans-ban, legelőször is létre kell hozni a szabályozási keretet, ami nagyon nehéz feladat egy olyan technológia esetében, ahol néha havonta érkeznek új szabadalmak, eddig nem látott megoldások. 

A szabályalkotók szempontjából a hidrogéntank és annak újratöltése a legkritikusabb terület, és az utóbbi egy évben erre fordították a legnagyobb figyelmet. Az ACO hidrogénért felelős főtanácsadója szerint komoly előrelépést sikerült elérniük. 

”Olyan fejlődés történt a folyékony hidrogén tárolásának technológiájában, ami egyenesen meglepő. Új szigetelőanyagok jelentek meg, amiknek köszönhetően már nem lesz szükség vákuumos rétegre. Még nem hoztuk meg a végső döntést, de most már olyan lehetőségek állnak a rendelkezésünkre, amiket egy éve elképzelni sem tudtunk” – mondta Bernard Niclot a Racecar Engineeringnek. 

A munka folyamatos, a Sportscar365-nek nyilatkozó Marek Nawarecki, az FIA pályaversenyzésért felelős sportigazgatója elmondta, már zajlanak a különböző hidrogéntankok töréstesztjei is. 

A tankra vonatkozó szabályok az ACO és az FIA problémája, a motorok és a hajtáslánc kialakítása viszont a gyártók feladata. Niclot azonban ezzel kapcsolatban is mondott nagyon érdekes dolgokat. 

Például, hogy a hidrogéntüzelésű belső égésű motorok valószínűleg nagyobb hengerűrtartalmúak lesznek, mint a jelenlegi benzinesek. Ahhoz, hogy ennek okait megértsük, kicsit fizikulni kell. 

Kezdjük azzal, hogy az égéstérbe kerülő hidrogén térfogata jelentősen nagyobb, mint a benziné. Ezenkívül a biztonságos égéshez szegény keverékre van szükség, tehát sok levegő, kevés hidrogén, és a levegő is sok helyet foglal el. Ha hasonló teljesítményt akarunk elérni, az ehhez szükséges keveréknek egyszerűen nagyobb helyre, nagyobb égéstérre van szüksége, mint egy benzines motor esetében.

A problémán turbóval lehet valamennyit segíteni, mivel az összesűrített gáz kevesebb helyet foglal el, viszont ez sem ilyen egyszerű. A szegény keverék miatt a hidrogénmotorból kiáramló gáz hőmérséklete jelentősen alacsonyabb, így sokkal kisebb energiával tudja meghajtani a turbót. Niclot szerint ezen talán egy e-turbóval lehet majd segíteni, ami a kigyorsítás kezdeti szakaszában is magas fordulatszámot tud tartani, de ez már tényleg a gyártók asztala lesz. 

Az ACO és az FIA feladata ebben a kérdésben az, hogy eldöntsék, mi az a technológiai megoldás, amit engednek, és mi az, amit bármilyen okból nem. Reményeik szerint 2026 szeptemberére végeznek a tank szabályozásának megalkotásával, és onnantól kezdve a többi terület pontosítása következik. Jelenleg több munkacsoportban is vizsgálják az esetleges technológiákat, mert 2027-ben véglegesíteni akarják a szabályrendszert. 

Jelen állás szerint a WEC hidrogén-kategóriájába mind a kettővel lehet majd jönni. Az előbbi egy klasszikus robbanómotor, csak benzin helyett hidrogénnel meghajtva, a másik pedig egy üzemanyagcella, ami elektromos áramot állít elő, és elektromotorokat hajt. Niclot szerint mindkettőnek van előnye és hátránya is.

A belső égésű előnye, hogy egy már kiforrott technikát kell kicsit megfaragni. A hajtáshoz szükséges minden alkatrészt figyelembe véve ez a kisebb méretű és tömegű technológia. Ezenkívül a hűtés megoldása is egyszerűbb, hiszen a keletkező hő kétharmada a kipufogógázzal együtt távozik, ami az üzemanyagcella esetén ugye nincs. Utóbbihoz több hűtő, több víz kell, ami plusz súly és nagyobb légellenállás.

A belső égésű rendszer egyik járulékos hátránya viszont a károsanyag-kibocsátás. Bár a hidrogén égése során víz keletkezik, az égéstérben lévő magas hőmérsékleten a levegő nitrogéntartalma reakcióba lép az oxigénnel, és az így keletkező nitrogén-oxidok (NOx) környezetkárosító hatásúak. Niclot szerint viszont ez kezelhető probléma. 

Az üzemanyagcellás rendszer előnye, hogy teljesen tiszta, tehát zéró kibocsátással működik. Szintén fontos, hogy a belső égésűvel ellentétben itt nem kell nagy nyomással befecskendezni a hidrogént, ami nem egyszerű feladat, hiszen egy -253 fokos anyagról beszélünk, ahol például a pumpa megfelelő kenésének biztosítása komoly kihívás. 

Niclot szerint viszont az üzemanyagcellás technológia legnagyobb hátránya jelenleg az, hogy nagyon keveset foglalkoztak még vele a motorsport szintjén, azaz sokkal kevesebb tapasztalat van a belsőégésűhöz képest.

Az ACO és az FIA 2030-tól egymás ellen akarja versenyeztetni a hidrogénes és a benzines hypercarokat egy ”technológia-kiegyenlítő” (Equivalence of Technology) rendszer segítségével, így adja magát a kérdés, hogy mik lesznek majd a legnagyobb különbségek a kettő között.

Az egyik legegyértelműbb a súly; a hidrogénautók jelentősen nehezebbek lesznek; az idén bejelentett előzetes szabályok alapján 1200 kg lesz a minimumsúlyuk 1040 kg helyett.

A másik kardinális kérdés az energiahatékonyság. Hiába tárolják cseppfolyós állapotban a hidrogént, az energiasűrűsége még így is jócskán elmarad a benzinétől, tehát még egy nagyobb tankban sem tudnak ugyanannyi energiát tárolni. Rendkívül fontos lesz a minél kisebb légellenállás és a minél hatékonyabb energiavisszanyerés hibrid rendszeres segítségével.

Niclot szerint ebben az a jó, hogy pillanatnyilag a teljes autóipar erre a problémakörre, tehát az energia hatékony felhasználására összpontosít, legyen szó akkumulátoros, benzines vagy szintetikus üzemanyagos megoldásról. A motorsportnak pedig mindig jó, ha az ott használt technológia összhangba tud kerülni az aktuális széria-trendekkel. 

A nagy különbségek ellenére Niclot állítja, az ACO és az FIA által elvégzett szimulációk egyértelműen azt mutatják, egy hidrogénautó is képes lehet győzni Le Mans-ban a benzines riválisok ellen. De, teszi hozzá a szakértő, ezek egyelőre szimulációk, és a valóság csak akkor igazolhatja őket, ha lesz egy kész hidrogén versenyautó.

Az elmúlt évtizedek alatt a benzines autók újratöltése nagyon precízzé, biztonságossá és gyorssá vált. A hidrogén esetében viszont szinte semennyi tapasztalat nincs, így ez a másik neuralgikus pont. Nem is annyira a biztonság, mint inkább a gyorsaság. 

Egy benzines-hibrid Hypercart jelenleg bő fél perc alatt lehet megtankolni, a hidrogén esetében viszont ez elképzelhetetlen. Niclot azzal számol, hogy a tankolási idő valahol egy és két perc között lehet majd. A jelenlegi technológiai szinten az egyperces tankolás túl ambiciózus célnak tűnik, mert itt is felmerülnek nem várt akadályok.

”Még mindig nem látjuk át teljesen a hőmérséklet hatását, de egyelőre a folyamat elején járunk. Fujiban a Toyotánál (Super Taikyu bajnokság), ami egy cseppfolyós hidrogénnel működő autó, láttunk olyan (problémákat), hogy az egyes kiállások között a tankolócső túlságosan felmelegedett.” 

Ez azt jelenti, hogy 2030-tól várhatóan a benzines autók tankolását le fogják lassítani, hogy egy szintre hozzák a hidrogénesek újratöltésével. 

Az idő mellett az infrastruktúra is nagy kérdés. A versenypályák jelenleg benzines utántöltésre vannak kialakítva, és amíg nincs számottevő hidrogénes versenyzés, nem várható tőlük, hogy súlyos milliókat költsenek fejlesztésre. Az első időkben így valószínűleg mobil utántöltő rendszerekre lesz szükség, ahol viszont nem végtelen a kapacitás. Niclot szerint az elején 2-3-4 hidrogénautóval számolnak, ami még megoldható, de mondjuk 6 esetében már probléma lehet az újratöltés. 

Az ACO szakértője szerint 2030-ban jönnek a hidrogén hypercarok, de akár már kicsivel korábban is lehetséges. Pierre Fillon Le Mans környékén szintén arról beszélt, hogy a Garázs 56 keretében akár már hamarabb is bemutatkozhat a technológia Le Mans-ban. 

Ha pedig a leendő gyártók kerülnek szóba, akkor nyilván a Toyotáról kell először beszélni, nekik ugyanis már van egy majdnem kész hidrogén Hypercarjuk. Korábban az Alpine is villogott az Alpenglow-val, de most, hogy az év végén kiszállnak, minden bizonytalanná vált velük kapcsolatban.

Korábban sokat lehetett arról hallani, hogy a Hyundait is érdekli a téma, hiszen ők közútra is gyártanak hidrogénautókat. Niclot szerint akár ők is szóba jöhetnek, főleg most, hogy a Genesis márkával már jelen vannak a WEC-ben, és a Le Mans 24h-n is bemutatkoztak.

Érdekesség, hogy a RE a cikk elején megjegyzi, a Toyota mellett a Ferrari a másik legaktívabb gyártó a különböző hidrogénes üléseken.