Tulevikumuusika paitab kõrvu
Vesinik auto energiaallikana tundub perspektiivikaim
tulevikusuund, sest selle varud on praktiliselt piiramatud. Esimesed
vesinikuautod liiguvad juba tänaval. BMW näiteks pani 7. seeria
V8-mootori vesinikku põletama ning tänavu peaksid esimesed
seeriaautod minema kasutusse. Kuid vesiniku põletamine ei pruugi olla
parim lahendus. Samuti vesinikku tarbiv kütuseelement (fuel cell)
võib autotööstuses tekitada suisa revolutsiooni.
Teeme vesinikust elektrit
Kütuseelement pole
kaugeltki verivärske leiutis, esimene ehitati juba 1843. aastal. 1950.
aastate lõpul jõuti arendamisega niikaugele, et
kütuseelemendid muutusid praktiliselt kasutatavateks.
Põhimõtteliselt on kütuseelement elektrokeemiline
energiamuundur, mis toodab keemilisel reaktsioonil elektrienergiat. Ka aku
tegeleb samaga, kuid erinevalt akust nõuab kütuseelement pidevalt
kütust. Pruukida võib väga mitmesuguseid aineid, siin ja
praegu käib jutt ainult vesinikku tarbivatest kütuseelementidest.
Kindlasti mäletate, kuidas kooli füüsikatunnis elektri abil
vesi hapnikuks ja vesinikuks lagundati. Seda protsessi nimetatakse
elektrolüüsiks. Kütuseelemendis toimub elektrolüüs
tagurpidi. Hapniku ja vesiniku reageerimisel tekib elekter ning
jääksaadusena vesi. Laias laastus koosneb kütuseelement kolmest
põhiosast – anoodist, katoodist ja neid eraldavast membraanist (vt
joonis). Anoodile juhitakse vesinikku ning sellel leiduv katalüsaator
(plaatina või roodium) paneb vesiniku lagunema prootoniteks ja
elektronideks. Katoodile juhitakse hapnikku ja sinna liiguvad läbi
membraani ka prootonid, elektronid aga läbi ei pääse (membraan
on isolaator). Kui nüüd luua anoodi ja katoodi vahele elektrit
juhtivast materjalist ühendus, hakkavad elektronid mööda seda
anoodilt katoodile liikuma. Koolifüüsika juurde tagasi tulles –
mis on elektronide suunatud voog? Muidugi elekter! Katoodile jõudnud
elektronid ja prootonid ühinevad hapniku molekulidega, moodustades vee.
Imelihtne, eks? Paraku pole seda printsiipi auto jõuallikaks arendada
üldse kerge. Ühe kütuseelemendi antav pinge on vähem kui
üks volt. Vesiniku säilitamiseks vajatakse massiivseid paake.
Kütuseelement töötab kõrgel temperatuuril. Membraani
tööiga pole kaugeltki lõpmatu. Õhust hapniku
kättesaamine nõuab lisaseadmeid. Ja nii edasi.
Valgus tunneli lõpus
Lõpmatute
vesinikuvarude ahvatlus aga viib töid jõudsalt edasi ja paari-kolme
aasta jooksul peaksid kütuseelemendiga autod tänavatele
jõudma. Sellelaadset uudist on kuulutanud mitu firmat.
General
Motors näitas kahe aasta eest kontseptsõidukit GM Sequel, mis evib
sisepõlemismootoriga sõidukiga sarnaseid omadusi. Sequeli
suurimaks väärtuseks on tõik, et seal kasutatakse ainult
olemasolevaid tehnoloogiaid. Seda polegi nii vähe: akude elueaks
arvestatakse 10 aastat ning kütuseelement peaks kestma 240 000
kilomeetrit.
Sequeli konstruktsioon erineb tugevasti tavaautost. Tema
kõrgele tõstetud põhja alla mahuvad kolm
komposiitmaterjalist, süsinikplastist kestaga ümbritsetud
vesinikupaaki (kogumahtuvusega 8 kilo) ja kütuseelement ise.
Pakiruumi all paikneb
65 kilo kaaluv liitium-ioonaku. Selline arhitektuur
jätab raskuskeskme madalale ja kabiini põranda siledaks, tagab
50/50 kaalujaotuse sildade vahel ning võimaldab ehitada enam-vähem
igasuguse väliskujuga autosid.
Sequeli kere valmistati alumiiniumist
ja ta meenutab välimuselt tavalist linnadžiipi. Vaid õhuavade
suurus ja rohkus (kütuseelement vajab intensiivset jahut
ust) reedab sõiduki erilisust.
Sequel on GMi väitel esimene
auto, millel nii pidurid kui ka rool töötavad täiselektriliselt,
ilma mehaanilise või hüdraulilise või pneumaatilise
ülekandeta. Kolmest elektrimootorist üks käitab
planetaarülekande kaudu esirattaid (ja töötab pidurdamisel
akusid laadides generaatorina), tagumised mootorid on aga rattarummudega kokku
ehitatud.
Uhke uus elu
Sequeli (nüüd
kannab ta GMi märgi asemel Chevrolet’ embleemi) sohvrina saan
kähku selgeks, et selle juhtimine ei erine kuigivõrd
harjumuspärasest, ehkki taust on hoopis teine. Tavaline
käivitusprotseduur puudub. Isegi paigalseisvat autot ei saa nimetada
mittetöötavaks. Õhuavadest kostev surin ja
väljalasketorust vuhinal väljuv veeaur reedavad, et midagi toimub.
Pedaalid ja rool asuvad seal kus ikka. Käigukast
(sisepõlemismootori primitiivsust kompenseeriv seade) puudub,
sõidu alustamiseks tuleb lihtsalt vajutada D-nuppu keskkonsoolil.
Mootorite võimsus muljet ei avalda, kuid pöördemoment 3950
N·m ületab superautot Bugatti Veyroni enam kui kolmekordselt.
Gaasipedaali (või peaks ütlema elektripedaali?) vajutamisega
kaasnev kiirendus on ühtlane ja ei näi hoo kasvades sugugi raugevat.
Kuna napilt viiekilomeetrine ring tuli läbida politseiautode vahel
(Sequelil puudub kasutusluba) ja mõõduka kiirusega, ei oska ma
suurt midagi kosta rooli- või piduritunnetuse kohta. Sequel pole
päris tumm, liikumisega kaasnev heli meenutab trollibussilt tuttavat
undamist. Palju kordi vaiksemana võib ta siiski pikapeale
tüütavaks muutuda.
Kuna kõik Sequeli pardaseadmed
töötavad elektriga, saab nende tööparameetreid muuta
tarkvaraliselt. Elektrirooli puhul ei saa rääkida mingist
tunnetusest, kuid arvuti abiga pole seda keeruline tekitada. Tarvis läheb
ainult piisavalt suurt andmepanka ja arvutusvõimsust ning
põhimõtteliselt võib panna rooli käima kiirelt ja
täpselt nagu kardil või kergelt ja ebamääraselt nagu
Ameerika maasturil. Täpselt sama lugu on helitaustaga. Kui vastavad helid
salvestatud, võib oma auto panna kriiskama nagu Ferrari või
popsuma nagu suure V8. Arvuti peab lihtsalt kiirust ja kiirendust arvestades
kalkuleerima õige sageduse ja alatooni. Pealegi vabastab selline
lahendus kaaskodanikud ka mürasaastest – auto kõlaritest
kostev “mootorimürin” on kuuldav vaid kabiinis, mitte
väljaspool.
Oodata pole enam kaua. GMi asepresidendi Larry Burnsi
sõnul peab ta 2009. aasta 31. detsembriks firma juhtkonnale
tõestama, et Sequeli tehnoloogial põhinev auto on
tootmiskõlblik. Kõlblikkus sisaldab ka hinnakriteeriumi –
ühe kilovati valmistamise maksumus ei tohi ületada 50 dollarit. Kui
see ja kõik muud tingimused saavad täidetud, peaks GM alustama
kütuseelemendiga autode seeriatootmist aastatel 2010 kuni 2015.