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

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ - ENERGETICKÝ ÚSTAV ODBOR TERMOMECHANIKY A TECHNIKY PROSTŘEDÍ doc. Ing. Josef ŠTETINA, Ph.D. Předmět 3. ročníku BS říjen

2 Odpověď na otázku Jaký vliv na kroutící í moment, výkon Experimentální metody v technice prostředí předmět 1. ročníku NMS zážehového motoru mají: vyšší teplota snižuje M, P protože motor nasaje méně vzduchu (hmotnostně) vyšší tlak zvyšuje M, P protože motor nasaje více vzduchu (hmotnostně) vyšší vlhkost vzduchu zvyšuje M, P, protože vodní pára podporuje hoření, teprve vysoká vlhkost nad 90 % snižuje výkon Vyšší nadmořská výška nižší tlak 2. Upravené vydání

3

4 Důvody nasazení alternativních pohonů Kontaktní Bezkontaktní Snižování emisí CO, NOx, uhlovodíky Snižování CO 2 Snižování pevných částic Snižování spotřeby paliv Snižování závislosti na ropě

5 Hybridní pohony

6 Hybridní pohon

7 Typy zapojení Sériový Paralelní

8 Používaná realizace (hybridní)

9

10 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 ů je nutná rekonstrukce k 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, třebaže je jich daleko méně. Zejména se však nejedná o obnovitelný zdroj energie.

11

12 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 CC Bod tuhnutí C pod -2 Teplota varu C -162 Stechiometrický objem vzduchu ke m 3 9,51 spalování Stechiometrický t i objem vlhkých h spalin m 3 /m 3 10,51 Teoretické složení spalin 0 / 9,53 CO2,95 H 2 O 71,52 N2 Max. % CO 2 v suchých spalinách % 11,75 Adiabatická spalovací teplota t C 2055 Oktanové číslo - 130

13 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 ) 55 l Komb. spotřeba na 100 km 6,0 kg (8,4 m 3 ) 7,8 l Dojezd 190 km 700 km Emise CO 2 (g/km)

14 Plnicí stanice

15 Předstih zážehu

16 Části plynového o pohonu o

17 Bioplyn V dopravě se bioplynem rozumí palivo vzniklé biologickými procesy z organických hmot, které je pro účely pohonu 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 py stanice umístěny odlišně od místa potřeby autobusová depa...) nákladné čištění na kvalitu zemního plynu.

18 Kapalná paliva Etanol - je zřejmé, že etanol nemůže nahradit úplně klasická paliva, může však přispět k nahrazení části ropy a ozdravění životního prostředí hlavně ve městech. Etanol je možné použít bud'jako palivo pro speciálně 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 kyselého katalyzátoru.

19 Etanol Vlastnosti paliva Etanol ETBE Benzin Rel. molekulová hmotnost (g/mol) Oktanové číslo RON / MON 109 / 92 1 / / 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 tid/h(% v/v) 35/15 3,5 12/91 1,2 9,1 13/76 1,3 7,6

20 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 ) 0,79 0,74 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,

21 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)

22 Vodík Spalování vodíku Zdroj elektrické energie

23 Elektromobil pohon vodíkem palivový článekk

24

25 Elektromobily

26 Scénář rozvoje alternativních paliv do roku 2020 Rok Biopaliva (%) Zemní plyn Vodík (%) Celkem (%) (%) (7) (8) 10 5 (23)

27 Zvyšování účinnosti

28 Zvyšování účinnosti - DIESOTTO