1. nafta co2 temperatura zemlje - fsb online · 3 3. potrošnja goriva i štetna emisija slika 5....
TRANSCRIPT
1
Zašto hibridna vozila? Ivan Mahalec, 2006.03.
1. Nafta CO2 Temperatura Zemlje
Slika 1. Lijevo: Svjetska proizvodnja nafte i plina te prognoze o trajanju zaliha izračunate na osnovi potrošnje u 2005. godini (Gboe = Giga billion barrels oil equivalent). Desno: Porast koncentracije CO2 u atmosferi i srednje temperature Zemlje.
Fosilna goriva imaju dva nedostatka:
• zalihe su im končne i približavaju se svom relativno bliskom kraju,
• izvlačenjem ugljika na površinu Zmlje i njegovim izgaranjem povećava se sadržaj CO2 u atmosferi, time se pojačava efekt staklenika i doprinosi globalnom zatopljenju.
Potaknuto Kyoto protokolom, udruženje europskih proizvođača automobila ACEA postavilo je cilj dostizanje emisije CO2 na razini flote putničkih automobila od 140 g/km u 2008. godini. Zbog relativno velikih snaga motora taj se cilj ne može dostići čak ni ako bi su u sva vozila ugrađivali štedljiviji Dieselovi motori. Međutim, hibridna vozila s lakoćom ostvaruju ovu emisiju i zbog toga će ona u predstojećim godinama sve više dobivati na značaju.
Slika 2. Lijevo: cilj grupacije ACEA: smanjiti emisiju CO2 na 140 g/km do 2008. godine za cijelu flotu
europskih proizvođača vozila. Desno: očekivani porast alternativnih pogona vozila u budućnosti.
2
2. Hibridni pogonski sustavi Hibridni pogonski sustavi se mogu podijeliti, s obzirom na vezu mehaničkog i električnog dijela u tri skupine:
• serijski,
• paralelni i
• serijsko-paralelni hibridi.
S druge strane, s obzirom na autonomnost električnoga pogona, hibridi se dijele na:
• djelomične (engl. mild hybrid) i
• potpune (engl. full hybrid).
Gen
Aku
Inv
EM
MSUI
Kotači
Serijski
EM
MSUI
Inv
Kotači
Aku
Inv
Paralelni
Raz MSUI
Aku
Gen
Serijsko- paralelni
EM
Inv
Slika 3. Sheme hibridnih pogona. Oznake: Aku - elektr. baterija; EM - elektromotor; Gen – elektr. generator; Inv – elektr. pretvarač; MSUI - motor s un. izg.; Raz - razdjelnik snage; objavljeno u [5.].
240
246
250
260
300
400
1000 2000 3000 4000 5000 6000 Brzina, vrtnje, min-1
Mom
ent m
otor
a M
e ,
(Nm
)
120
100
80
60
40
20
∞ 800 g/kWh
EG
V
vmax
Otpori vožnje v = konst., uspon = 0
η = max HIBRID
EG - za pogon električnog generatora V - za vožnju
Slika 4. Usporedba rada motora s unutarnjim izgaranjem kod konvencionalnog i kod hibridnog vozila u
topografskom dijagramu specifične efektivne potrošnje goriva
U hibridnom vozilu motor s unutarnjim izgaranjem radi većinom u području minimalne specifične potrošnje goriva, pri čemu se višak snage iznad iznosa potrebnog za vožnju usmjerava na pogon električnog generatora koji puni bateriju. Kod Priusa generator također pogoni i elektromotor koji pomaže motoru s unutarnjim izgaranjem pogoniti kotače.
Put mehaničke energije Put električne energije
3
3. Potrošnja goriva i štetna emisija
Slika 5. Potrošnja goriva (l/100km) triju generacija hibrida Prius i sličnog konvencionalnog automobila.
Potrošnja goriva
g CO2/km (dizel)
g CO2/km (benzin)
6789
1011121314
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
l/100km
130
170
210
250
290g CO2/km
Slika 6. Potrošnja goriva za njemačku flotu vozila u novom europskom ispitnom ciklusu prema podacima VDA
i na temelju nje izračunata emisija CO2.
Slika 7. Ukupna učinkovitost Priusa i njegovih takmaca prema Well-to-Wheel analizi.
Slika 8. Štetna emisija Priusa.
4
4. Toyota Prius – svjetska uspješnica broj 1
Slika 9. Shema pogonskog sustava hibridnog automobila Toyota Prius THS II. Podaci: motor s unutarnjim izgaranjem: 1.5 dm3, proces 4-taktni Otto/Atkinson, smanjeno trenje u motoru, PMSUI,max = 57 kW kod 500 min-1, 115 NM kod 4200 min-1, ge,min = 225 g/kWh (ηe,max = 37 %); elektromotor: PEM,max = 50 kW; ukupna najveća snaga za vožnju vozila 82 kW iznad 85 km/h (Pmax = PMSUI,max + 50 % (PEM,max)); 1300 kg; 0-100 km/h za 10,9 s; 170 km/h; 104 g CO2/km.
Prius THS II
Regulator snage
Generator
Akumulator
Visokonap. dio
Inverter
Elektromotor Motor s unut. izgar.
Razdjelniksnage
Kotači
Prijenosnik snage
Put mehaničke energije Put električne energije
5
Slika 10. Shema pogonskog sustava i prijenosnika snage.
6
Slika 11. Toyota Prius: shema djelovanja
Slika 12. Dolje - lijevo: kod kočenja Priusov elektromotor postaje generator.
Slika 13. Značajke motora s unutarnjim izgaranjem (lijevo) i elektromotor (desno)
7
Slika 14. Zajedničko djelovanje motora s unutarnjim izgaranjem i elektromotora.
Slika 15. Lijevo: zajedničko djelovanje motora s unutarnjim izgaranjem i elektromotora. Desno: usporedba ubrzanja Priusa i klasičnog vozila s benzinskim motorom od 2.4. litre.
Slika 16. Usporedba ubrzanja Priusa i klasičnog vozila s podjednako snažnim Diesleovim motorom.
8
Slika 17. Električni pogonski sustav i prijenosnik snage.
Slika 18. Ni-MH baterija: 28 serijski vezanih paketa po 7,2 V = 202 V; 6,5 Ah; 30 kg; trajnost 300.000 km.