Spalování čpavku v motorech může znít trochu bláznivě, ale dává to smysl. Čpavek má snižovat emise CO2 až o 90 %. Alespoň to tvrdí Toyota a čínská společnost GAC, které již na takovém motoru pracují.
Pokud vám myšlenka spalování něčeho, co je obvykle spojováno s hnojivy a čisticími prostředky, připadá přitažená za vlasy, věřte, že to není tak špatný nápad. Výzkum využití čpavku jako náhrady fosilních paliv je téměř stejně starý jako samotné spalovací motory. Vždyť čpavek už během druhé světové války poháněl autobusy v Belgii a americká armáda se jeho využitím zabývala v 60. letech 20. století. Mimochodem, se čpavkem v dopravě se setkáváme už i dnes, přimíchává se totiž do AdBlue pro vznětové motory, kde se vstřikuje do výfuku, aby se snížil obsah oxidů dusíku ve vypouštěných plynech.
A jak by měl čpavek fungovat přímo jako palivo? Je to vlastně jednoduché, leccos může napovědět i prostý chemický vzorec čpavku: NH3. Z toho odvodíme, že každá jeho molekula obsahuje jeden atom dusíku (N) a tři atomy vodíku (H). A přitom tu není žádný uhlík (C), který je součástí tolik nechtěného oxidu uhličitého (CO2), které dnes vzniká ze spalování fosilních paliv. Zjednodušeně řečeno by se tak dalo říci, že když motor spaluje čpavek, v podstatě jezdí na vodík. Na rozdíl od „čistého vodíku“ se ovšem nemusí skladovat ve vysokotlakých nádržích.
Čpavek má samozřejmě i některé nevýhody. Problémem je například to, že obsahuje méně energie (3,6 kWh na litr) než benzin (9,7 kWh/l) nebo nafta (10,7 kWh/l), hůře se zapaluje a hoří pomaleji než fosilní paliva. To je také důvod, proč s klasickými palivy nakonec prohrál. Předchozí výzkumy prosazovaly dva přístupy – buď štěpení čpavku na vodík a dusík a následné spalování plynného vodíku, nebo použití fosilního paliva k nastartování motoru a následné spalování čpavku. První systém je ale drahý, ten druhý zvyšuje složitost konstrukce motoru.
Společnosti Toyota a GAC se proto rozhodly, že zkusí vyvinout motor, který bude spalovat čpavek přímo, takže jej nebude třeba přeměňovat na vodík ani nebude potřebovat zásobu benzinu pro startování. Pomocnou ruku při vývoji podala také společnost Mahle Powertrain, která již podrobnosti o vývoji motoru spalujícího čpavek zveřejnila. Má jít o motor, který má nahradit naftové agregáty v nákladních automobilech, autobusech, terénních strojích a ve velkých lodích.
Spalovací motory by mohl zachránit čpavek. Hoří sice pomaleji, ale bez škodlivých emisí
V rámci vývoje se testovaly dvě různé metody. První z nich je dvoupalivový přístup, který spočívá v dovybavení naftových motorů druhou sadou vstřikovačů pro vstřikování plynného čpavku jako hlavního zdroje energie. Tím druhým je ale právě čisté spalování čpavku.V Mahle Powertrain už mají jednoválcový experimentální motor na čistý čpavkový plyn s využitím inovativního systému Mahle Jet Ignition (MJI). Tento systém zajišťuje velmi čisté spalování s malým nebo žádným množstvím škodlivin, jako jsou například oxidy dusíku (NOx). A právě tento systém chtějí Toyota a GAC zdokonalit a využít. Už v současnosti mají čtyřválcový motor s objemem 2,0 litru a výkonem 118 kW.
Systém MJI má v horní části každé spalovací komory malou předkomoru s průduchy ve spodní části. Zapalovací svíčka i vstřikovač paliva jsou zasunuty těsně v předkomoře. Malá náplň se vstřikuje nejprve do předkomory, zatímco hlavní náplň vstupuje do válce obvyklými sacími otvory. Po zapálení náplně v předkomoře se horký plyn vtlačí otvory do válce, čímž se snadno a rovnoměrně „odpálí“ hlavní čpavková náplň. Podobná technologie se nakonec používá i v motorech pro monoposty F1, nebo v motorech Nutunno v některých vozech Maserati. Jako palivo se ale používá benzin, nikoliv čpavek.
Výhodou čpavku jako paliva je to, že jej lze zkapalnit i při relativně nízkém tlaku (7,5 baru), zatímco vodík je třeba stlačit na 750 barů. Jenže je třeba také myslet na to, že čpavek silně zapáchá a je vysoce toxický.