Pelle och Farbror Ottos uppfinning

Den är inte ny – men den känns alltmer aktuell – boken där Pelle träffar en uppfinnare. Nikolaus Otto uppfann bensinmotorn som driver våra bilar och mopeder. Och vi har träffat Niels Rasmussen för att prata framdrivning och framtid.  

Det här är en bok av Jan Lööf. Vi har tidigare recenserat Pelle på planetfärd. Boken om ottomotorn skiljer sig väsentligt i så motto att handlingen speglar handfast teknikhistorik. Planetfärden var mera ute i det blå.

Det är som så ofta Lööfs pojkhjälte Pelle som får agera ciceron. Den här gången deltar han inte aktivt i handlingen, utan berättar för oss historien om motorn som förändrat en hel värld. Vår värld.

Grundproblemet i boken är att ersätta bensinmotorn – när oljan tar slut – med något som inte bullrar och skitar ner. Pelle föreslår vatten som drivmedel. Genom att fånga upp regnvatten i en tratt skulle man slippa tanka, åtminstone regniga dagar. Lööf överlåter emellertid åt någon annan att lösa det tekniska.

Niels Rasmussen, patentingenjör och motorexpert på PRV, det är kanske inte riktigt industriellt tillämpbart med vatten (H2O) som drivmedel, men den första delen av inblandningen – H2 – eller vätgas vet jag att man har experimenterat med. Hur långt har man kommit med utvecklingen av vätgasmotorn? Är den ett rimligt alternativ till bensinmotorn? 

Den vätgasdrivna förbränningsmotorn av klassisk typ är det endast några få stora bilföretag som har satsat på. BMW har vid några tillfällen visat upp sin största modell i ett utförande med en ottomotor som kan köras på ren vätgas. Även Mazda har varit inne på det spåret och har visat upp en vätgasdriven wankelmotor.

Jag tror inte vi kommer att se någon större utbredning av vätgasdrivna förbränningsmotorer av ”klassisk” typ. Framförallt blir verkningsgraden för låg med tanke på energiåtgången för att framställa vätgasen. Då tror jag det finns större potential i att utnyttja vätgas för att framställa el med hjälp av en bränslecell. Om man lyckas förbättra verkningsgraden ytterligare behöver man inte heller ha med sig så mycket vätgas och förvaringen av den blir enklare.

I sitt koncept använde BMW flytande vätgas som skulle förvaras vid en temperatur på -253°C. Trots att man använde högeffektiv isolering motsvarande 17(!) meter frigolit började vätgasen koka och förångas i tanken. Det var just den förångade vätgasen som skulle driva motorn, så det var egentligen inget problem så länge motorn var igång.

Däremot uppstod problem då motorn stängdes av. Vätgasen fortsatte nämligen förångas även när bilen stod still och motorn var av. Enligt BMW skulle trycket i tanken på deras bil därför efter cirka 17 timmar med avstängd motor bli otillåtet högt och man skulle vara tvungen att släppa ut en del av vätgasen ur tanken. BMW hävdade att det skulle ta nio dagar att koka bort en halv tank med vätgas i deras bil. Kvar skulle det då finnas vätgas för ungefär 20 kilometers körning.

En bil där bränslenivån sjunker även när motorn är avstängd tror jag inte många bilister skulle acceptera. (Det skulle också krävas bra ventilation hemma i garaget för att inte minsta lilla gnistan skulle utlösa en explosion när man återvänder från semestern!). Därför jobbas det på bred front för att hitta mer stabila lösningar på hur man ska kunna förvara sin dyrköpta vätgas utan att den försvinner ut i tomma intet av sig självt. Just nu är det ju också ganska långt mellan mackarna som säljer vätgas, men vem vet hur det blir framöver?

Olika typer av hybridbränslen är ju just hybrider och står sig slätt utan fossil inblandning. Om vi istället ser till ren sprit eller biogas: Tror du att sprittillverkningen eller biogasutvinningen kan bli tillräckligt storskalig för att ersätta bensinen?

En mycket bra fråga! Tillverkningen av sprit (i form av bioetanol) har börjat debatteras mer och mer på senare tid och senast nu i veckan lade Europakommissionen fram ett förslag som skulle betyda att max 5 % av biobränslet får framställas av livsmedelsgrödor som exempelvis vete och majs. Övrigt biobränsle ska då istället framställas av restprodukter från exempelvis skogs- eller lantbruk.

Lite förenklat kan man säga att istället för att använda axet, ska man istället använda strået för att producera bränsle, det vill säga man tar till vara på det som annars skulle ligga kvar på marken. På så sätt ska det alltså gå att få både mat och bränsle från samma åkermark.

Det krävs helt andra tekniker för att kunna producera etanol på det sättet och samtidigt är det många som ställer sig frågande till om Europakommissionens förslag är bra eller dåligt. I mina öron låter det smart att man kan få ”både och” istället för ”antingen eller”, men jag vet för lite om etanolproduktion för att våga uttala mig tvärsäkert.

Vid framställningen av biogas är det ju just restprodukter i form av organiskt avfall som används som råmaterial. Vid rötning uppstår metan och koldioxid, som kan användas i våra förbränningsmotorer.

Om biogasproduktionen räcker till beror med andra ord helt på hur duktiga vi är på att sortera ut sådant som kan rötas – exempelvis matavfall. Sedan säger min mamma att man inte ska slänga mat överhuvudtaget, men de där potatisskalen, kycklingbenen och äppelskrutten kan gärna få bli biobränsle för min del.

Pansarvagnarna som Pelle pratar om kanske vi klarar oss utan, men hur blir det med flyget? Det mesta flyget drivs idag av flygfotogen, en petroleumprodukt som även den sinar med oljan. Kommer vi att kunna flyga i framtiden?

Det hoppas jag verkligen! Jag har släkt utplacerad lite varstans i världen och skulle gärna vilja åka och hälsa på ibland…

Jag inte bara hoppas, utan jag tror också att vi kommer att få flyga framöver. Även inom luftfarten pågår försök med olika typer av biobränslen. Vid några tillfällen har man gjort försök med att blanda upp flygfotogen med gammal frityrolja och låter planen köra på det istället. Även andra ”finare” växtbaserade oljor har med framgång blandats med flyfotogen.  Det verkar funka rätt bra att låta flygplanen gå på åtminstone delvis biobaserat bränsle.

Användandet av biobränsle är fortfarande i sin linda inom luftfarten. Det var först 2008 som man gjorde försök med trafikflygplan på en längre sträcka och då med en relativt låg inblandning av biobränsle. Men flygbolagen och flygtillverkarna börjar inse att det kan vara en väg att gå. Om vi ska kunna fortsätta åka på semester eller träffa affärspartners runt om i världen så tror jag absolut vi kommer att se mera biobränsle även inom luftfarten framöver.

I det sammanhanget ska vi ju såklart inte glömma bort projektet Solar Impulse, där man har tagit fram ett flygplan som kan flyga enbart med hjälp av solenergi. Det lär nog dröja ett bra tag innan vi kommer att se några trafikflygplan som drivs på det sättet. Solar Impulse har till exempel ett vingspann som motsvarar en Airbus A340 (cirka 63 meter) men istället för plats för 500 feststämda charterresenärer så finns det endast plats för piloten.

De fyra elmotorerna som driver Solar Impulse ger ifrån sig 10 hästkrafter var, vilket räcker för att ge planet en medelhastighet om 70 km/h. Jag tror att det finns risk för att charterresenärernas fest dör ut långt innan de når till Thailand – eller ens Mallorca… Men det är ett häftigt projekt som kan vara med till att driva på utvecklingen på många håll.

Vi får säkert se fler spårlösningar för transporter i framtiden. Tror du att det går så långt som att trådbussen gör sitt återintåg?

Återintåg!? Trådbussen finns och mår bra på många ställen runt om i världen. I Landskrona, till exempel! Spårbunden trafik har många fördelar och jag håller med om att det inte vore fel att satsa mer på den tekniken. Å andra sidan finns ju också nackdelar med spårtrafik. Det blir till exempel svårt att få spåren att räcka ända fram till varje liten by, så oavsett så måste nog spårtrafiken kompletteras med något annat.

Det finns ju också förslag på att kombinera teknik från spår- vägtrafiken och få en lösning som ligger lite mittemellan. Trådbussen är ju ett bra exempel. Werner von Siemens och hans bolag ”Siemens & Halske” stod bakom världens första trådbusslinje i Berlin 1882. Numera heter företaget Siemens AG och håller på med litet av varje inom el och elektronik.

I våras – ganska exakt 130 år senare – presenterade Siemens en prototyp på sin lösning på framtidens transportbehov, eHighway, som består av en elektrifiering av motorvägarna. Och lastbilar – som förutom elmotorer och strömavtagare (likt trådbussen) – även har en förbränningsmotor så de kan rulla de sista milen ut till den där lilla orten som också behöver sina leveranser. Idén tycker jag verkar smart!

Kommer det in mycket patentansökningar på det här området? Vad handlar de om och hur klassas de?

De flesta ansökningarna inom förbränningsmotorteknik handlar om olika små förbättringar av existerande koncept. Förbränningsmotorteknik är ett ganska moget teknikområde där man har utvecklat i många år.  Det betyder ju inte att det inte finns mer att hitta på, för det finns alltid utrymme för förbättringar – både stora och små. Och det är alltid roligt att se hur uppfinnarna har tänkt ut nya lösningar på problem man ibland knappt visste existerade.

Vi får in flest ansökningar från stora företag, men ibland dyker det upp någon privatperson som har gått och klurat och experimenterat hemma och hittat på något riktigt smart! Eftersom det redan finns så mycket känd teknik inom det här teknikområdet kan det som privatperson vara extra bra att ta hjälp av ett ombud som kan hjälpa till att skriva en bra ansökan. Det gäller att ha med allt från början så att man senare kan avgränsa sin uppfinning mot det som eventuellt dyker upp under granskningen på PRV.

Det finns väldigt många IPC-klasser som relaterar till förbränningsmotorteknik. De flesta finns i början av sektion F. F01 (”Machines or engines in general”) och F02 (”Combustion Engines”) är där jag oftast befinner mig i mitt dagliga arbete. Förbränningsmotorer finns på F02B och jetmotorer finns på F02K.

Sedan finns det en uppsjö av IPC-klasser som beskriver alla delkomponenter i motorerna. Ventiler och ventilstyrning för motorer finns på F01L, smörjning på F01M, avgassystem och avgasrening på F01N och kylning på F01P. På F02D finns motorstyrning och F02F handlar om utformningen av motorblock, cylinderhuvuden och kolvar, F02M beskriver olika luft- och bränsletillförselssystem, F02N handlar om sätt att starta motorn och F02P handlar om hur man antänder bränslet.

Om en ansökan är inriktad på hybridsystem och hur de ska utformas hoppar vi däremot till sektion B. På B60K6 finns själva drivlinan beskriven. Det vill säga vilka komponenter som ingår och hur de är arrangerade. B60W20 handlar om regleringen av hybridsystemet, alltså när de olika komponenterna ska vara aktiva och när de ska kopplas in och ut eller ihop.

Som det framgår av klasslistan är förbränningsmotorer komplexa system med många delkomponenter och små detaljer. Som tur är har jag duktiga kollegor med specialkunskaper inom alla olika teknikområden!

Till sist Niels, har du häst?

Nej! Och när jag tänker efter kan jag bara komma på en person i hela min stora och brokiga släkt som ens är lite intresserad av hästar – min brorsdotter på 10. De enda hästarna jag befattar mig med finns under motorhuvar av olika slag.

Tack Niels!

Sammanfattningsvis kan sägas att Pelle och Farbror Ottos uppfinning är en mycket vacker bok. Som alltid när Jan Lööf tecknar.

Motiven är tydliga, färgerna klara och bilderna innefattar ett slags avskalad detaljrikedom som är så typisk för Lööf. Man får till exempel inte glömma sin spade på stridsvagnen, i den händelse man skulle köra fast. På samma sätt måste kardanknut och fjädring synas på de sportigare bilmodellerna.

Varje småstad har i Lööfs nostalgiska universum sina packmoppar och alltid någon form av mobil korvgubbe eller glassförsäljare. Mitt på torget ligger – stilsäkert – numera också den för småstaden så karakteristiska pizzerian.

Det här är en bra bok och intresseväckare som platsar på varje godnattstund. Vill man läsa en barnbok på samma tema men med mera fart och fläkt finns den moderna klassikern Örnis bilar (1994).  Örnis bilar är ett samarbete mellan Lööf och konstnären Carl Johan de Geer.

Stefan Hultquist, enhetschef PRV

2 kommentarer

Filed under patent

2 responses to “Pelle och Farbror Ottos uppfinning

  1. Stefan Hultquist

    I anslutning till den här artikeln vill jag tipsa alla höstlovslediga om Tekniska museets BRIO-frossa:

    ”I höstlovsverkstaden finns 52 698 byggdelar från BRIO Builder där barnen får skruva, mecka, montera och uppfinna helt utan gränser. Den som vill får vara med och tävla med sin bil, raket, svävare eller hur man nu tycker att vi borde färdas i framtiden”, står det på Tekniska museets hemsida.

  2. Stefan Hultquist

    Umeå kommun satsar på elbussar från orten. Förra veckan tecknade kommunen avtal med företaget Hybricon om två snabbladdningsbara bussar. Den ena ska fungera som transfer till flygplatsen.