Využitie tepla na zníženie spotreby a emisií

Teraz sa tento zámer obrátil, keďže výrobcovia áut sa pokúšajú využiť odpadovú energiu na praktické účely, ako je zlepšenie spotreby paliva a zníženie COS emisií. Dokonca aj vysokoúsporný motor môže premeniť približne jednu tretinu energie obsiahnutej v palive na pohon auta. Podľa odborníkov z BMW sa dve tretiny stratia ako odpadové teplo cez výfuk a chladič.

Aby bolo možné využiť niečo z tejto stratenej energie, BMW pracuje na množstve sľubných projektov, ktoré využívajú bežne strácané teplo. Prvý nápad by mohol navždy odstrániť studený štart, aby sa znížili emisie. Druhý prístup môže premeniť teplo z výfuku auta na elektrickú energiu a tretia myšlienka používa odpadové teplo na vyhrievanie interiéru auta.

Inžinieri BMW pracujú prevažne na vyvarovaní sa podmienkam studeného štartu cez plne uzatvorený motor. Zlepšená tepelná izolácia motorov by predchádzala tomu, aby sa rýchlo ochladzovali a ponechali by si toľko zvyškového tepla, koľko sa dá pre ďalší štart. Bolo vyvinutých už niekoľko prototypov, ktorých motori sú úplne pokryté tepelnou ochranou osvedčenými materiálmi, ktoré sa normálne používajú na izoláciu priestoru pod podlahou vozidla. Vďaka tomuto prístupu sa motor po vypnutí ochladzuje oveľa pomalšie a stále má teplotu približne 40 stupňov Celsia po dvanástich hodinách. Každý stupeň Celsia nad okolitou teplotou znižuje spotrebu paliva o 0,2%. 

Ďalšou fázou BMW technológie obnovenia tepla je generácia elektrického pohonu z odpadových výfukových plynov, o ktorých výrobca áut tvrdí, že môžu znížiť spotrebu paliva až o 2%.

Toto riešenie sme už v podstate videli pri BMW termoelektrickom generátore, ktorý bol predstavený minulý rok. BMW teraz predstavuje ďalšiu úroveň vývoja v podobe integrovanej súčiastky v recirkulačnom chladiči výfukových plynov. Tá dokáže pri normálnych jazdných podmienkach vyvinúť až 250 W energie, čo je približne polovica spotreby palubných prístrojov v sedane triedy 5.

Zariadenie sa spolieha na termoelektrický polovodičový prvok, ktorý generuje elektrické napätie. Čím väčší je rozdiel v teplote, tým vyššie napätie sa vytvára. Teploty výfukových plynov, ktoré sú obyčajne medzi 300 a 900 stupňov Celsia, sú na horúcej strane generátora a chladiaca zmes motora sa používa pre studenú stranu.

Podľa BMW, 3 až 8 percentný nárast celkového spotrebovaného paliva moderných áut je spôsobený zvyšujúcim počtom elektricky závislých zariadení, takže je tu potenciálne veľký priestor na úspory.

Nakoniec BMW pracuje na výmenníku tepla výfukových plynov. Benzínové motory dokáže veľmi efektívne zahriať pohonné ústrojenstvo oveľa rýchlejšie na správnu teplotu, čo umožňuje vyhnúť sa treniu napríklad v prevodovke. Takýto výmenník prepravuje teplo alebo termálnu energiu z jedného bodu automobilu k inému, v tomto prípade teplo výfukových plynov do oleja v automatickej prevodovke, s dodatočným teplom pumpovaným od naštartovaného motora.

Dieselové motory sú teraz také úsporné, že prebytočné teplo vytvárané motorom obyčajne nepostačuje ani na vyhrievanie interiéru samotného auta. Stalo sa celkom normálne vybavovať autá prídavným elektrickým ohrievačom, ktorý zvyšuje spotrebu paliva.
Aby sme sa vyhli tejto dodatočnej spotrebe paliva, horúce výfukové emisie sa dajú použiť prostredníctvom tepelného výmenníka bezprostredne susediaceho s katalyzátorom, aby poskytol dodatočný zdroj tepla pre interiér. Takýto systém by mohol zabrániť potrebe elektrických ohrevných  modulov, ktoré spotrebúvajú dodatočné palivo.

V budúcnosti by sme mohli vidieť oveľa pokročilejšie technológie, ako sú zmieňované systémy obnovy tepelnej energie. Znížiť spotrebu umožní meniteľná aerodynamika, zvýšené použitie rekuperačných bŕzd a dokonca pomocný satelitný systém riadenia premávky.

Autor: Rastislav Záleta

Fotogalerie