Autoforum

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

Zvýšení účinnosti spalovacího motoru je svatým grálem automobilových konstruktérů. BMW na to jde přes termoelektrický generátor.

Doufám, že mě bude nějaký hnidopich chytat za slovo, ale řekněme, že účinnost současných spalovacích motorů se pohybuje od 25 do 35 procent. Toto číslo zjednodušeně znamená, kolik procent energie obsažené v palivu se v automobilu promění na mechanickou práci. Když se nad tím zamyslíme, není to moc, ale pravdou také je, že jsme nic lepšího v poměru s použitelností, cenou, náklady na výrobu a existující infrastrukturu zatím nevymysleli, nebo nic takového alespoň nebylo prezentováno.

Kde mizí ten zbytek? Z velké části se mění na ztráty teplené, tlakové, třením, ale též nedokonalým spálením paliva. Tím se teď zabývat nebudete, stačí, když to zjednodušíme a povíme si, že nejvíce nevyužité energie odchází z motoru výfukem - je to asi polovina. Co s tím? Třeba můžete použít turbodmychadlo, které část té energie zachytí (to má ale pro změnu jiná úskalí z hlediska efektivity samotného spalování) anebo - jako se o to pokoušejí konstruktéři BMW - jít ještě dál.

A díky jejich snaze a samozřejmě též úsilí spousty dalších vědců, kteří udělali mnoho malých kroků vedoucích až sem, vznikla zařízení nazvaná Turobosteamer (volně přeložené jako turbo-parogenerátor) a termoelektrický generátor (zkráceně TEG). V obou případech byla snaha proměnit odpad na elektřinu, a jak se zdá, mohlo by to fungovat.

Jak již název prvního napovídá Turbosteamer funguje na podobném principu jako elektrárny, jen pochopitelně v menším měřítku. Teplo se jednoduše využívá na zahřání kapaliny, která se mění na páru s vysokým tlakem a ta následně roztáčí turbinu. A z fyziky pro základní školy už víme, že proměnit rotaci na elektrickou energii už není žádný problém, když víme, co je to generátor. První zařízení tohoto typu BMW postavilo již v roce 2005, další generace je výrazně menší a cílem je hmotnost 10 až 15 kg. BMW tvrdí, že chtějí výrábět takové množství elektrické energie, aby to pokrylo celkovou potřebu automobilu jedoucího na dálnici nebo mimo město. A to podle výpočtů BMW znamená úsporu asi 10 procent paliva.

Druhé zařízení je poněkud komplikovanější a ví se, že jde o produkt, který vznikl i díky americké NASA. Ta potřebovala pro svá kosmická plavidla spolehlivý zdroj elektrické energie, protože tím solární panely stoprocentně nejsou a už vůbec ne, pokud se sondy pohybují v příliš velké vzdálenosti od slunce. A tak vyvinuli radioisotopový termoelektrický generátor, který k výrobě tepla využívá rozpad radioaktivních prvků. Co s tím teplem? Nějakou dobu již nznáme Seebeckův efekt, který je založen na tom, že mezi dvěma tzv. termoelektrickými semikonduktory vzniká elektrické napětí, pokud mají rozdílnou teplotu.

Pochopitelně asi nikdo by nebyl nadšený vozit v autě radioaktivní zářič, ale to ani není nutné, pokud máme pod podlahou spolehlivý zdroj tepelného záření. Technici BMW poprvé namontovali termoelektrický generátor do vozu v roce 2008 a byl schopen vyprodukovat asi 200 wattů. Použitím nových materiálů a technologií se povedlo postoupit na 600 wattů, což není daleko od cíle 1 kW.

V roce 2009 v rámci paralelního projektu byl jeden termoelektrický generátor připojen ne na výfukové potrubí, ale k radiátoru systému recirkulace výfukových plynů (EGR) a výsledek byl opět slibný. Zařízení produkovalo 250 wattů při současném snížení spotřeby o dvě procenta. Do budoucnosti se pak konstruktéři chtějí dostat alespoň k pěti procentům.

Tolik tedy všem, kteří tvrdí, že spalovací motory jsou s vývojem u konce, ačkoli sériová aplikace těchto technologií do aut asi ještě chvíli potrvá. Nevíme, zda se BMW svými novými technologiemi pochlubí již ve Frankfurtu nebo počká na některý z následujícíh autosalonů. Na svých stránkách se o tom zatím nezmiňuje.

Miro Mihálik