האם לאופנועים יש עתיד במימן?

תמונה: אדם גלנזמן, MITEI
energy.mit.edu
צוות כלי הרכב החשמליים של MIT בודק

צוות כלי הרכב החשמליים של MIT, שכבר בנה לא מעט כלי רכב חשמליים חדשניים כולל מכוניות ואופנועים ושלח אותם למרוצים בתחרויות בין לאומיות מקצועיות, מנסה השנה משהו שונה לחלוטין:  הצוות מפתח אופנוע חשמלי עם תא דלק מימני שנועד לשמש כמצע ניסוי למערכת הנעה חדשה המבוססת על מימן.

האופנוע עבר בהצלחה את הדגמת המבחן הראשונה המלאה שלו באוקטובר. הוא נועד לשמש כפלטפורמת קוד פתוח המאפשרת החלפה וניסוי של מגוון רכיבים, ושגם מפתחים אחרים יוכלו להשתמש בה כדי לנסות גרסאות משלהם המבוססות על התוכניות, שהצוות מפרסם בחינם ברשת.

אדיטיה מהרוטרה, שעומד בראש הפרויקט, הוא דוקטורנט שעובד עם פרופסור אלכס סלוקם, מומחה להנדסת מכונות בקתדרה לטכנולוגיות מתפתחות. מהרוטרה עסק במחקר של מערכות אנרגיה, ובמקרה הוא גם חובב אופנועים, "עלה הרעיון לבנות אופנוע מבוסס מימן. עשינו מחקר הערכה והגענו למסקנה שזה יכול לעבוד".

לפי חברי הצוות, אמנם מכוניות עם סוללה הן דבר מבורך, אבל בכל זאת יש להן מגבלות של טווח נסיעה ובעיות הקשורות לפליטות פחמן דו חמצני שנובעות מכריית ליתיום. הצוות התעניין בבחינת כלי רכב מבוססי מימן כחלופה נקייה שהטענתם מהירה לא פחות מתדלוק רגיל.

אמנם מכוניות עם סוללה הן דבר מבורך, אבל בכל זאת יש להן מגבלות של טווח נסיעה ובעיות הקשורות לפליטות פחמן דו חמצני שנובעות מכריית ליתיום

בניגוד לפרויקטים קודמים של הצוות, שמשתייך ל־MIT מאז 2005, כלי הרכב החדש לא ייכנס למרוצים או לתחרויות אלא יוצג בכנסים. הצוות, שכולל כתריסר סטודנטים, עובד על האבטיפוס החדש מאז ינואר 2023. באוקטובר הם הציגו את האופנוע ב'ועידת המימן של מדינות אמריקה', ובמאי ייסעו להולנד להציג אותו ב'ועידת המימן העולמית'. בנוסף לשתי פסגות המימן, הצוות מתכנן להציג את האופנוע ב'תערוכת האלקטרוניקה לצרכנים' בלאס וגאס החודש.

מהרוטרה אומר שהם נוסעים לכנסים האלה כי "אנחנו מקווים להשתמש בפרויקט כדי לקדם שיח שיגביר את הביקוש למערכות מימן בהספק קטן, מה שיוביל בתורו לפיתוח של תשתית נוספת. אנחנו רוצים שהפרויקט יעזור למצוא יישומים חדשים ויצירתיים למימן". הוא מוסיף כי מעבר להדגמות האלה ולמידע המקוון שהצוות יספק, הם גם עובדים על פרסום מאמרים בכתבי עת אקדמיים המציגים את הפרויקט שלהם ואת הלקחים שהם למדו ממנו, בתקווה "לחולל שינוי בתעשיית האנרגיה".

הפיתוח של האופנוע התגבש בהדרגה במהלך השנה. "בהתחלה שכנענו כמה נותני חסות מהתעשייה לתרום רכיבים כמו תא הדלק ועוד רכיבים מרכזיים במערכת", הוא אומר. הם גם השיגו מימון מ'יוזמת האנרגיה של MIT', מהמחלקות להנדסת מכונות, הנדסת חשמל ומדעי המחשב, וממרכז אדג'רטון של MIT.

המבחנים הראשוניים נערכו על דינמומטר, מעין הליכון משודרג שמהרוטרה מתאר כ"כביש לדוגמה". במהלך פיתוח האופנוע הם השתמשו בסוללה עד שתא הדלק, שסופק על ידי החברה הדרום קוריאנית Doosan, נשלח והותקן. החלל שהצוות השתמש בו כדי לעצב ולבנות את האבטיפוס – או "הבית" של צוות כלי הרכב החשמליים – נמצא בבניין N51 של MIT, והתאים לעריכת מבחנים מפורטים לכל אחד מהרכיבים של האופנוע תוך כדי הפיתוח והאינטגרציה.

אליזבת ברנן, מהנדסת מכונות בכירה, הצטרפה לצוות בינואר 2023 כי רצתה לצבור ניסיון בהנדסת חשמל, "וממש התאהבתי בזה. לחברי הצוות באמת אכפת".

"האופנוע שלנו מיועד באופן מלא למחקר, כך שאפשר להחליף רכיבים ולקבל נתוני חומרה אמיתיים על האיכות של התכנון. זה יכול לעזור לאנשים להטמיע רעיונות עיצוביים חדשים ולדחוף את התעשייה קדימה"

The MIT Electric Vehicle team tests out their hydrogen powered motorcycle at Thompson Speedway Motorsports Park in Thompson, CT on October 22, 2023. Photo by Adam Glanzman

הצוות התעניין בבחינת כלי רכב מבוססי מימן כחלופה נקייה שהטענתם מהירה לא פחות מתדלוק רגיל. תמונה: אדם גלנזמן, MITEI

ברנן, שאחראית על תחום הבטיחות בצוות, לומדת על שיטות להתנהלות בטוחה עם דלק המימן, כולל המכלים הנדרשים והחיבורים לחלקים האחרים של האופנוע. היא אומרת שבהתחלה השתמש הצוות במנוע חשמלי הזמין לרכישה מסחרית, אבל כעת הוא עובד על גרסה משופרת שפותחה מאפס, "מה שנותן לנו הרבה יותר גמישות".

במסגרת הפרויקט, חברי הצוות מפתחים מעין ספר לימוד שמתאר מה הם עשו ואיך ביצעו כל צעד בתהליך העיצוב והייצור של אופנוע חשמלי המבוסס על תא דלק מימני. אופנוע כזה עדיין לא קיים כמוצר מסחרי, אף שכמה אבטיפוסים כבר נבנו.

ספר הדרכה מהסוג הזה "פשוט לא קיים. חלק גדול מהפיתוח הטכנולוגי סביב מימן נעשה בהדמיה או עדיין נמצא בשלבי האבטיפוס כי זה יקר וקשה לערוך בדיקות על מערכות מהסוג הזה". אחת ממטרותיו של הצוות בפרויקט היא לפרסם את העיצוב שלהם כקוד פתוח, ו"אנחנו רוצים לספק את האופנוע הזה כפלטפורמה למחקר ולהוראה, שחוקרים יוכלו להשתמש בה כדי לבחון רעיונות גם כשהם מוגבלים מבחינת חלל ומימון", היא אומרת.

בניגוד להנדסה למטרות מסחריות, אומר מהרוטרה, "האופנוע שלנו מיועד באופן מלא למחקר, כך שאפשר להחליף רכיבים ולקבל נתוני חומרה אמיתיים על האיכות של התכנון. זה יכול לעזור לאנשים להטמיע רעיונות עיצוביים חדשים ולדחוף את התעשייה קדימה".

האבטיפוסים המעטים שפותחו לפני כן על ידי כמה חברות היו יקרים ולא יעילים מספיק, הוא אומר. "עד כמה שאנחנו יודעים, אנחנו הראשונים שמשחררים כפלטפורמה אופנוע [תא דלק] בקוד פתוח מלא, בתיעוד קפדני, אחרי בדיקות. אף אחד לא בנה אופנוע וערך היקף בדיקות כזה, וגם תיעד אותו ברמה שמישהו יכול לקחת את העיצוב הזה ולהתבסס עליו בעתיד, או להשתמש בו למחקר".

הוא מוסיף ש"נכון לעכשיו, כלי הרכב הזה מתאים למחקר מבחינת העלות שלו, אבל לא לייצור מסחרי כי תא הדלק הוא רכיב גדול ויקר מאוד". חברת Doosan Fuel Cell, שסיפקה את תא הדלק לאבטיפוס של MIT, מייצרת תאי דלק קטנים וקלים יחסית, בעיקר לשימוש ברחפנים. החברה מייצרת גם מערכות אחסון והובלת מימן.

אמנם צוות כלי הרכב החשמליים התמקד עד עכשיו בכלי רכב שפועלים על סוללות, אבל כרגע נושא המימן נבדק פה, כי זה נראה כמו משהו שחקרו פחות מטכנולוגיות אחרות בתחום של תחבורה בת קיימא.

הבאת האופנוע למצב פעיל הייתה תהליך ארוך. הצוות משתמש בשלדה של אופנוע תוצרת 1999 שעליו נוספו הרבה חלקים שפותחו במיוחד למנוע החשמלי, במכל המימן, בתא הדלק ובמערכת ההנעה. "אין ספק שהיינו צריכים לחשוב המון על התאמת החלקים לשלדה של האופנוע, כי יש שם מקום מוגבל מאוד. היה עלינו להבין איך להתקין חלקים בדרכים מתוחכמות ככה שאין התנגשויות. הרבה אנשים לא מעלים בדעתם שאנרגיית מימן היא משהו שיכול להיות על הכביש, אבל הטכנולוגיה קיימת". גם לטויוטה וגם ליונדאי יש כלי רכב מימניים בשוק, ויש גם תחנות לתדלוק מימן, בעיקר בקליפורניה, ביפן ובמדינות מסוימות באירופה. אבל לצרכן הממוצע בחוף המזרחי קשה מאוד להגיע לתחנת תדלוק מימן. התשתית היא בלי ספק האתגר הכי גדול כרגע מבחינת כלי רכב שפועלים על מימן". היא חוזה עתיד ורוד למימן כדלק נקי שיחליף עם הזמן את דלקי הפחמימנים. "אני חושבת שיש לו פוטנציאל אדיר", היא אומרת. "נראה לי שאחת המשוכות הגדולות בכל מה שקשור לאנרגיית מימן היא להרים הדגמות שיוכיחו שהדברים האלה יכולים לא רק לעבוד, אלא לעבוד יפה. אז אנחנו מתרגשים מאוד לתרום את חלקנו".

מאמרים נוספים

טוטאל תשקיע בגז סינתטי בארה"ב

'טוטאל אנרג'יס' וסטארט-אפ בלגי בתחום האנרגיה מתכננים בארה"ב להקים מפעל להפקת גז טבעי סינתטי בשווי שני מיליארד דולר, בצעד שממחיש איך החוק של נשיא ארה"ב להפחתת האינפלציה מושך אל תוך ארצות הברית השקעות אירופיות בתשתיות…

קפיצה לאירופה

התוכנית הכללית של איחוד האירופי להפחתת גזי חממה ומעבר לאנרגיות נקיות New Green Deal מתבססת על כמה היבטים, בין היתר מעבר מתחבורה מבוססת מוצרי נפט לתחבורה נקייה מבוססת רכבים חשמליים, מימן, דלקים דלי פחמן ועוד.…