ระบบเซลล์เชื้อเพลิง EMILY 3000 มีกำลังขับพิกัด 125 W และความสามารถในการชาร์จรายวัน 6 kWh สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้หลายก้อนหรือทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดภาคสนาม ระบบนี้สร้างขึ้นสำหรับการใช้งานทางทหารโดยเฉพาะ รวมถึงสถานการณ์การทดสอบซึ่งจำเป็นต้องรวบรวมและประเมินข้อมูลเกี่ยวกับระบบป้องกันใหม่ในภาคสนาม
ในท้ายที่สุด โรงไฟฟ้าไฮบริดให้ประโยชน์เทียบเท่าหรือดีกว่าสำหรับรถหุ้มเกราะ ในขณะที่ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง อย่างน้อยในอดีต ไม่เคยอยู่ในอันดับต้น ๆ ของรายการคุณสมบัติบังคับของรถหุ้มเกราะ อย่างไรก็ตาม มันเพิ่มระยะทางและ / หรือระยะเวลาสำหรับความจุเชื้อเพลิงที่กำหนด เพิ่มน้ำหนักบรรทุก การป้องกัน หรืออำนาจการยิงสำหรับยอดรวมที่กำหนด น้ำหนักและลดภาระการขนส่งโดยรวมของกองเรือ
ไดรฟ์ไฟฟ้าไฮบริดอาจมีบทบาทสำคัญในอนาคตของยานพาหนะทางทหาร แต่การยกเลิกและลดปริมาณของโปรแกรมการป้องกันที่เกี่ยวข้อง (ไม่ลืม FCS และ FRES ที่มีชื่อเสียง) และการต่อสู้เพื่อตอบสนองความต้องการเร่งด่วนสำหรับยานพาหนะที่ได้รับการคุ้มครองได้เลื่อนออกไป การดำเนินการกับยานพาหนะทางทหารอย่างไม่มีกำหนด
อย่างไรก็ตาม เมื่อมีการประกาศรับสมัครรถรบภาคพื้นดิน GCV (Ground Combat Vehicle) ของอเมริกาในเดือนมกราคม 2554 หนึ่งในนั้นคือโครงการจากทีม BAE Systems / Northrop Grumman ที่มีหน่วยพลังงานไฟฟ้าไฮบริดพร้อมระบบ E-X-DRIVE จาก Qinetiq นี่ถือได้ว่าเป็นการพนันชนิดหนึ่งเพราะไม่มีผู้แข่งขันรายใดเข้าร่วมโครงการยานยนต์ทางยุทธวิธีเบาของ JLTV (Joint Light Tactical Vehicle) ซึ่งรวมถึงไดรฟ์ไฟฟ้าไฮบริดด้วย ไม่ผ่านเข้ารอบชิงชนะเลิศเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าตาม ข้อมูลที่มีอยู่เชื่อว่าเทคโนโลยีสำหรับเครื่องนี้ยังไม่โตเต็มที่ในเวลานี้ อย่างไรก็ตาม ประวัติความเป็นมาของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าแบบไฮบริดในยานรบภาคพื้นดินมีโปรแกรมเพียงพอสำหรับการพัฒนาและสาธิตเทคโนโลยีนี้ มีบางสิ่งที่ไม่อาจให้อภัยและหลีกเลี่ยงไม่ได้เกี่ยวกับการแสวงหาเทคโนโลยีระดับโลกที่สัญญาว่าจะประหยัดเชื้อเพลิง ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน และความอยู่รอด ในขณะที่ตอบสนองความต้องการไฟฟ้าบนเครื่องบินที่เพิ่มขึ้น สิ่งนี้ได้รับการสนับสนุนอย่างไม่ต้องสงสัยจากการพัฒนาคู่ขนานในอุตสาหกรรมยานยนต์ ซึ่งขับเคลื่อนโดยกฎหมายด้านสิ่งแวดล้อม
ผู้ผลิตยานยนต์และผู้ให้บริการระบบของกองทัพได้ลงทุนอย่างหนักในเทคโนโลยีนี้ ซึ่งมักถูกผลักดันโดยโครงการของรัฐบาลที่มีความทะเยอทะยานดังกล่าวก่อนที่จะเผชิญกับความไม่แน่นอนที่เกิดขึ้นในแผนระยะยาวของรัฐบาล AM General, BAE Systems, General Dynamics, Hagglunds, MillenWorks และ Qinetiq ได้พัฒนาไดรฟ์ไฟฟ้าแบบไฮบริดสำหรับโครงการในสหราชอาณาจักร สหรัฐอเมริกา และสวีเดน ในขณะที่ Nexter กำลังทำงานในโครงการพัฒนาเทคโนโลยี ARCHYBALD สำหรับยานพาหนะหนัก พลเรือน และทหาร
ระบบส่งกำลังไฟฟ้า E-X-DRIVE สำหรับรถติดตามจาก QinetiQ ระบบน้ำหนักเบา กะทัดรัด และมีประสิทธิภาพ
รุ่นก่อนไฮบริด
ระบบขับเคลื่อนแบบไฮบริดได้รับการจัดตั้งขึ้นอย่างมั่นคงในเรือรบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรือดำน้ำ รถไฟ และรถบรรทุกหนักที่ใช้ในเหมืองหินและเหมืองเปิด ในการใช้งานเหล่านี้ ผู้เสนอญัตติสำคัญ เช่น เครื่องยนต์ดีเซล กังหันก๊าซ หรือแม้แต่ทั้งสองอย่าง จะขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่จ่ายกระแสไฟเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์และชาร์จแบตเตอรี่บางระบบรวมถึงกระปุกเกียร์เพื่อถ่ายโอนพลังงานกลไปยังไดรฟ์สุดท้าย ในขณะที่บางระบบไม่มี
ในเรือรบ โรงไฟฟ้าไฮบริดอนุญาตให้ใช้โปรไฟล์ความเร็วที่ซับซ้อนและหลากหลาย ในขณะที่ตัวขับเคลื่อนหลักทำงานในช่วงความเร็วที่มีประสิทธิภาพ: มอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับการขับเคลื่อนแบบไร้เสียง เครื่องยนต์ดีเซลสำหรับการขับเคลื่อนปกติ กังหันก๊าซสำหรับการเร่งความเร็ว ฯลฯ เรือดำน้ำที่ขับเคลื่อนด้วยวิธีการดั้งเดิมไม่สามารถเปิดตัวอุปกรณ์ขับเคลื่อนหลักในระหว่างการดำน้ำ (หากไม่มีการดำน้ำตื้น) และในเรื่องนี้จะต้องพึ่งพาแบตเตอรี่หรือระบบขับเคลื่อนอื่น ๆ ที่ไม่ขึ้นกับอากาศเป็นหลัก เครื่องจักรขนย้ายดินขนาดยักษ์พึ่งพาแรงบิดศูนย์รอบต่อนาทีมหาศาลที่เกิดจากมอเตอร์ไฟฟ้าในการขับเคลื่อน เนื่องจากระบบเกียร์ธรรมดาที่สามารถทำงานได้ประเภทนี้จะมีขนาดใหญ่ ซับซ้อน และมีราคาแพง รถไฟต้องเผชิญกับปัญหาเดียวกันมากยิ่งขึ้น เนื่องจากต้องลากหลายร้อยตันโดยหยุดนิ่ง ในหลายกรณีต้องใช้ความเร็วเกิน 150 ไมล์ต่อชั่วโมง
ระบบขับเคลื่อนแบบไฮบริดสามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้โดยอนุญาตให้ใช้ไพรม์มูฟเวอร์ที่มีขนาดเล็กลงและประหยัดน้ำมันมากขึ้นโดยไม่ลดทอนคุณภาพ เนื่องจากระบบเมื่อผู้ขับขี่เหยียบแป้นคันเร่งจนสุด จะช่วยเสริมการทำงานของเครื่องยนต์หลักด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ ไดรฟ์ไฟฟ้ายังช่วยลดแรงสั่นสะเทือนของไพรม์มูฟเวอร์เมื่อขับด้วยความเร็วต่ำ ซึ่งอาจไม่ได้ผลนัก รถยนต์ไฮบริดสมัยใหม่ยังสามารถเก็บพลังงานจลน์ (เช่น จากระบบเบรกที่สร้างใหม่) และใช้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ การประหยัดเพิ่มเติมทำได้โดยการใช้ Prime Mover เกือบตลอดเวลาที่ช่วงความเร็วที่มีประสิทธิภาพสูงสุด เช่นเดียวกับการใช้พลังงานเพิ่มเติมเพื่อชาร์จแบตเตอรี่และ/หรือจ่ายไฟให้กับผู้ใช้ไฟฟ้าบนเครื่องบิน
ยานพาหนะทางทหารสมัยใหม่ต้องการพลังงานไฟฟ้ามากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อใช้งานระบบสื่อสาร อุปกรณ์สั่งการและควบคุม เซ็นเซอร์เฝ้าระวังและข่าวกรอง เช่น ออปโตอิเล็กทรอนิกส์และเรดาร์ สถานีอาวุธที่ควบคุมจากระยะไกล และอุปกรณ์ส่งสัญญาณรบกวนแบบชั่วคราว (IED) ระบบขั้นสูงเช่นเกราะไฟฟ้าจะเพิ่มการบริโภคต่อไป ในทางทฤษฎีแล้ว การใช้พลังงานที่ติดตั้งทั้งหมดเพื่อใช้ในระบบไฟฟ้านั้น อย่างน้อยก็มีประสิทธิภาพมากกว่าการมีระบบขับเคลื่อนหนึ่งระบบและอีกระบบหนึ่งสำหรับอุปกรณ์เฉพาะทาง
มีการเน้นย้ำถึงความสามารถในการเฝ้าระวังและการรวบรวมข่าวกรองในภารกิจต่อต้านการก่อความไม่สงบ และด้วยเหตุนี้ ข้อกำหนดการเฝ้าระวังแบบเงียบจึงถูกนำเสนอในโครงการรถหุ้มเกราะจำนวนมากขึ้น สิ่งนี้จะเพิ่มความสำคัญของการใช้พลังงานไฟฟ้าและทำให้เซลล์เชื้อเพลิงมีความน่าสนใจยิ่งขึ้น
ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าแบบไฮบริดแบ่งออกเป็นสองประเภทกว้างๆ: แบบขนานและแบบอนุกรม ในระบบคู่ขนาน เครื่องยนต์สันดาปภายในและมอเตอร์ไฟฟ้า (หรือมอเตอร์ไฟฟ้า) จะหมุนล้อหรือรางผ่านกระปุกเกียร์ ไม่ว่าจะแยกกันหรือรวมกัน ในระบบไฮบริดซีรีส์ ผู้เสนอญัตติสำคัญจะขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเท่านั้น ระบบซีเควนเชียลนั้นง่ายกว่า กำลังขับทั้งหมดจะต้องผ่านมอเตอร์ไฟฟ้า ดังนั้นจึงต้องมากกว่ามอเตอร์ไฟฟ้าในระบบขนานที่มีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของเครื่องจักรเหมือนกัน ระบบของทั้งสองประเภทได้รับการพัฒนา
นวัตกรรมในไดรฟ์ไฮบริดไฟฟ้าและเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงสามารถดึงมาจากเทคโนโลยีเชิงพาณิชย์ตัวอย่างเช่น BAE Systems ผลิตรถโดยสารไฮบริดซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่สามารถใช้เพื่อแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการใช้พลังงานและคุณลักษณะไอเสียที่ได้รับการปรับปรุงของรถยนต์ไฮบริด - ไฟฟ้าที่ทันสมัยซึ่งออกแบบมาสำหรับสภาพที่หนักหน่วง
ความอยู่รอดที่เพิ่มขึ้น
ระบบไฮบริดยังเพิ่มความอยู่รอดด้วยรูปแบบที่ยืดหยุ่นมากขึ้น และการกำจัดส่วนประกอบระบบส่งกำลังที่อาจกลายเป็นกระสุนด้านข้างเมื่อถูกระเบิดโดยทุ่นระเบิดหรือ IED รถหุ้มเกราะล้อยางได้รับประโยชน์จากสิ่งนี้เป็นพิเศษ ด้วยการรวมมอเตอร์ขับเคลื่อนเข้ากับดุมล้อ เพลาใบพัด เฟืองท้าย เพลาขับ และกระปุกเกียร์ที่เกี่ยวข้องกับเกียร์ธรรมดาแบบเดิมทั้งหมดจะถูกตัดออกและแทนที่ด้วยสายไฟ ดังนั้นจึงไม่สามารถกลายเป็นขีปนาวุธเพิ่มเติมได้ การขจัดกลไกเหล่านี้ทั้งหมดยังช่วยให้ห้องลูกเรือสามารถยกขึ้นเหนือพื้นดินที่ความสูงของรถที่กำหนด ทำให้ผู้โดยสารไม่เสี่ยงต่อการระเบิดใต้ตัวถัง การออกแบบประเภทนี้ถูกใช้ในเครื่องสาธิต General Dynamics UK AHED 8x8 และเครื่อง SEP รุ่นล้อเลื่อนจาก BAE Systems / Hagglunds ซึ่งเป็นเวอร์ชันที่ติดตามซึ่งถูกผลิตขึ้นด้วย (และถูกลืมไปอย่างปลอดภัยในเวลาต่อมา)
มอเตอร์ไฟฟ้าที่รวมอยู่ในล้อแต่ละล้อจะควบคุมกำลังที่ส่งไปยังแต่ละล้อได้อย่างแม่นยำ และตามที่ GD UK ระบุ เกือบจะขจัดข้อได้เปรียบของแทร็กที่อยู่เหนือล้อในแง่ของภูมิประเทศแบบออฟโรด
ยานเกราะต่อสู้ภาคพื้นดินที่มีแนวโน้มจะเคลื่อนที่บนราง และข้อเสนอของ BAE Systems / Northrop Grumman ระบุว่าระบบส่งกำลัง E-X-DRIVE ของ Qinetiq จะเบากว่า กะทัดรัดกว่า และมีประสิทธิภาพมากกว่าระบบเกียร์แบบเดิม นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถเร่งความเร็วได้ดีขึ้นพร้อมกับความทนทานต่อข้อผิดพลาดและสามารถกำหนดค่าสำหรับโปรแกรมการนำเครื่องจักรและเทคโนโลยีมาใช้ได้หลากหลาย บริษัท กล่าว
แม้ว่าระบบจะมีมอเตอร์แม่เหล็กถาวรสี่ตัว แต่ระบบส่งกำลังใน E-X-DRIVE ก็ไม่ใช่ไฟฟ้าทั้งหมด การคืนกำลังเมื่อเข้าโค้งและเปลี่ยนเกียร์แบบกลไก หลังใช้ลูกเบี้ยวคลัตช์ การออกแบบนี้เป็นโซลูชันที่มีความเสี่ยงต่ำซึ่งช่วยลดความเครียดให้กับมอเตอร์ เกียร์ เพลา และแบริ่ง การใช้การจัดเรียงเพลาตามขวางเพื่อสร้างพลังงานกลในกลไกการแกว่งเป็นอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการใช้ล้อขับเคลื่อนอิสระในระบบส่งกำลังไฟฟ้าล้วนๆ
หนึ่งในนวัตกรรมที่เป็นหัวใจสำคัญของ E-X-DRIVE คือกระปุกเกียร์กลาง (เรียกว่าดิฟเฟอเรนเชียล) ซึ่งรวมแรงบิดของมอเตอร์พวงมาลัย แรงบิดมอเตอร์หลัก และกลไกการพักฟื้นของการควบคุมทางกลที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ นอกเหนือจากการลดภาระแรงบิดแล้ว ยังช่วยขจัดความใหญ่และน้ำหนักของเพลาไขว้ภายนอกที่ใช้ในโซลูชันแบบดั้งเดิมและระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าไฮบริดอื่นๆ
ความก้าวหน้าทางวิศวกรรมไฟฟ้า
มอเตอร์แม่เหล็กถาวรเป็นพื้นที่ของเทคโนโลยีที่ปรับปรุงประสิทธิภาพและความหนาแน่นพลังงานของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าอย่างมากในทุกการใช้งานในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มอเตอร์แม่เหล็กถาวรพึ่งพาแม่เหล็กหายากที่ทรงพลังซึ่งเกิดขึ้นตามธรรมชาติเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กในส่วนประกอบสเตเตอร์ แทนที่จะใช้ขดลวดที่มีกระแสไหลผ่าน (แม่เหล็กไฟฟ้า) สิ่งนี้ทำให้มอเตอร์มีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากจำเป็นต้องจ่ายกระแสไฟให้เฉพาะโรเตอร์เท่านั้น
อิเล็กทรอนิกส์กำลังที่ทันสมัยยังเป็นเทคโนโลยีหลักสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดทุกประเภท ตัวอย่างเช่น ตัวควบคุมมอเตอร์ที่ใช้ IGBT ควบคุมการไหลของพลังงานจากแบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อกำหนดความเร็วในการหมุนและแรงบิดเอาต์พุตจากมอเตอร์ไฟฟ้า มีประสิทธิภาพมากกว่าระบบควบคุมแบบเครื่องกลไฟฟ้า และปรับปรุงประสิทธิภาพของไดรฟ์แบบปรับความเร็วรอบได้อย่างมาก ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาน้อยกว่าไดรฟ์แบบความเร็วคงที่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม
TDI Power ซึ่งตั้งอยู่ในรัฐนิวเจอร์ซีย์เป็นตัวอย่างหนึ่งของนักลงทุนที่ลงทุนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและไฮบริดสำหรับการใช้งานพลเรือนและการทหาร บริษัทผลิตตัวแปลงและอินเวอร์เตอร์ DC / DC แบบโมดูลาร์มาตรฐานซึ่งเกินมาตรฐาน SAE และ MIL ในปัจจุบัน
ไดรฟ์ไฟฟ้าในยานพาหนะทางทหารจะได้รับประโยชน์จากการวิจัยและพัฒนาอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับไดรฟ์แบบปรับความเร็วได้สำหรับอุตสาหกรรม โดยได้รับแรงหนุนจากการประหยัดพลังงานโดยรวมประมาณ 15-30% ซึ่งสามารถรับรู้ได้หากเครื่องจักรที่ใช้เกียร์ตายตัวถูกแทนที่ด้วยไดรฟ์แบบปรับความเร็วได้สำหรับอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ผู้ใช้เช่นที่ระบุไว้ในการศึกษาล่าสุดโดยมหาวิทยาลัยนิวคาสเซิลซึ่งได้รับมอบหมายจากหน่วยงานวิทยาศาสตร์และนวัตกรรมแห่งสหราชอาณาจักร “การปรับปรุงประสิทธิภาพที่เป็นไปได้ของโหลดของไดรฟ์คาดว่าจะช่วยประหยัดสหราชอาณาจักรได้ 15 พันล้านชั่วโมงต่อปี และเมื่อรวมกับมอเตอร์และประสิทธิภาพของไดรฟ์ที่ปรับปรุงแล้ว จะประหยัดรวมได้ถึง 24 พันล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง” การศึกษากล่าว
วิธีหนึ่งที่สำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งกำลังในระบบไฟฟ้าคือการเพิ่มแรงดันไฟฟ้า เนื่องจากกฎของโอห์มกำหนดว่าสำหรับกำลังไฟฟ้าใดก็ตาม ยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูง กระแสไฟก็จะยิ่งต่ำลง กระแสไฟขนาดเล็กสามารถไหลผ่านสายไฟเส้นเล็กได้ ทำให้ระบบไฟฟ้าที่มีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบาสามารถจัดหาโหลดที่ต้องการได้ นี่คือเหตุผลที่โครงข่ายไฟฟ้าของประเทศใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงมากเมื่อส่งกำลัง ตัวอย่างเช่น กริดไฟฟ้าของอังกฤษ ใช้สายส่งไฟฟ้าสูงสุด 400,000 โวลต์
ไม่น่าเป็นไปได้ที่ระบบไฟฟ้าของยานพาหนะทางทหารจะใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดนี้ แต่วันที่ 28 โวลต์และระบบไฟฟ้าที่คล้ายคลึงกันดูเหมือนจะมีตัวเลข ตัวอย่างเช่น ในปี 2009 Qinetiq ได้รับเลือกจากกระทรวงกลาโหมอังกฤษให้วิจัยการผลิตและการกระจายพลังงานไฟฟ้าโดยใช้เทคโนโลยี 610 โวลต์ Qinetiq เป็นผู้นำทีมที่รวม BAE Systems และ Provector Ltd ผู้เชี่ยวชาญด้านเครื่องจักรไฟฟ้า ซึ่งแปลง WARRIOR 2000 BMP ให้เป็นตัวสาธิตที่สามารถจ่ายไฟให้กับลูกค้าที่มีความต้องการสูง 610 โวลต์ และอุปกรณ์ 28 โวลต์ที่มีอยู่ เครื่องนี้มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 610 โวลต์จำนวน 2 เครื่อง โดยแต่ละเครื่องมีกำลังไฟฟ้าเป็นสองเท่าของเครื่องจักรเดิม ส่งผลให้กำลังไฟฟ้าของ Warrior เพิ่มขึ้นสี่เท่า
พลังงานสำหรับรถยนต์ที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงจาก SFC
ทหารในสนามต้องการแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้สำหรับเครื่องจักรของพวกเขา ต้องจ่ายกระแสไฟให้กับอุปกรณ์ออนบอร์ด เช่น วิทยุ อุปกรณ์สื่อสาร ระบบอาวุธ และระบบอิเล็กทรอนิกส์แบบออปติคัล แต่เมื่อจำเป็นก็ควรทำหน้าที่เป็นสถานีชาร์จสำหรับทหารที่ได้รับมอบหมาย
บ่อยครั้งที่ไม่สามารถสตาร์ทเครื่องยนต์เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ขณะปฏิบัติงานได้ เนื่องจากสิ่งนี้สามารถเปิดเผยตำแหน่งของเครื่องได้ ดังนั้นทหารจึงต้องการวิธีรับกระแสไฟฟ้า - อย่างเงียบ ๆ อย่างต่อเนื่องและเป็นอิสระ
ระบบ EMILY 2200 ของ SFC ใช้เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิง EFOY ที่ประสบความสำเร็จ ติดตั้งบนเครื่อง EMILY unit ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแบตเตอรี่ยังคงชาร์จอย่างต่อเนื่อง ตัวควบคุมในตัวจะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าในแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่องและชาร์จแบตเตอรี่ใหม่โดยอัตโนมัติเมื่อจำเป็น มันทำงานอย่างเงียบ ๆ และ "ไอเสีย" เพียงอย่างเดียวคือไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณที่เทียบเท่ากับการหายใจของเด็ก
เครื่องจักรขนาดใหญ่ต้องการแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ แพ็คเกจเซลล์ลิเธียมไอออนนี้เป็นส่วนหนึ่งของเทคโนโลยีขับเคลื่อนบัสไฮบริดของ BAE Systems
เซลล์เชื้อเพลิงเป็นไปได้หรือไม่?
เซลล์เชื้อเพลิงซึ่งใช้กระบวนการทางเคมีในการเปลี่ยนเชื้อเพลิงโดยตรงให้เป็นกระแสไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ ถูกมองว่าเป็นเทคโนโลยีที่สามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการทหาร รวมทั้งการขับเคลื่อนรถยนต์และการผลิตกระแสไฟฟ้าบนเรือ อย่างไรก็ตาม มีอุปสรรคทางเทคนิคที่สำคัญที่ต้องเอาชนะ ขั้นแรก เซลล์เชื้อเพลิงใช้ไฮโดรเจนและผสมกับออกซิเจนจากอากาศเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าเป็นผลพลอยได้ ไฮโดรเจนไม่พร้อมใช้งานและจัดเก็บและขนส่งได้ยาก
มีตัวอย่างมากมายของเซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้ขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า แต่ทั้งหมดล้วนเป็นการทดลอง ในโลกของยานยนต์ FCX CLARITY ของ Honda นั้นน่าจะมีจำหน่ายที่ใกล้เคียงที่สุดกับผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ แต่ถึงกระนั้นก็ยังใช้ได้เฉพาะในพื้นที่ที่มีโครงสร้างพื้นฐานการเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนบางส่วนและภายใต้สัญญาเช่าเท่านั้น แม้แต่ผู้ผลิตเซลล์เชื้อเพลิงชั้นนำอย่าง Ballard Power ก็ตระหนักดีถึงข้อจำกัดในปัจจุบันของเทคโนโลยีนี้สำหรับใช้ในรถยนต์ บริษัทกล่าวว่า “การผลิตจำนวนมากของรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงนั้นอยู่ในระยะยาว ทุกวันนี้ ผู้ผลิตรถยนต์ส่วนใหญ่เชื่อว่าการผลิตรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงแบบต่อเนื่องไม่สามารถทำได้จนถึงประมาณปี 2020 เนื่องจากอุตสาหกรรมที่ต้องเผชิญกับปัญหาการกระจายไฮโดรเจน ความทนทานที่เหมาะสม ความหนาแน่นของพลังงาน ความสามารถในการสตาร์ทด้วยความร้อนสูง และต้นทุนเซลล์เชื้อเพลิง”
อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ทั้งหมดของโลกกำลังลงทุนอย่างหนักในการวิจัยและพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งมักจะร่วมกับผู้ผลิตเซลล์เชื้อเพลิง ยกตัวอย่างเช่น Ballard เป็นส่วนหนึ่งของ Automotive Fuel Cell Cooperation ซึ่งเป็นการร่วมทุนระหว่าง Ford และ Daimler AG กองทัพกำลังสร้างอุปสรรคอีกประการหนึ่งในการนำเซลล์เชื้อเพลิงมาใช้ในรูปแบบของความต้องการที่ทุกอย่างต้องใช้เชื้อเพลิง "ลอจิสติกส์" เซลล์เชื้อเพลิงสามารถใช้น้ำมันดีเซลหรือน้ำมันก๊าดได้ แต่ต้องดัดแปลงเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อแยกไฮโดรเจนที่ต้องการก่อน กระบวนการนี้ต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อนและเทอะทะ ซึ่งส่งผลต่อขนาด น้ำหนัก ต้นทุน ความซับซ้อน และประสิทธิภาพของระบบโดยรวม
ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งของเซลล์เชื้อเพลิงเมื่อใช้งานในฐานะผู้เสนอญัตติสำคัญของยานพาหนะทางทหารคือความจริงที่ว่าเซลล์เชื้อเพลิงทำงานได้ดีที่สุดในการตั้งค่าพลังงานคงที่และไม่สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งหมายความว่าจะต้องเสริมด้วยแบตเตอรี่และ/หรือตัวเก็บประจุยิ่งยวดและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมกำลังที่เกี่ยวข้องเพื่อให้รองรับกำลังไฟฟ้าสูงสุด
ในด้าน "ตัวเก็บประจุยิ่งยวด" บริษัท Skeleton Industries ของเอสโตเนียได้พัฒนากลุ่มผลิตภัณฑ์ตัวเก็บประจุพิเศษ SkelCap ที่ล้ำสมัยซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าแบตเตอรี่ทหารระดับพรีเมียมถึงห้าเท่าหรือมากกว่าแบตเตอรี่ทหารระดับพรีเมียมถึงสี่เท่า. ในทางปฏิบัติ นี่หมายถึงพลังที่เพิ่มขึ้น 60 เปอร์เซ็นต์และกระแสไฟสี่เท่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ทางทหารที่ดีที่สุด "ตัวเก็บประจุยิ่งยวด" ของ SkelCap ให้พลังระเบิดในทันที และใช้สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่การควบคุมการยิงไปจนถึงรถถังป้อมปืน ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่ม United Armaments International (UAI) SkelCap ปฏิบัติตามคำสั่งพิเศษต่างๆ รวมถึงขยายโปรแกรมผ่านกลุ่ม UAI ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองทาลลินน์
ตัวเก็บประจุยิ่งยวดจาก Skeleton Industries
อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าเซลล์เชื้อเพลิงจะไม่พบที่สำหรับรถยนต์ไฮบริดและรถทหารไฟฟ้า การใช้งานทันทีที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือหน่วยกำลังเสริม (APU) ในยานพาหนะที่ปฏิบัติงานเฝ้าระวังแบบเงียบของประเภท ISTAR (การรวบรวมข้อมูล การกำหนดเป้าหมาย และการลาดตระเวน)“ในโหมดเฝ้าระวังแบบไร้เสียง เครื่องยนต์ของยานพาหนะไม่ต้องทำงาน และแบตเตอรี่เพียงอย่างเดียวไม่สามารถให้พลังงานเพียงพอสำหรับการปฏิบัติงานในระยะยาว” ศูนย์วิจัยวิศวกรรมของกองทัพบกสหรัฐฯ ซึ่งเป็นผู้นำในการพัฒนาเครื่องกำเนิดเซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์และ APU กล่าว สามารถใช้งานได้กับเชื้อเพลิงทหาร น้ำมันดีเซล และน้ำมันก๊าด
องค์กรนี้กำลังมุ่งเน้นไปที่ระบบที่มีกำลังสูงถึง 10 กิโลวัตต์โดยเน้นที่การบูรณาการระบบเชื้อเพลิงอย่างเต็มรูปแบบกับความต้องการในการดำเนินงานของชุดเซลล์เชื้อเพลิง งานที่จำเป็นต้องแก้ไขในการออกแบบระบบที่ใช้งานได้จริง ได้แก่ การควบคุมการกลายเป็นไอและมลภาวะ โดยเฉพาะการควบคุมกำมะถันผ่านการทำให้เป็นซัลเฟต (desulfurization) และการใช้วัสดุที่ทนต่อกำมะถัน ตลอดจนหลีกเลี่ยงการก่อตัวของคาร์บอนที่สะสมอยู่ในระบบ.
ไดรฟ์ไฟฟ้าไฮบริดมีมากมายสำหรับยานพาหนะทางทหาร แต่จะใช้เวลาสักครู่ก่อนที่ประโยชน์ของเทคโนโลยีนี้จะเป็นรูปธรรม