Zöldy Máté:
Alternatív tüzelőanyagok Alternatív járműhajtások Belsőégésű motorok folyamatai
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Tartalomjegyzék • Fosszilis energiahordozók • Belsőégésű motor és alternatívái – Hidrogén – Bioetanol – Biodízel – Hibrid hajtás
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Olajtermelés alakulása
forrás: NKTH konferencia Veszprém 2005
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Olajtermelés kilátásai
forrás: NKTH konferencia Veszprém 2005
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Fosszilis energiahordozók ára
forrás: NKTH konferencia Veszprém 2005
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Megújuló energia potenciál
forrás: NKTH konferencia Veszprém 2005
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
• •
•
1860 az első működő kétütemű (Lenoir), és 1876-ban első működő négyütemű (Otto) belsőégésű motor gázüzemű volt. 1894 Franciaország: Első autóverseny (PARIS-RUEN, 126 km) győztes: de Dion Bouton gőzautó, 17 km/óra átlagsebességgel.
2005.12.12.
Múlt
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
•
1899-ben az első 100 km/h-nál gyorsabb autó: villamos hajtású autó volt.
USA 1900
• 1900-ban az USA-ban 4192
autót gyártottak : 1681 gőzautót, 1575 villamoshajtású és 936 benzinmotoros autót.
benzin gőz villamos
Ekkor a verseny még nyílt volt! 2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Gépkocsiállomány • Összesen 710
millió gépkocsi van
• Ennek több, mint 99 %-a benzin- vagy dízelüzemű • 3,5 millió (0,5 %) propán-butángáz (LPG) hajtású autó • 850 ezer (~0,1 %) földgáz (CNG és LNG) hajtású autó 2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Miért kell ezen változtatni?
KÖRNYEZETSZENNYEZÉS FORRÁSOK KIMERÜLÉSE 2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Kőolajkészletek kimerülése
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Személygépkocsi állomány
1000 lakosra eső személygépkocsik száma (2001-ben) •Monaco 686 Magyarország 236 •Olaszország 565 Törökország 67 •Németország 529 Kína 5,9 Automobil-Rervue 2002
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
A CO2-csökkentés ára
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Szigorodó előírások (haszonjármű dízelmotor)
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
forrás: Toyota Hibrid Synergy Drive technikai bemutató, 2005. október
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Belsőégésű motorok jövője
forrás: www.BMW.de
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Hidrogén
forrás: www.BMW.de
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Hidrogén előállítás
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
forrás: www.BMW.de
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Hidrogén motor
forrás: www.BMW.de
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Bioetanol
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Why Ethanol? • Reduces discharge of fossil CO2 emissions • Ethanol (E85) is an eco-friendly, renewable energy source • EU directive (Jan 05) on bio-fuel vehicles will accelerate growth • Sweden is a pioneer in EU with commercial production of E85 • Sweden customer incentives already in place to encourage early adopters • Infrastructure - low cost conversion from petrol to ethanol pumps • Sweden‘s infrastructure growing fast – currently approx 300 stations nationally • Oil reserves depleting fast 2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Customer Highlights Saab 9-5 2.0t BioPower MY06 • Improved social consciousness – reduced impact on the environment • Higher performance; +30hp and +40Nm (30 lb.ft.) when running on ethanol • Faster response when accelerating • Meets the Euro 4 environment demand • Seamless transition (also liquid fuel) Additional customer benefits in Sweden: • 20% tax relief for BioPower company car owners • Free parking in cities • Congestion charge relief (Stockholm) • 15% lower fuel cost for highway driving at current fuel prices
Direct customer saving of approx
SEK 1.650, or €177 per month vs equivalent petrol model (Stockholm)
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Advantages with Ethanol (E85)
2005.12.12.
•
Using and adapting existing technology
•
Using existing supply/distribution infrastructure
•
No big capital investments required
•
Flexibility in the transient period
•
Change over from gasoline without interruptions
•
Parallel development of technologies for long term perspective
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
The Individual has a Choice • A normal Gasoline Driver drives 15 000 km per year and consumes 1 350 liter of Gasoline • A normal BioPower Driver, if driving 15 000 km per year, would consume 1950 liter E85 of which 290 liter are Gasoline • Summary: Every BioPower Driver CAN reduce our dependence of Oil with
1 060 liter / year You CAN make a difference
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Hibrid rendszerek Soros hibrid rendszer Soros hibrid rendszer = “Villamos hajtású autó benzinmotor hajtotta generátorral ellátva” • Benzinmotor hajtja a generátort • Generátor feszültséget szolgáltat a villamos motornak a kerekek hajtásához • Nincs mechanikus kapcsolat a benzinmotor és a kerekek között: A benzinmotor soha nem hajtja közvetlenül a járművet.
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Hibrid rendszerek Párhuzamos hibrid rendszer Párhuzamos vagy “Lágy” hibrid rendszer • Benzines és villamos motor közvetlenül hajtja a kerekeket • “Lágy”: – Benzinmotor szolgáltatja az elsődleges hajtó energiát – Villamos motor csak rásegít amikor a kiegészítő teljesítmény vagy nyomaték szükségessé válik • Villamosmotor nem tudja önállóan mozgatni a járművet! • Lassítás közben: – motor = generátor (tölti az akkumulátor egységet) = regeneratív fékezés 2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
® Drive
Toyota Hybrid Synergy Soros/párhuzamos hibrid HV B
En gin
Toyota Hybrid Synergy Drive® • “Erős” hibrid rendszer: Különálló generátor – Tölti a HV akkumulátort – Táplálja a villamos motort • Szinergia a: – korszerű villamos motor- és – Benzinmotor teljesítménye között • A leghatékonyabb hajtás választása: – Villamos motor – Benzinmotor – A kettő kombinációja • Regeneratív fékezés • Sosem kell külső forrásból tölteni!!!
att ery
e
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Mi a Toyota Hybrid Synergy ® Drive ? V. motor teljesítmény :
Nyomaték
B motor nyomaték :
Teljesítmény
V. motor Nyomaték :
TOYOTA Hybrid Synergy Drive • Hatékonyan ötvözi a a mozgató energia 2 típusát amely kedvezően egészíti ki egymást: – Villamos motor: Nagy és állandó nyomaték, szinte 0 fordulattól – Belsőégésű motor: Magas teljesítmény
Jármű sebesség
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Energia gazdálkodás ® Toyota Hybrid Synergy Drive +
: Mozgató erő : B.motor hajtóerő
HVHV akkumulátor battery HV akkumulátor s té sü i K Tö lté s
Energia
Elindulás Jármű áll
ás sít r o gy
B.motor áll
Regeneratív fékezés
B.Motor leáll
Haladás
Lassítás
Kisütés → Töltés
B.Motor beindul
idő
Fékezés
-
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Rendszerelemek
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Toyota Hybrid Synergy Drive® Működés Energiafolyam megjelenítése • A nyilak az energiafolyam irányát mutatják: – narancs (benzin motor) – sárga (villamos motor/generátor) Visszatáplált energia: – Megforduló nyílirány – Nyíl színe zöldre vált Visszamaradó HV akk. töltöttség: – zöld = töltött – piros = kisütött
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Lexus RX 400 h
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
A tüzelőanyag-cella története • 1839: Az angol William Robert Grove felfedezi a tüzelő-anyag-cella elvét. • 1945: A második világháború után megkezdődik a tüzelőanyagcellák műszaki fejlesztése. • 1954: az angol Francis T. Bacon munkája alapján űrkutatási (Gemini, Apollo, Spacelab) és
2005.12.12.
•
katonai programok céljára használtak tüzelőanyag-cellát. • 1970: tüzelőanyag-cellák villamos erőművi blokkok és hőenergia központok részére. • 1980: Járműhajtási célú kutatások kezdete. • 1998: az első vásárolható tüzelőanyag-cella (1500 US $/kW).
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
A tüzelőanyag-cella elve •
• • • • •
A fordított elektrolízis elve alapján működnek: Az elektrolízis során a vizet elektromos áram összetevőire, azaz hidrogénre és oxigénre bontja. Ez a folyamat megfordítható, és így elektromos energia állítható elő. Ehhez szükséges: - tüzelőanyag ( ebben az esetben hidrogén), - két elektróda (pozitív és negatív) , valamint - elektrolit (cseppfolyós vagy szilárd) Járműhajtásra a protonáteresztő membrános (PEM) tüzelőanyag-cella a legmegfelelőbb.
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
A tüzelőanyag-cella működése
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Az áram gerjesztése
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
A tüzelőanyagcella-rendszer
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
Tüzelőanyag cella fejlődése
2005.12.12.
Zöldy Máté
BME Gépjárművek Tanszék
A rendszerváltás egyik lehetséges forgatókönyve
Ricardo
Hagyományos b.é. motor Első 0-emissziós b.é. motor Általánosan vásárolható hibridautó Első hozzáférhető tüa.cellás autó Általánosan vásárolható tüa.cellás autó Első benzines/dízeles tüa.cellás autó Általánosan vásárolható dízel tüa.cellás autó Első b.é. motor hőenergia-visszanyeréssel B.é. motor hőenergia-visszanyeréssel A H-tárolás megoldása Első teljesen CO2-mentes autó 2000
2005.12.12.
2010
2020
2030
Zöldy Máté
2040
2050
BME Gépjárművek Tanszék
