Foto: Vojislav Mazzocco/Index (dio uređaja priključen je na motor)
KAKO SMO već pisali na Indexu, zagrebački gradonačelnik Milan Bandić, ravnatelj Nastavnog zavoda za javno zdravstvo Dr. Andrija Štampar, Zvonimir Šostar, i direktor tvrtke Genijator Petar Jončić, prošli su tjedan najavili i demonstrirali plan za pilot program koji bi trebao rezultirati sustavom obaveznog čišćenja motora automobila koji bi potom manje zagađivali zrak u Zagrebu.
Prema planu, nakon pilot projekta u kojem bi se čistač trebao potvrditi, postavilo bi se šest eko-stanica, opremljenih s oko 250 uređaja nazvanih Genijator, koji bi jednom godišnje čistili motore oko 400.000 zagrebačkih automobila za što bi Zagrepčani plaćali oko 150 kuna. Očišćeni motori stvarali bi za 50-ak posto manje štetnih plinova, a istovremeno bi bili efikasniji i trošili manje goriva. Prema jednostavnoj računici, stanice bi ostvarile ukupan promet od oko 60 milijuna kuna godišnje.
Izum je predstavljen kao djelo Petra Jončića, koji ga je patentirao u Hrvatskoj i kao prvi dobio nagradu za životno djelo Nikola Tesla koju mu je uručio gradonačelnik. Najavljeno je da su za njega zainteresirani europski gradonačelnici te da će, kada jednom krene u Zagrebu, osvojiti cijeli svijet.
No, mi smo već u prvom tekstu u našoj znanstvenoj rubrici izrazili određene sumnje da bi projekt mogao biti prijevara, prije svega zato što Genijator, koji motor čisti smjesom vodika i kisika dobivenih elektrolizom, nije novost nego se već ranije pojavljivao u nekim prijevarama u drugim funkcijama, kao svojevrsni perpetuum mobile, a također ne postoje ozbiljni znanstveni radovi koji bi potvrđivali njegovu učinkovitost.
Za ovaj tekst stoga smo za suradnju i tumačenja zamolili uglednog hrvatskog znanstvenika prof. dr. sc. Franu Barbira, šefa katedre za termodinamiku i termotehniku, voditelja laboratorija za nove energetske tehnologije Fakulteta elektrotehnike strojarstva i brodogradnje (FESB) u Splitu koji je imao više prilika istraživati i testirati sličan uređaj. Barbir je ponudio Bandiću da će na svojem fakultetu testirati tvrdnje izumitelja Genijatora.
Index: Vi ste od početaka pratili priču o uređajima koji funkcioniraju na istom principu kao Genijator koji Bandić planira uvesti kao obavezni čistač motora. U početku se taj uređaj pokušavao predstaviti kao način da se iz vode dobije gorivo, zar ne? No to je bilo prijevara. Možete li na jednostavan način objasniti zašto?
Barbir: Da, još 1992. godine imao sam prilike evaluirati Water Buggy izumitelja Stanleya Meyera koji je tvrdio da vozilo ide na vodu, a kao dokaz je priložio fotografiju kako neka delegacija s nekim admiralom na čelu gleda njegov automobil. On je taj uređaj nazivao water fuel cell i u njoj se po njegovom opisu odvijao proces elektrolize vode, međutim proizvod nisu bili vodik i kisik nego tzv. Brownov plin, mješavina atomskog vodika i atomskog kisika, ili tzv. HHO. Također, na ulazu u elektrolizator nije bila istosmjerna struja napona otprilike 2 Volta kao kod obične elektrolize, već pulsevi struje. No, bez obzira što je na ulazu, a što na izlazu, nijedan uređaj ne može dati više energije nego što se u njega dovede, jer bi se to protivilo prvom zakonu termodinamike. Stanley Meyer je uspio nagovoriti neke investitore da ulože u razvoj njegovog uređaja. Međutim, kad nakon nekoliko godina (1996.) nije uspio napraviti uređaj koji proizvodi energiju iz vode oni su ga tužili i sud ga je proglasio krivim za prijevaru i morao je investitorima vratiti uložene novce. Par godina kasnije Stanley Meyer umire za vrijeme ručka u restoranu (od aneurizme u mozgu) nakon čega nastaju teorije zavjere – da su ga ubili kako bi ga spriječili da razvije svoj revolucionarni uređaj koji iz vode proizvodi energiju.
Treba reći da se iz vode zaista može dobiti gorivo – vodik. No za to je potrebno uložiti više energije nego što se može dobiti izgaranjem vodika ili njegovom elektrokemijskom pretvorbom u gorivnim člancima. Teoretska efikasnost postupka elektrolize je 100 %.
Za elektrolizu 1 kg vode teoretski je potrebno uložiti 4,4 kWh energije, čime se dobije 1/9 kg vodika. Izgaranjem 1/9 kg vodika može se dobiti tih istih 4,4 kWh energije. Ako se ovaj proces koristi za pogon automobila onda je pitanje odakle 4,4 kWh energije za elektrolizu. Iz akumulatora? A odakle je energija došla u elektrolizator? Iz alternatora? A odakle je energija došla u alternator? Iz motora. Ali motor nam u najboljem slučaju može dati 4,4 kWh energije, dakle točno onoliko koliko treba za elektrolizu. U tom slučaju sva energija motora bi se morala utrošiti za proizvodnju goriva. A što bi onda pogonilo kotače?
Index: No ni to ne bi moglo funkcionirati jer sastavni dijelovi nisu savršeni, zar ne?
Barbir: Da, ovdje je ključna pretpostavka da su svi nabrojani uređaji, dakle elektrolizator, akumulator, alternator i motor, 100 % efikasni, dakle da svu energiju na svom ulazu pretvaraju u energiju koja izlazi iz njih bez ikakvih gubitaka. Naravno, u praksi nijedan od ovih uređaja nije 100 % efikasan, tj. uvijek postoje neki gubici. Drugim riječima, više energije treba uložiti za rastaviti vodu na vodik i kisik nego što se izgaranjem tako stvorenog vodika s kisikom može proizvesti.
Proponenti ovog koncepta tvrde da je za elektrolizu vode kojom se proizvodi HHO potrebno dovesti znatno manje energije nego za običnu elektrolizu. Sve kad bi se elektrolizom mogao proizvesti i onda zadržati vodik u atomskom stanju za takvu bi elektrolizu trebalo više energije. Naime, za stvaranje atomskog vodika treba više energije nego za stvaranje molekularnog budući da spajanje dvaju atoma vodika u molekulu vodika rezultira oslobađanjem energije.
Index: U drugoj fazi, nakon što prva prijevara nije uspjela, uređaj se predstavljao kao mogući dodatak koji bi se trajno postavljao na motore s unutrašnjim sagorijevanjem na kojima bi pospješivao sagorijevanje fosilnih goriva. Tu je također bilo prijevara i zabluda. Možete li reći kakvih?
Barbir: Ideju o korištenju elektrolizatora vode i uštrcavanja proizvedene smjese vodika i kisika u cilindar motora s unutrašnjim izgaranjem s ciljem poboljšanja rada motora i smanjivanjem utroška goriva prvi je objavio 2000. godine turski znanstvenik dr. Zafer Dülger, inače moj kolega s doktorskih studija na Sveučilištu u Miamiju. Ideja je bila da se uštrcavanjem malih količina vodika i kisika poboljšava izgaranje goriva u cilindru. To je vjerojatno istina, jer se vodik brže širi po cilindru i brže izgara, ali da bi to imalo smisla, poboljšanje bi trebalo biti veće od gubitaka vezanih uz proizvodnju smjese vodika i kisika, a to su efikasnosti manje od 100 % svih uređaja koji se pri tome koriste - alternatora, akumulatora i naravno elektrolizatora. Zapravo, sve bi moglo i bez akumulatora - elektrolizator bi se mogao izravno napajati električnom energijom iz alternatora. U tom radu dr. Dülger je prikazao smanjenja potrošnje goriva od nevjerojatnih 35-40 %. Međutim, kad sam ga nekoliko godina kasnije sreo u Istanbulu postiđeno mi je priznao da su ga mehaničari koji su došli do njega s tom idejom i koji su radili mjerenja jednostavno prevarili.
Prijevara se dalje nastavila, a u priču je umjesto običnog ubačen HHO elektrolizator. Par takvih uređaja smo nabavili, testirali, rastavili u mom laboratoriju za nove energetske tehnologije na FESB-u i došli do zaključka da su to zapravo primitivni elektrolizatori s vrlo lošom učinkovitošću.
Dakle, nemoguće je proizvesti vodik, odnosno smjesu vodika i kisika bez gubitaka u energetskim pretvorbama. S druge strane gorivo u suvremenim motorima izgara gotovo potpuno (99 %) pa su mogućnosti poboljšanja vrlo male. Priče o impulsnoj ili rezonantnoj energiji na ulazu u elektrolizator ili o atomskom vodiku i kisiku samo su za zbunjivanje neupućenih. Principi termodinamike, pogotovo I. zakon, moraju važiti i za te uređaje.
Index: Možete li to ilustrirati brojkama?
Barbir: Uzmimo na primjer da motor s unutrašnjim izgaranjem ima stupanj korisnog djelovanja 25 %, kako je to prikazano na slici (dolje). To znači da motor od 100 energetskih jedinica goriva proizvodi 25 jedinica mehaničkog rada (pogon kotača). Ako uštrcavanje vodika i kisika u cilindar motora zaista rezultira povećanom učinkovitošću, na primjer 30 % (što je povećanje od čak 20 %), onda će taj motor od 100 jedinica goriva proizvesti 30 jedinica mehaničkog rada. Za pogon kotača i dalje treba 25 jedinica, a 5 se utroši za proizvodnju 5 energetskih jedinica vodika (uz 100 % efikasnost svih uređaja korištenih za pretvorbu mehaničke energije u vodik – alternatora i elektrolizatora). S obzirom da se vodik uštrcava u cilindar motora u kojem izgara 100 jedinica goriva onda se zapravo utrošak goriva smanjio na 95 (100 – 5), dakle za 5 %. Dakle, povećanjem efikasnosti motora za 20 % postigla bi se ušteda u gorivu od 5 %. Ali ako uzmemo u obzir gubitke u energetskim pretvorbama (u alternatoru i elektrolizatoru), onda bi nam za 5 jedinica vodika bilo potrebno, recimo, 10 energetskih jedinica mehaničkog rada. To znači da bi motor trebao dati 35 energetskih jedinica mehaničkog rada (25 za pogon kotača i 10 za proizvodnju vodika). Pošto mu je efikasnost 30 % onda bi za to trebao 116,67 (35/0,3) energetskih jedinica goriva. Pošto je 5 od tih jedinica uštrcani vodik ostatak od 111,67 bi trebalo biti gorivo. Dakle, u ovom, recimo, realističnom slučaju bi motor imao 11,67 % veći utrošak goriva.
Index: Neki su stručnjaci čak upozoravali da bi vodik mogao biti opasan za motore koji nisu predviđeni za rad s njime. Znate li nešto o tome?
Barbir: Nisam stručnjak za motore, ali iz termodinamičkih osnova rada motora s unutrašnjim izgaranjem slijedi da bi izgaranje vodika u cilindru rezultiralo većom temperaturom, što znači i većim tlakom, pa time i boljom efikasnošću rada motora. Problemi bi pretpostavljam mogli nastati ako bi motor radio na većoj temperaturi i većem tlaku od onih za koje je projektiran. S druge strane motor u kojem izgara vodik bi proizveo manje snage zbog manje gustoće vodika.
Osim toga, vodik uzrokuje pojavu krtosti (engl. embrittlement) nekih legura koje sadrže metale s kojima vodik stvara hidride (titan, vanadij, cirkonij, tantal i niobij, pa i aluminij, ali samo pri visokim temperaturama). Ne znam od kojih materijala se rade cilindri i drugi dijelovi motora koji bi mogli doći u kontakt s vodikom. Moram priznati da nisam čuo za problem krtosti uzrokovane vodikom u motorima s unutrašnjim izgaranjem nego samo u cjevovodima i spremnicima. Jednom smo imali slučaj da je prilikom punjenja na 400 bara popustio var na visokotlačnom cijevnom spremniku upravo zbog krtosti. Prilikom zavarivanja termopara na vrhu cijevi bio je korišten pogrešan materijal.
Index: Konačno se u posljednje vrijeme isti uređaj promovira kao čistač motora. Naime, njegov navodni hrvatski izumitelj tvrdi da se ubacivanjem vodika i kisika dobivenih elektrolizom i njihovim izgaranjem u motoru te pretvaranjem u vodu, zahvaljujući trima čimbenicima – višoj temperaturi izgaranja vodika, većem tlaku pri izgaranju i nastajanju vruće vodene pare - motor čisti od naslaga nastalih izgaranjem fosilnih goriva. Efekt tog jednokratnog čišćenja motora iznutra trebao bi biti da se na duža razdoblja i kilometraže do 15.000 km smanji emisija ispušnih plinova od 30 do čak 95 %, da se smanji potrošnja goriva i poveća efikasnost motora. Mislite li da je tako nešto moguće?
Barbir: Nisam stručnjak za motore s unutrašnjim izgaranjem, pa ne mogu sa sigurnošću tvrditi je li moguće s izgaranjem vodika u cilindru čistiti naslage ugljika, ali nakon konzultacije s kolegama koji se bave motorima to mi izgleda malo vjerojatno. Također mi nevjerojatna izgleda tvrdnja o smanjenju emisija ispušnih plinova od 30 % do 95 % jer emisije ispušnih plinova nisu posljedica naslaga ugljika. Rado bismo uređaj za proizvodnju HHO testirali u laboratoriju za nove energetske tehnologije, a njegov utjecaj na rad motora i ispušne plinove u laboratoriju za toplinske strojeve na FESB-u. Nakon testiranja mogli bismo bolje zaključiti o njegovoj istinskoj učinkovitosti.
Na kraju, ako mi dopustite, želio bih naglasiti da je ovo još jedan u nizu slučaja javnog veličanja pseudoznanosti koji u zadnje vrijeme eskaliraju u javnosti. I nije problem što naivni nasjedaju, ali je problem kad vlastodršci ili zakonodavci vjeruju ovakvim pseudoznanstvenim idejama više nego znanstvenicima. Upravo zbog toga smo prošli vikend imali Marš za znanost. Sumnjam da je naša poruka doprla do nečijih umova. Što je sljedeće? Hoće li prilikom donošenja planova, strategija, zakona, propisa i slično koristiti tarot karte?
Jončić - izumitelj bez tehničkog obrazovanja
U ovoj priči za svakoga iole odgovornog trebalo bi biti važno poznavati biografije Jončića i Barbira.
Jončić nema nikakvog tehničkog obrazovanja. Završio je Klasičnu gimnaziju, a potom studirao štošta - jednu godinu češki i povijest na Hrvatskim studijima, jednu godinu klasičnu filologiju na Filozofskom, a potom tri godine hotelsko-turistički menadžment u Zaboku.
Prof. dr. sc. Barbir - bogata znanstveno-tehnička biografija
Prof. dr. sc. Frano Barbir dobitnik je državne nagrade za znanost (2012.) i dobitnik nagrade Hrvoje Požar za stručni i znanstveni doprinos razvitku energetike (2016.). Član je International Association for Hydrogen Energy. Autor je više od 200 znanstvenih i stručnih radova objavljenih u znanstvenim i stručnim časopisima, knjigama, enciklopedijama i zbornicima radova s međunarodnih konferencija (74 rada uključena su u SCOPUS bazu podataka i citirana su više od 2600 puta). Autor je knjige PEM Fuel Cells: Theory and Practice, u izdanju Elsevier/Academic Press koja je doživjela već dva izdanja i prevedena je na korejski i kineski jezik.
Kome će Bandić vjerovati?
Na kraju treba postaviti pitanje: kome će Bandić za naše novce vjerovati – Jončiću ili prof. Barbiru? I hoće li prihvatiti ponudu Barbira da s ekipom svojih znanstvenika testira uređaj na FESB-u?