Kawasaki terus mendorong pengembangan sepeda motor berbahan bakar hidrogen sebagai alternatif dari bensin dan listrik. Fokus terbaru perusahaan itu mengarah pada penggunaan hidrogen cair, setelah hidrogen bertekanan tinggi dinilai masih menyimpan banyak hambatan untuk dipakai di motor.
Langkah ini menarik perhatian karena hidrogen secara teori punya kandungan energi besar. Namun, tantangan terbesar justru muncul saat hidrogen harus disimpan dan disalurkan dalam paket yang cukup ringkas untuk sebuah sepeda motor.
Masalah utama hidrogen untuk motor
Jika dihitung berdasarkan massa, hidrogen mampu menghasilkan sekitar 120 megajoule per kilogram. Angka ini disebut sekitar tiga kali lebih tinggi dibandingkan bensin, sehingga secara energi hidrogen terlihat sangat menjanjikan.
Masalahnya berubah total ketika penghitungan memakai volume. Dalam kondisi terkompresi hingga 700 bar, hidrogen hanya memiliki sekitar 5,6 megajoule per liter, sedangkan bensin bisa mencapai 32 megajoule per liter.
Perbedaan itu membuat tangki hidrogen harus jauh lebih besar. Untuk menyamai energi dari tangki bensin 4 galon, sepeda motor hidrogen membutuhkan kapasitas sekitar 24 galon, atau sekitar enam kali lipat lebih besar.
Ukuran tangki juga tidak bisa dibuat sesuka hati. Wadah penyimpanan harus berbentuk silinder atau bola agar mampu menahan tekanan tinggi, dan kondisi ini menyulitkan rancangan motor yang tetap proporsional serta nyaman dipakai.
Mengapa Kawasaki melirik hidrogen cair
Kondisi itulah yang mendorong Kawasaki meneliti hidrogen cair sebagai opsi yang lebih realistis. Dalam bentuk cair, hidrogen punya kepadatan energi sekitar 8,5 megajoule per liter, lebih tinggi daripada hidrogen gas bertekanan tinggi.
Nilai itu memang masih di bawah bensin, tetapi jauh lebih baik daripada penyimpanan hidrogen terkompresi. Selain itu, hidrogen cair tidak membutuhkan tekanan ekstrem seperti pada versi gas, sehingga beban pada tangki bisa lebih rendah.
Namun, ada konsekuensi besar lain yang harus dihadapi. Hidrogen cair harus dijaga pada suhu sekitar -423°F atau setara -253°C agar tetap berada dalam bentuk cair.
Karena itu, tangki penyimpanan harus memakai insulasi khusus. Bentuk tangki pun cenderung bulat atau oval untuk mengurangi luas permukaan dan menjaga suhu tetap stabil selama mungkin.
Teknologi pompa untuk menyalurkan bahan bakar
Selain soal penyimpanan, Kawasaki juga harus memecahkan masalah distribusi bahan bakar. Pada hidrogen bertekanan tinggi, aliran bahan bakar bisa lebih mudah terjadi karena tekanan dalam tangki sudah mencapai 700 bar.
Situasinya berbeda ketika hidrogen disimpan dalam bentuk cair. Tekanan alami seperti itu tidak tersedia, sehingga Kawasaki mengajukan paten sistem pompa bahan bakar khusus.
Desain tersebut memakai dua pompa. Pompa pertama berupa unit putar atau rotary pump, sedangkan pompa kedua adalah piston tambahan yang terintegrasi dalam mesin.
Dalam ilustrasi paten, konfigurasi mesinnya tampak seperti lima silinder segaris. Padahal, itu sebenarnya mesin empat silinder dengan satu silinder tambahan yang berfungsi sebagai pompa.
Ada pula konsep mesin V-8 yang diberi dua silinder tambahan, sehingga sekilas terlihat seperti V-10. Skema ini menunjukkan bagaimana Kawasaki mencoba menyesuaikan desain mesin dengan kebutuhan hidrogen cair.
Alur kerja sistem hidrogen cair
Pada konsep yang diajukan, hidrogen cair keluar dari tangki penyimpanan lebih dulu. Bahan bakar itu lalu dialirkan ke vaporizer untuk dinaikkan suhunya sampai berubah menjadi gas.
Setelah itu, hidrogen masuk ke pompa putar sebelum diteruskan ke pompa piston. Pompa terakhir ini meningkatkan tekanan hingga sekitar 1.500 psi atau lebih, sehingga hidrogen bisa disuntikkan langsung ke ruang bakar.
Pendekatan ini dinilai bisa membantu mengatasi salah satu kelemahan utama hidrogen cair. Dengan sistem tersebut, Kawasaki berupaya menjembatani kebutuhan penyimpanan suhu rendah dan kebutuhan tekanan tinggi untuk proses pembakaran.
Tantangan yang masih tersisa
Meski idenya menjanjikan, persoalan penyimpanan tetap belum selesai. Pengalaman BMW saat mengembangkan mobil hidrogen pada periode 2005 hingga 2007 pernah menunjukkan bahwa hidrogen cair lebih efisien sekitar 75 persen dibandingkan versi gas.
Namun, bahan bakar itu tetap mengalami penguapan dalam waktu 10 hingga 12 hari, bahkan dengan insulasi terbaik. Fakta ini menunjukkan bahwa hidrogen cair masih menyimpan tantangan besar dari sisi daya tahan penyimpanan.
Dari sisi lingkungan, teknologi ini tetap punya daya tarik kuat. Emisi yang dihasilkan sangat rendah, dengan gas buang utama berupa uap air, sehingga hidrogen dipandang sebagai salah satu opsi penting untuk kendaraan masa depan.
Tetapi untuk sepeda motor, hambatan teknisnya masih besar. Efisiensi sistem, dimensi komponen, dan kemampuan menjaga bahan bakar tetap stabil masih menjadi faktor yang menentukan apakah hidrogen cair benar-benar bisa dipakai secara praktis di jalan raya.
