VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ - ENERGETICKÝ ÚSTAV ODBOR TERMOMECHANIKY A TECHNIKY PROSTŘEDÍ

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ - ENERGETICKÝ ÚSTAV ODBOR TERMOMECHANIKY A TECHNIKY PROSTŘEDÍ doc. Ing. Josef ŠTETINA, Ph.D. stetina@fme.vutbr.cz Předmět 3. ročníku BS březen 2010 Gscheidle Rolf, Příručka pro automechanika. Sobotáles, Praha

2 DŮVODY NASAZENÍ ALTERNATIVNÍCH POHONŮ Kontaktní Bezkontaktní Snižování emisí CO, NO x, uhlovodíky Snižování CO 2 Snižování pevných částic Snižování spotřeby paliv Snižování závislosti na ropě HYBRIDNÍ POHONY Gscheidle Rolf, Příručka pro automechanika. Sobotáles, Praha

3 HYBRIDNÍ POHON TYPY ZAPOJENÍ Sériový Paralelní Gscheidle Rolf, Příručka pro automechanika. Sobotáles, Praha

4 Používaná realizace (hybridní) Gscheidle Rolf, Příručka pro automechanika. Sobotáles, Praha

5 PLYNNÁ PALIVA LPG (Liquefied Petroleum Gas) resp. zkapalněný propan-butan, který vzniká jako vedlejší produkt při zpracování ropy, je možné využít též jako palivo pro motorová vozidla. Využívání LPG v motorových vozidlech je z technického hlediska ověřené a bezproblémové. Je možná dodatečná montáž do sériového vozidla, u naftových motorů je nutná rekonstrukce na plynový zážehový motor. Výfukové plyny motorů poháněných LPG obsahují méně škodlivin, výkon je cca o5% nižšíaspotřeba o cca 10 % vyšší v porovnání se zážehovými motory. LPG však nepředstavuje dlouhodobé řešení problému automobilového průmyslu. Spalováním LPG vznikají stejné hlavní znečišťující látky jako u benzinu a nafty, třebažejejichdalekoméně. Zejména se však nejedná o obnovitelný zdroj energie. 5

6 CNG (COMPRESSED NATURAL GAS) ZEMNÍ PLYN Parametr Rozměr Hodnota CH4 0/ 97,99 Vyšší uhlovodíky 0/ 1,07 CO2 0/ 0,11 N2 0/ 0,83 Celková síra mg/m 3 0,20 Výhřevnost MJ/m 3 34,091 Spalné teplo MJ/m 3 kwh/m 3 37,852 10,514 Hustota kg/m 3 0,694 Relativní hutnota - 0,568 Spalovací rychlost, max cm/s 34 Wobbeho číslo MJ/m 3 53,6 Meze výbušnosti % 4,4-15 Bod vzplanutí C 152 Bod hoření C 650 Teplota vznícení C Bod tuhnutí C pod -182 Teplota varu C -162 Stechiometrický objem vzduchu ke m 3 9,51 spalování Stechiometrický objem vlhkých spalin m 3 /m 3 10,51 Teoretické složení spalin 0/ 9,53 CO2 18,95 H 2 O 71,52 N2 Max. % CO 2 v suchých spalinách % 11,75 Adiabatická spalovací teplota C Oktanové číslo SÉRIOVÁ VOZIDLA Citroën Berlingo 1,4i CNG Provoz CNG Provoz benzín Výkon 48 kw (65 PS) 55 kw (75 PS) Obsah nádrže 11,4 kg (16,0 m 3 )55l Komb. spotřeba 6,0 kg (8,4 m na 100 km ) 7,8 l Dojezd 190 km 700 km Emise CO 2 (g/km)

7 PLNICÍ STANICE - CNG Předstih zážehu

8 ČÁSTI PLYNOVÉHO POHONU BIOPLYN V dopravě se bioplynem rozumí palivo vzniklé biologickými procesy z organických hmot, které je pro účely ypohonu motorových vozidel zbaveno nežádoucích příměsí, zejména oxidu uhličitého a sirovodíku, tak aby odpovídalo požadavkům na zemní plyn (obsah methanu vyšší než 95 %, výhřevnost srovnatelná). Hlavní nevýhody používání bioplynu v dopravě jsou: jeho omezené množství lokální výroba (většinou jsou bioplynové stanice umístěny odlišně od místa potřeby autobusová depa...) nákladné čištění í na kvalitu zemního plynu

9 KAPALNÁ PALIVA Etanol -jezřejmé, že etanol nemůže nahradit úplně klasická paliva, může však přispět k nahrazení části ropy a ozdravění životního prostředí hlavněě ve městech. ě Etanol je možné použít bud'jako palivo pro speciálně ě upravené motory nebo jako přísadu do benzinů v rozsahu 3 až 15 %. Etyl-terc.-butyl etr (ETBE) jsou žádanou komponentou automobilových benzinů. Jejich výhodou je větší výhřevnost, menší tlak par, vysoké oktanové číslo a ve srovnání s alkoholy se s benzinem lépe mísí a vzniklá směs je stabilní. Výrobu éterů lze provést podobným způsobem, a to reakcí příslušného alkoholu, metanolu nebo etanolu, s nenasyceným plynným uhlovodíkem isobutenem (iso- C 4 H 8 ) vpřítomnosti ti kyselého katalyzátoru ETANOL Vlastnosti paliva Etanol ETBE Benzin Rel. molekulová hmotnost (g/mol) Oktanové číslo RON / MON 109 / / / 85 Cetanové číslo 11-8 Tlak par podle Reida (kpa) 16,5 28,0 75,0 Hustota 15 C (g/cm 3 ) 0,80 0,74 0,75 Výhřevnost (MJ/kg) 26,4 36,0 41,3 Výhřevnost (MJ/l) 21,2 26,7 31,0 Stechiometrický poměr vzduch/palivo 9,0-14,7 (hm.) Bod varu ( C) Zápalná teplota ( C) 425 >280 Bod vzplanutí ( C) Meze výbušnosti D / H (% v/v) 3,5 / 15 1,2 / 9,1 1,3 / 7,

10 METANOL Vozidla jezdící na metanol se z hlediska výkonu a dojezdu podobají vozidlům na benzín nebo naftu. Vlastnosti paliva Metanol MTBE Benzin Rel. molekulová hmotnost (g/mol) Oktanové číslo (RON) Oktanové číslo (MON) Cetanové číslo 5-8 Tlak par podle Reida (kpa) 31,7 57,0 75,0 Hustota 15 C (g/cm 3 ) 079 0, , ,75 Výhřevnost (MJ/kg) 19,8 35,2 41,3 Výhřevnost (MJ/l) 15,6 26,0 31,0 Stechiometrický poměr vzduch/palivo (hm.) 6,5-14,7 Bod varu ( C) 65 55, BIONAFTA Vlastnosti paliva Bionafta (MERO) Motorová nafta Rel. molekulová hmotnost (g/mol) ~ Cetanové číslo ~54 51 Hustota při 15 C (g/cm 3 ) 0,88 0,84 Výhřevnost (MJ/kg) 37,3 42,7 Výhřevnost (MJ/l) 32,0 35,7 Stechiometrický poměr vzduch/palivo (hm.) 12,3 14,53 Obsah kyslíku (% hm.) 9-11 <0,6 Kinematická viskozita při 20 C (mm 2 /s) 7,4 4,0 Bod vzplanutí ( C)

11 VODÍK Spalování vodíku Zdroj elektrické energie ELEKTROMOBIL POHON VODÍKEM PALIVOVÝ ČLÁNEK

12 ELEKTROMOBILY TESLA

13 SCÉNÁŘ ROZVOJE ALTERNATIVNÍCH PALIV DO ROKU 2020 Rok Biopaliva Zemní Vodík Celkem (%) plyn (%) (%) (%) (7) (8) 10 5 (23) F1-Systémy K.E.R.S. Elektrický Kinetic Energy Recovery Systém Setrvačník

14 ZVYŠOVÁNÍ ÚČINNOSTI VYUŽITÍ TEPLA VE VÝFUKOVÝCH PLYNECH ZVYŠOVÁNÍ ÚČINNOSTI - DIESOTTO