Autoforum

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

Pět procent nemusí vypadat jako moc, snadno se z nich ale stane půllitr paliva na sto km. A to už poznáte. Řešení novými způsoby využívá staré principy.

Možná si ještě vzpomenete na experiment BMW, které ze svých auta začalo dělat pojízdné tepelné elektrárny. Jednalo se o pokusy využít odpadní energii vypouštěnou spolu s výfukovými plyny. Tehdy se to neujalo, zařízení bylo těžké, účinnost nízká a náklady vysoké. Jenže tlak na zvyšování spotřeby aut roste, technika se vyvíjí a tento nápad opět přichází na scénu.

Tentokrát se do jeho zkoumání pustili ve Velké Británii. Iniciativa štědře podporovaná vedením země získala 2 miliony GBP (asi 58 milionů Kč), aby vdechla život projektu pojmenovanému VIPER2 (Vehicle Integrated Powertrain Energy Recovery = Vestavěný systém záchytu energie pohonné jednotky). Vedena je automobilkou Jaguar Land Rover, účastní se jí ale také Ford, Nottinghamská univerzita a další menší subjekty.

Cílem je obnovit 300 wattů elektrické energie z výfuku benzínového motoru, který podstoupí měření spotřeby v rámci Světově harmonizované testovací procedury lehkých vozidel, zkráceně WLTP. Získaná energie pak může být použita k pohánění pomocných zařízení nebo přímo samotného auta, bude-li vybaveno hybridním pohonem. Klíčovým prvkem projektu je termoelektrický generátor (TEG) namontovaný ve výfukovém systému za katalyzátorem.

Spalovací motory mají obecně nízkou účinnost, neboť na pohyb auta přemění pouze asi 35 % energie paliva, které spalují. Část se jí spotřebuje na vlastní chod motoru, část zmizí tepelnými ztrátami a část energie obsažené v horkých výfukových plynech se použije k pohonu turbodmychadel. Zbytek vychází ven z výfukového potrubí nebo je absorbován chladicím systémem vozidla a je odveden do atmosféry.

Výfukové plyny opouštějící katalyzátor mají stále velmi vysokou teplotu, kterou umí TEG za využití Seebeckova jevu přeměnit na elektrickou energii. Principem je použití dvou různých materiálů, mezi kterými při rozdílu teplot vzniká elektrické napětí. Jeden z nich je připojen na výfuk a je jím ohříván, druhý zůstává je chlazen kapalin a vzniká mezi nimi teplotní gradient. Čím vyšší je, tím je vyšší i výsledné napětí získatelný proud.

Vzhledem k tomu, že teplota výfukových plynů v benzinových vozidlech je vysoká, má TEG na obou koncích ventil, který řídí množství výfukových plynů, aby se předešlo přehřátí modulů. Ventil se může plně uzavřít a tím preventivně vyřadí termoelektrický generátor z činnosti.

První TEGy jsou již nainstalované v testovacích vozidlech a jsou podrobeny pozorování. Pro každý motor stačí jedno zařízení, bez ohledu na koncepci motoru. „Úprava generátoru je modulární, takže může být vyroben v libovolné délce, aby vyhovoval velikosti automobilu. Aby se mohl by se vejít do V6 nebo V8,“ řekl Bob Gilchrist, který řídí projekt. Paul Chandler, vedoucí inženýr iniciativy VIPER2, dodal: „Je to stále vědecký výzkum a první etapou je prokázat, že funguje.“ Řešení by mohlo být připraveé k výrobě do roku 2025.

Termoelektrický generátor zkoušený systémem od VIPER2 není jediným systémem rekuperace tepla. Například Organický Rankinův cyklus (ORC) umožňuje z tekutiny odpařováním vytvářet tlak pro výrobu energie. Parním procesem s organickým médiem je transformována tepelná energie na energii elektrickou. Toyota disponuje systémem rekuperace tepla z výfuku, který rychleji ohřívá motor kvůli zvýšení jeho účinnosti. Princip Stirlingova motoru produkuje energii využitím teplotního rozdílu mezi horkými a chladnými plyny a jsou také považovány za způsob, jak získat energii z odpadního tepla.

Není to poprvé, co se někdo zaměřuje na využití teplotního rozdílu, všechny popsané principy nakonec byly objeveny už před více než 100 lety. Dosud se ale nepodařilo najít způsob, jak je využít pro zvýšení efektivity spalovacího motoru. Britové říkají, že první experimenty s využitím energie odpadního tepla znamenají snížení spotřeby paliva testovaných aut v průměru o 5 %, což není zrovna málo - u desetilitrové spotřeby by to byl půllitr na každých 100 km. Jestli ale dospějí ke skutečně použitelnému, tedy ekonomicky efektivnímu a spolehlivému řešení, na to si musíme ještě počkat...

Dosavadní testy vybraných aut ukazují na možnost snížení spotřeby v průměru o 5 %

Zdroj: Autocar

Mirek Mazal