Bij een snelheid van 654 km/u zouden de meeste vliegtuigen allang in de lucht zijn. Andy Green had juist een heel andere taak: vier wielen stevig op de Bonneville Salt Flats houden terwijl hij een machine op waterstof naar een nieuw wereldsnelheidsrecord dreef.

De 64-jarige Brit, die in 1997 als eerste en tot nu toe enige persoon de geluidsbarrière op het land doorbrak, reed met de JCB Hydromax een officieel gemiddelde van 406,320 mph, oftewel 653,9 km/h, over twee runs.

Het resultaat is niet alleen een nieuwe maatstaf voor de verbranding van waterstof. Het maakt van Hydromax het snelste waterstofaangedreven landvoertuig in zijn soort.

BMW H2R-record

Het vorige FIA-record voor een auto met waterstofverbrandingsmotor stond al sinds 2004, toen de experimentele H2R van BMW een snelheid van 298,5 km/u haalde. De gestroomlijnde BMW was uitgerust met een 6,0-liter V12-motor, afgeleid van de 760i, die ongeveer 285 hp leverde.

BMW noteerde tijdens het programma een topsnelheid van 302,4 km/u, wat resulteerde in negen waterstofrecords. De Hydromax is daarmee meer dan 355 km/u sneller en ongeveer 2,2 keer zo snel.

Ook sneller dan een auto op brandstofcellen

Misschien nog belangrijker is dat Green ook de snelste auto op waterstofbrandstofcellen heeft overtroffen. In 2009 haalde de Venturi Buckeye Bullet 2, die in samenwerking met de Ohio State University was ontwikkeld, in Bonneville een snelheid van 303,025 mph, oftewel ongeveer 487,6 km/h.

De technologieën verschillen fundamenteel van elkaar. De Buckeye Bullet zette waterstof om in elektriciteit in een brandstofcel en gebruikte die elektriciteit om elektromotoren aan te drijven. De H2R van BMW en de Hydromax van JCB verbranden waterstof rechtstreeks in een verbrandingsmotor.

Hydromax is nog eens 166 km/u sneller dan het record met brandstofcellen. Green is daarmee de snelste persoon ooit die op het land door waterstof werd voortgestuwd, ongeacht de manier waarop die waterstof in beweging wordt omgezet.

Zijn absolute snelheidsrecord op het land is van een geheel andere orde. In 1997 reed Green met de ThrustSSC, een auto met twee straalmotoren, een snelheid van 1.227,985 km/u en werd daarmee de eerste coureur die officieel de geluidsbarrière op het land doorbrak. In 2006 reed hij ook met de Dieselmax van JCB een snelheid van 563,4 km/u.

Voorkomen dat het wegvliegt

Voldoende vermogen genereren is slechts een deel van de uitdaging. Bij een snelheid van 654 km/u is het grotere probleem om te voorkomen dat de auto instabiel wordt of zelfs van de grond komt.

Vliegtuigen vliegen niet alleen maar omdat ze een bepaalde snelheid bereiken. Hun vleugels zijn zo gevormd dat ze lift genereren. Hydromax is ontworpen om bijna het tegenovergestelde te doen. De behuizing moet de luchtweerstand tot een minimum beperken en tegelijkertijd zo min mogelijk ongewenste lift produceren.

Aerodynamische krachten nemen ruwweg toe met het kwadraat van de snelheid. Een kleine verandering in de neusstand of de luchtstroom, die bij normale snelheden op de weg onbeduidend zou zijn, kan bij snelheden van meer dan 600 km/u enorme gevolgen hebben. Als er lucht onder de neus terechtkomt, kan de stabiliteit zeer snel verloren gaan.

De Hydromax is dan ook uitzonderlijk lang, smal en laag. De twee motoren zijn zijdelings gemonteerd om het frontale oppervlak te verkleinen en het zwaartepunt te verlagen. Een grote verticale achterste vin zorgt ervoor dat de auto rechtdoor blijft rijden, terwijl een buikvin aan de onderkant voor extra stabiliteit zorgt.

Zelfs het zout speelt een rol. De onderkant is zo gevormd dat het zout wordt afgevoerd, in plaats van dat het zich onder de behuizing ophoopt en de luchtstroom verstoort.

Green heeft slechts enkele graden stuurbeweging tot zijn beschikking en voert bij hoge snelheid minieme correcties uit. Zodra het getimede traject is doorlopen, zorgen parachutes voor de eerste remming.

Geen raket op wielen

Ondanks zijn uiterlijk is de Hydromax geen straal- of raketauto. In tegenstelling tot de ThrustSSC, waarvan de straalmotoren rechtstreeks stuwkracht leverden, wordt de Hydromax daadwerkelijk door wielen aangedreven.

Twee sterk aangepaste 4,8-liter JCB-viercilindermotoren drijven de voor- en achteras aan via afzonderlijke sequentiële zesversnellingsbakken. Samen leveren ze ongeveer 1.600 hp.

Waterstof wordt met lucht gemengd en in de cilinders verbrand door middel van vonkontsteking. De auto heeft waterstof aan boord, maar haalt de zuurstof die nodig is voor de verbranding uit de atmosfeer. Een raket daarentegen heeft zowel zijn brandstof als zijn oxidatiemiddel aan boord.

Dat onderscheid is belangrijk, omdat JCB geen waterstofverbrandingsmotoren voor raceauto’s ontwikkelt. De Britse fabrikant heeft ongeveer 100 miljoen pond geïnvesteerd in waterstofmotoren voor graafmachines, laders en andere zware machines.

Prestaties zijn niet hetzelfde als efficiëntie

JCB stelt dat zeer grote accu’s problemen kunnen opleveren voor machines die lange diensten draaien, vaak ver verwijderd van laadinfrastructuur met hoog vermogen. Bij waterstofverbranding kan een groot deel van de vertrouwde motorarchitectuur behouden blijven, terwijl tegelijkertijd snel bijtanken mogelijk is.

Hydromax is daarom evenzeer een demonstratie van industriële technologie als een machine voor snelheidsrecords. Als een waterstofmotor, afgeleid van zware machines, een auto tot meer dan 650 km/u kan voortstuwen, kan JCB op overtuigende wijze aantonen dat een gebrek aan prestaties niet het probleem is van de waterstofverbranding.

Maar uit de gegevens blijkt niet dat waterstof de meest efficiënte of zuinige oplossing is. Het produceren, comprimeren, vervoeren en opslaan van waterstof vergt veel energie, en het klimaatvoordeel ervan hangt sterk af van de manier waarop de waterstof zelf wordt geproduceerd.

Bij de verbranding van waterstof komt er geen CO₂ vrij uit de brandstof zelf, maar bij verbranding bij hoge temperaturen kunnen er toch stikstofoxiden ontstaan.