Alternativní pohony automobilů

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy

Alternativní pohony automobilů Bakalářská práce

Vedoucí práce: prof. Ing. František Bauer, CSc.

Vypracoval: Stanislav Poul

Brno 2012

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Alternativní pohony automobilů vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne ………………………………………. podpis bakaláře ….……………………….

PODĚKOVÁNÍ

Rád bych tímto poděkoval panu prof. Ing. Františku Bauerovi, CSc. za odborné rady a připomínky, které vedly ke zkvalitnění této bakalářské práce.

ABSTRAKT

Tato bakalářská práce se zaměřuje na alternativní pohony automobilů, čemuž odpovídá i její název. První část se zabývá důvodem jejich vzniku a porovnává vlastnosti alternativního a konvenčního pohonu, včetně emisí. Další část je již zaměřena na konkrétní alternativní pohony. První jsou hybridy, protože jsou v současnosti nejrozšířenější. Dále se práce věnuje elektromobilům a na závěr vodíkovým pohonům a palivovým článkům. Každá z kapitol popisuje principy fungování, seznamuje s nezbytnými komponenty, s problematikou dostupnosti čerpacích stanic v ČR a s aktuálními trendy. Konec každé z kapitol obsahuje stručné zhodnocení pohonu společně s nejvýznamnějšími klady a zápory. V poslední části práce je několik příkladů sériově vyráběných automobilů s alternativním pohonem, společně s jejich základními parametry. Klíčová slova: alternativní pohon, hybridní pohon, elektromobil, vodíkový pohon, palivový článek

ABSTRACT

This thesis is focused on the alternative drives of cars, which correspond with the name of this thesis. The first part of thesis is deal with reason of creation alternative drives and compares attributes of alternative and conventional drive, including theirs emissions. The next part is focused on the concrete alternative drives. Hybrid drives are first, because they are the most widespread today. Further thesis deals with the electro mobiles and in the end hydrogen drives and fuel cells. Each of these chapter describes their functions, introduces with necessary components, with availability of filling stations in Czech Republic and actual trend of these alternative drives. The end of each capitol contains a brief assessment alternative drive along with the most important pluses and

minuses. In the last part of thesis are some examples of production cars with alternative drive along with basic parameters. Key words: alternative drive, hybrid drive, electromobile, hydrogen drive, fuel cell

OBSAH 1

ÚVOD....................................................................................................................... 9

2

CÍL PRÁCE ............................................................................................................ 10

3

KONVENČÍ VS. ALTERNATIVNÍ POHONY .................................................... 11

3.1

Konvenční pohon ............................................................................................... 11

3.1.1 3.2 4

Emise spalovacích motorů .......................................................................... 12 Alternativní pohon ............................................................................................. 13

HYBRIDNÍ POHON .............................................................................................. 14

4.1

Komponenty hybridních automobilů ................................................................. 14

4.1.1

Motory ........................................................................................................ 14

4.1.2

Zásobníky energie....................................................................................... 15

4.2

Typy hybridních pohonů.................................................................................... 16

4.2.1

Full hybrid................................................................................................... 16

4.2.2

Mild hybrid ................................................................................................. 16

4.2.3

Micro hybrid ............................................................................................... 16

4.2.4

Plug-in hybrid ............................................................................................. 16

4.3

Uspořádání hybridních pohonů.......................................................................... 17

4.3.1

Sériové uspořádání...................................................................................... 17

4.3.2

Paralelní uspořádání.................................................................................... 18

4.3.3

Smíšené uspořádání .................................................................................... 19

4.4

Možnosti tankování paliva.................................................................................. 19

4.5

Aktuální trendy .................................................................................................. 20

4.5.1 4.6

Hybridy a supersporty................................................................................. 20 Zhodnocení pohonu ........................................................................................... 22

6

5

ELEKTROMOBIL ................................................................................................. 23

5.1

Elektromotory .................................................................................................... 24

5.1.1

Stejnosměrné elektromotory ....................................................................... 24

5.1.2

Střídavé elektromotory ............................................................................... 26

5.1.3

Transversální motor .................................................................................... 27

5.1.4

Řízený reluktanční motor............................................................................ 27

5.1.5

Magnetický elektromotor............................................................................ 27

5.2

Akumulátory ...................................................................................................... 28

5.2.1

Životnost akumulátorů ................................................................................ 28

5.2.2

Olověný akumulátor ................................................................................... 29

5.2.3

Nikl-Cadmium akumulátor (NiCd)............................................................. 30

5.2.4

Nikl-metal hydridový akumulátor (NiMH) ................................................ 30

5.2.5

Lithium-ion baterie (Li-ion)........................................................................ 31

5.2.6

Lithium železo fosfátové akumulátory (LiFePO4)...................................... 31

5.3

Možnosti tankování paliva................................................................................. 32

5.4

Aktuální trendy .................................................................................................. 34

5.4.1

Baterie......................................................................................................... 34

5.4.2

Pneumatiky ................................................................................................. 35

5.5

Zhodnocení pohonu ........................................................................................... 36 VODÍK A PALIVOVÉ ČLÁNKY ......................................................................... 37

6 6.1

6.1.1 6.2

Vodík ................................................................................................................. 37 Výroba vodíku ............................................................................................ 37 Palivové články.................................................................................................. 38

6.2.1

Princip činnosti palivového článku............................................................. 38

6.2.2

Rozdělení palivových článků...................................................................... 39

6.2.3

Možnosti tankování paliva.......................................................................... 42

6.2.4

Aktuální trendy ........................................................................................... 43

6.2.5

Zhodnocení pohonu .................................................................................... 44 7

7

VYBRANÉ AUTOMOBILY S ALTERNATIVNÍM POHONEM ....................... 45

7.1

Hybridy .............................................................................................................. 45

7.1.1

Lexus CT 200H........................................................................................... 45

7.1.2

Toyota Prius III........................................................................................... 46

7.1.3

Honda Insight.............................................................................................. 47

7.2

Elektromobily .................................................................................................... 48

7.2.1

Nissan Leaf ................................................................................................. 48

7.2.2

Peugeot - iOn .............................................................................................. 49

7.2.3

Škoda Roomster EVC R3 ........................................................................... 50

8

NÁVRATNOST INVESTICE................................................................................ 51

8.1

Hybridy .............................................................................................................. 51

8.2

Elektromobily .................................................................................................... 52

9

ZÁVĚR ................................................................................................................... 53

10

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ................................................................ 55

11

SEZNAM OBRÁZKŮ........................................................................................ 58

8

1 ÚVOD Alternativní pohony automobilů se v posledních letech dostávají do popředí zájmu stále častěji a jedná se tak o jedno z nejrychleji se rozvíjejících odvětví automobilového průmyslu. Jejich význam roste souběžně se zvyšujícím se objemem nebezpečných emisí v ovzduší a zároveň s ubývajícími zásobami ropy. Jedním z velkých zdrojů znečištění je doprava, přesněji spalovací motory. Právě automobily jsou zdrojem miliónů tun oxidu uhličitého a dalších škodlivin, které ohrožují lidské zdraví. Alternativní pohony mají zaručit, že doprava v budoucnu z planety nevymizí a také řeší otázku, jak nahradíme zatím masově používané spalovací motory. Jako první krok k naplnění této dlouhodobé strategie se dá považovat přimíchávání nízkého procenta bioložky do veškerého paliva prodávaného na území ČR. Pokud hovoříme o alternativních pohonech, je také třeba zmínit, že již delší dobu je úspěšně využíváno konvenčního spalovacího motoru v kombinaci s alternativními palivy. Za pomoci určitých úprav motoru lze spalovat i biopaliva o větší koncentraci např. palivo E85. To stejné platí i pro zemní plyn (CNG, LNG) a propan-butan, známým pod zkratkou LPG. Konkrétně v našich končinách jsou přestavby na LPG velice oblíbené. Upravený spalovací motor může být použit i pro spalování zkapalněného, či stlačeného vodíku. Větší perspektivu ale představuje použití vodíku v palivových článcích. Tím se dostáváme ke kategorii, kterou reprezentují hybridní pohony, elektromobily a již zmiňované palivové články. Právě těmto pohonům se věnuje tato bakalářská práce.

9

2 CÍL PRÁCE Cílem bakalářské práce je zpracování jednotlivých typů alternativních pohonů, jejich rozdělení a koncepce. Dále seznámení se současnými trendy v tomto odvětví a zhodnocení pohonů dle perspektivnosti. V závěru je věnována pozornost konkrétním automobilům s alternativním pohonem.

10

3 KONVENČÍ VS. ALTERNATIVNÍ POHONY 3.1

Konvenční pohon Pojmem konvenční pohon automobilu se rozumí pohon klasickým spalovacím

motorem. Spalování paliva probíhá v pracovním prostoru motoru. V současnosti jsou jednoznačně nejrozšířenější vznětové a zážehové motory. Konvenční motory se vyznačují účinností pouze asi 40 %, ale zároveň dostatečnou technickou vyzrálostí. Koncepce pohonu je využívána již přes 100 let a tak je dostatečně prověřená. Asi největší výhodou je ale všeobecná rozšířenost, s kterou je spojeno i jisté pohodlí, díky počtu zavedených servisních středisek a množství náhradních dílů. Oproti alternativním pohonům se vyznačují vyšší dojezdovou vzdáleností na plnou nádrž a výkony. Samozřejmostí je i nižší cena. (4) Životnímu prostředí neprospívají ani druhy paliv, které tyto motory využívají ke svému chodu. Jedná se standardně o benzín a naftu, tzn. o fosilní paliva, při jejichž spalování vznikají tolik nebezpečné emise. Výhodou je jejich užitná hodnota, spočívající především v optimálním složení a vysoké výhřevnosti. V současné době se také vyrábí motorová paliva, která dodatečně vylepšují některé vlastnosti povýrobní aditivací.

Největším

nedostatkem

je

jednoznačně

fakt,

že

jsou

vyráběna

z neobnovitelného zdroje - ropy. (2), (4) Co se ropy týče, tak její celkový potenciál je podle geologických odhadů asi 350 miliard tun. Z toho 40% je již vyčerpáno, do dalších 40-ti % se řadí známé a aktivně využívané naleziště a 20% připadá na stále ještě nenalezené zásoby. (1)

11

3.1.1

Emise spalovacích motorů

Se spotřebou fosilních nosičů energie souvisí problematika škodlivých emisí. Současné motory podléhají přísným emisním standardům a legislativním přepisům, které reprezentuje všeobecně známá zkratka EURO. Samozřejmostí nových vozidel jsou katalyzátory, které mají za úkol škodlivé emise snížit. Produkce nových vozidel je ale na takové úrovni, že celková suma emisí v ovzduší se stále zvyšuje. Právě silniční doprava se celosvětově podílí více jak polovinou všech těchto emisí. (1)

3.1.1.1 Oxidy uhlíku •

CO2 - oxid uhličitý;

•

CO - oxid uhelnatý.

Nepříznivý je především CO2, jenž zapříčiňuje „skleníkový efekt“. (1) Tab. 1 Emise CO2 podle prognózy Mezinárodní energetické agentury IEA (1) Rok

1990

1997

2010

2020

Emise [mld. t]

20,8

22,5

29,6

36,1

3.1.1.2 Oxidy dusíku NOx •

NO - oxid dusnatý;

•

NO2 - oxid dusičitý.

Vznikají působením vysokých teplot ve spalovacím prostoru válce v oblasti chudých směsí. Mají za následek kyselé deště a okyselení půdy. (1)

3.1.1.3 Nespálené uhlovodíky HC Jedná se o vysoce toxické a karcinogenní, produkty nedokonalého spalování.

3.1.1.4 Pevné částice Jádro těchto částic tvoří uhlík a popel, působí rakovinotvorně. U vznětových motorů vznikají až 3x více, než u zážehových (1)

12

3.2

Alternativní pohon V poslední době patří kategorie alternativních pohonů k rychle se rozvíjejícímu

odvětví automobilového průmyslu. Vývoj těchto pohonů má několik příčin. Těmi hlavními jsou neúměrný nárůst škodlivých emisí a snižující se zásoby ropy. (2) Mezi alternativní pohony řadíme hybridy, pohony elektromotorem a pohony na bázi vodíku. Oproti konvenčním pohonům se vyznačují nízkými emisemi. Nejrozšířenější jsou v současnosti hybridní pohony. Ty ovšem díky použitému spalovacímu motoru nejsou schopny úplného bez-emisního provozu. V tomto směru jsou na tom lépe elektromobily, jenž mají emise nulové. To platí i pro pohony palivovými články. Ty sice fungují na podobném principu jako hybridní automobily, ale na rozdíl od nich, nevyužívají k dobíjení akumulátoru konvenční spalovací motor, nýbrž energii z palivových článků. Všechny typy těchto pohonů jsou v současnosti stále ve vývoji. (2) Do jejich vývoje investují nemalé množství finančních prostředků samotní výrobci automobilů. Toyota, Lexus a další, vyrábí sériově několik modelů s hybridním pohonem, společnosti Citroen a Nissan se snaží prorazit na trhu s elektromobily a například americký koncern General Motors společně s Hondou a BMW se intenzivně věnují automobilům s vodíkovým pohonem. Základním nedostatkem pro téměř všechny typy, je chybějící motivace k nákupu a provozu ekologických vozidel a to nejen kvůli vyšší pořizovací ceně.

Obr. 1 Symbol zeleného automobilu vyjadřující kladný přístup výrobců k alternativním pohonům (3) 13

4 HYBRIDNÍ POHON Hybridním pohonem označujeme kombinaci několika poháněcích zdrojů. Nejčastěji se jedná o spalovací motor a elektromotor v jednom ze tří možných uspořádání (sériové, paralelní, smíšené). Díky dvojici motorů si mohou hybridní vozidla zachovávat výhody konvečních spalovacích motorů a elektromotorů. U pohonu spalovacím motorem jsou to velký dojezd vozidla, vysoký točivý moment v střední a vyšší oblasti otáček a možnost jízdy vysokou rychlostí. U elektropohonu se jedná především o nulové výfukové plyny, vysokou účinnost elektromotoru (asi 90 %) a nízkou hlučnost. Mezi největší výhodu tohoto kombinovaného pohonu patří možnost využití jednotlivých pohonů v oblasti nejvyšší účinnosti, čímž se docílí snížení spotřeby. (2) Elektromotor pracuje obousměrně. Zajišťuje pohon vozidla při jízdě na elektrickou energií z akumulátoru a v případě potřeby umí pracovat i jako generátor. K tomu dochází při brzdění, nebo v momentě, kdy se spalovací motor využívá k dobíjení akumulátoru. V principu jde o to, že mechanická energie je transformována zpět na energii elektrickou, akumulovanou v baterii. Tím odpadá jakékoliv externí dobíjení, i když i to je možné. (1), (2)

4.1

Komponenty hybridních automobilů Hybridní automobily se vyznačují použitím některých komponentů, díky kterým

získávají svoje specifické vlastnosti.

4.1.1

Motory

Co se týče spalovacího motoru, tak bývá relativně malé stavby. Může být použit benzínový i naftový. Výhodněji se ale jeví benzínový, jelikož se vyznačuje nižšími emisemi pevných částic a NOx. V porovnání s naftovými jsou méně hlučné. Jako spalovacího motoru může být využito i Stirlingova motoru a plynové turbíny. (1) Elektromotory se používají stejné jako u elektromobilů, především synchronní s permanentním buzením, i když možností je více. (1)

14

4.1.2

Zásobníky energie

Pro hybridní vozidla jsou zásobníky elektrické energie typické. Jedná se o baterie, vysoko energetické kondenzátory, nebo setrvačníky. Volba zásobníku závisí na koncepci pohonných komponentů a na velikosti energetické a výkonové hustoty. (1)

4.1.2.1 Baterie Používané typy baterií u hybridních automobilů jsou stejné jako ty, používané u elektromobilů. Volba baterie je závislá na vícero faktorech, především ale na koncepci pohonu. Pro větší dojezdy jsou například vhodné baterie s vysokou energetickou hustotou. Toto ale není vlastnost, která u hybridního pohonu vyžaduje přehnanou pozornost. Díky možnostem pohonu totiž nedochází k úplnému vybíjení baterie jako u elektromobilů. Nejčastěji používané jsou dnes nikl-metal hybridové baterie, tzv. NiMH. (1)

4.1.2.2 Vysoko energetické kondenzátory (superkondenzátory) Jedná se o elektrochemické kondenzátory, které ale mají mnohonásobně vyšší kapacitu než klasické, běžně používané kondenzátory. Dále se vyznačují dlouhou životností. Jejich přednost tkví v tom, že na krátký čas dokáží velmi rychle uložit velké množství energie a pak ji i stejně rychle dodat dál - rychle se vybíjet i dobíjet. (1) Způsobů výroby je několik. Můžeme narazit na kondenzátory na bázi keramiky, na klasické svitkové, a nebo na metalické s dielektrikem (elektrolytické, tantalové). (1)

4.1.2.3 Mechanický akumulátor energie – setrvačník Slouží jako zásobník energie. Zpravidla se jedná se o rotační těleso deskového tvaru. Kapacita závisí na maximálních otáčkách a rozložení hmotnosti. Mezi výhody patří rychlost, s jakou dokáže snímat energii a bez větších ztrát předávat dále. Další výhodou je nepochybně fakt, že ke své činnosti nepotřebuje chemikálie jako je tomu u akumulátorů a také má velkou životnost. Využívá se ho například při brzdění, kdy je kinetická energie předávána setrvačníku a později je tato energie využita pro další jízdu. (1)

15

4.2

Typy hybridních pohonů

4.2.1

Full hybrid

Automobil označený jako full hybrid, je schopný pohybovat se prostřednictvím spalovacího motoru, nebo čistě na elektrický pohon. V případě klesajícího napětí na akumulátoru, se zapne spalovací motor, který přímo pohání vozidlo, či slouží jako generátor, pro nabíjení akumulátorů. Jedná se tedy o základní koncepci hybridního pohonu. (5)

4.2.2

Mild hybrid

V případě Mild Hybridu se automobil, na pohybu nikdy nepodílí sám. Elektromotor nemá takový výkon a tak pouze „pomáhá“ klasickému spalovacímu motoru při rozjezdu, nebo při akceleraci automobilu. Jedná se o určitý mezistupeň mezi micro hybridem a full hybridem. (6)

4.2.3

Micro hybrid

Micro hybrid je technicky nejjednodušší varianta hybridního pohonu. Vlastně se ani až tak o hybridní pohon nejedná, jelikož automobil je vybaven pouze klasickým spalovacím motorem, doplněný motorgenerátorem spojující funkci startéru a alternátoru. Dále zde najdeme systém Stop & Start. Elektromotor chybí. (7)

4.2.3.1 Systém Stop & Start Jedná se v principu o zařízení, které zajišťuje hospodárnější chod motoru za účelem snížení spotřeby paliva. To se pohybuje mezi 5% a 10%. Systém rozpozná kdy se automobil nepohybuje a dojde k vypnutí motoru (semafory, kolony). Stop & Start se v současnosti objevuje i u Full hybridu, jako další prvek snižující spotřebu. (8)

4.2.4

Plug-in hybrid

Hybridní automobil s tímto přídomkem umožňuje vedle klasického dobíjení baterie během jízdy, také externí dobíjení přímo z elektrické sítě. (9)

16

4.3 Uspořádání hybridních pohonů Uspořádání hybridní pohonů se dělí na paralelní, sériové a smíšené, z nichž každé má své přednosti, ale i nevýhody. Proto se využití v praxi pro jednotlivé typy liší.

4.3.1

Sériové uspořádání

U sériového uspořádání jsou jednotlivé poháněcí komponenty uspořádány vzájemně za sebou. Spalovací motor není s poháněnými koly nijak mechanicky spojen. Jeho výkon je převáděn prostřednictvím generátoru na elektrickou energii a vlastní pohon kol obstarává elektromotor, podobně jako u elektromobilu. Přebytky elektřiny jsou ukládány do akumulátorů pro pozdější využití. V případě potřeby vysokého výkonu, pohonný systém umožňuje odebírat energii z baterie i z generátoru současně. Další výhodou tohoto uspořádání je možnost provozovat spalovací motor v úzkém rozsahu otáček s nejvyšší účinností a vypínat ho v případech, kdy je dostatečně nabitý akumulátor. Nevýhodou je vícenásobná přeměna energie. Díky tomu není účinnost mezi spalovacím motorem a hnanou nápravou větší než 55%. (2), (10), (11)

SM – spalovací motor, G – generátor, M/G – motor-generátor

Obr. 2 Sériové uspořádání hybridního pohonu (2)

Sériového uspořádání pohonu se nejvíce využívá u velkých dopravních prostředků, například u hybridních autobusů, nebo moderních lokomotiv. Co se týče automobilů, příliš se tohoto uspořádání nepoužívá. Výjimkou je čínská automobilka BYD, která představila automobil se sériovým uspořádáním BYD F3DM. (11)

17

4.3.2

Paralelní uspořádání

Paralelní hybridy jsou vybaveny spalovacím motorem i elektromotorem, propojenými převodovkou. Ta je společná i pro elektrickou poháněcí větev. Toto uspořádání

umožňuje

pohánět

automobil

buď

pouze

spalovacím

motorem,

elektromotorem, nebo oběma současně. Při provozu na spalovací motor nedochází k žádnému rozdílu v účinnosti, oproti konvenčnímu pohonu. Paralelní hybrid může mít oproti sériovému stejného výkonu menší spalovací motor i elektromotor. V případě jízdy velkou rychlostí je vozidlo poháněno spalovacím motorem, případně i elektromotorem (paralelně), který pomáhá zlepšovat akceleraci, např. při předjíždění. V malých rychlostech, nebo městech, dochází k odpojení spalovacího motoru a vůz je poháněn pouze elektromotorem napájeným z akumulátorů. V případě jízdy s přebytkem výkonu, nebo jízdy z kopce (rekuperace energie) se z elektromotoru stává generátor a slouží k dobíjení akumulátorů. (2)

SM – spalovací motor, P – převodovka, BA – akumulátor, EL - elektromotor M/G – motor-generátor

Obr. 3 Paralelní uspořádání hybridního pohonu (2)

Paralelní uspořádání se oproti sériovému hybridu vyznačuje větší účinností. Proto se tohoto uspořádání používá u automobilů. Stejně tak je ale výhodné použití smíšeného uspořádání. To je, co se úspory paliva týče, nejvýhodnější.

18

4.3.3

Smíšené uspořádání

Toto uspořádání vzniklo z důvodu eliminace nevýhod sériového a paralelního hybridu. Spalovací motor zde tedy může pohánět pouze kola, nebo jen vyrábět elektrickou energii. Obě činnosti ale umožňuje provozovat současně. Díky tomuto uspořádání může být menších rozměrů (výhoda paralelních hybridů), ale zároveň pracovat v oblasti nejvyšší účinnosti (výhoda sériových hybridů). (10) Vybavení spalovacím motorem, elektromotorem a dalšími komponenty je libovolně rozmanité. To znamená, že výkon se může různě větvit a to mechanicky pomocí diferenciálu, nebo elektricky. (2), (10)

SM – spalovací motor, G - generátor, BA – akumulátor, EL - elektromotor M/G – motor-generátor

Obr. 4 Smíšené uspořádání hybridního pohonu (2)

4.4

Možnosti tankování paliva Jelikož je hybridní automobil vybaven klasickým spalovacím motorem, tak se

tankování paliva nijak neliší od obyčejného automobilu. Díky tomu nemusí mít jeho majitelé obavy z nedostatku čerpacích stanic. V případě, že je automobil tzv. Plug-in hybrid, může být jeho elektromotor dobíjen i z elektrické sítě, nebo dobíjecí stanice. (9)

19

4.5

Aktuální trendy

4.5.1

Hybridy a supersporty

Že je téma hybridního pohonu aktuální dokazují nejen tradiční výrobci, ale stále více si razí cestu i k výkonným supersportům, u kterých v minulosti nebyla spotřeba paliva nikterak důležitým faktorem.

4.5.1.1 Ferrari 599 HY-KERS Důkazem výše zmíněného je koncept Ferrari 599 HY-KERS, představený v polovině roku 2010. Již název vypovídá, že jeho technika čerpá ze zkušeností značky v seriálu Formule F1, kde se systémy KERS uplatňovali. (12) Automobil je osazen vidlicovým dvanáctiválcem o objemu 6,0 l. Elektromotor umístěný za diferenciálem má výkon přes 74 kW a disponuje točivým momentem 137 Nm. Baterie typu Li-ion, jsou umístěny pod podlahou a snižují tak těžiště vozu. Elektrická pohonná jednotka neslouží pouze ke krátkodobému zvýšení výkonu, např. při předjíždění, ale zlepšuje jízdní dynamiku, trakční schopnosti a napomáhá brzdění. Vůz je také schopen jízdy pouze na elektřinu a to zejména v městském provozu. (12)

Obr. 5 Ferrari 599 HY-KERS (12)

20

4.5.1.2 Porsche 911 GT3 R I Porsche se rozhodlo hybridní technologii využít a představilo závodní hybrid 911 GT3 R, který se zúčastnil několika závodů včetně tradičního 24 - hodinového závodu na okruhu v Nürburgringu. Rok na to vznikla dokonce vylepšená verze 2.0. (13) Verze 2.0 vychází z koncepce původního modelu. Přední kola pohání dvojice elektromotorů, z nichž každý má výkon 75kW. Potřebnou energii nedodává akumulátor, nýbrž setrvačníkový generátor (elektromotor, jehož rotor dosahuje maximálních otáček až 40 000 min-1). Zadní nápravu pohání zcela výhradně spalovací motor o objemu 4.0 l a výkonu 346 kW. Při brzdění se z obou elektromotorů stávají generátory a v nich vzniklá elektřina roztáčí setrvačník. Nahromaděnou energii poté může řidič využít ke krátkodobému zvýšení výkonu po dobu 6 - 8 sekund, pomocí speciálního tlačítka. (13)

4.5.1.3 Porsche 918 Spyder Zkušenosti získané na okruhu se automobilka snaží využít také u vozů určených pro sériovou výrobu. Jde především o top-model 918 Spyder. Opět zde najdeme dvojici elektromotorů o celkovém výkonu 160 kW. Výkon spalovacího motoru je přes 375 kW. O dodávky energie se starájí Li-ion baterie, které umožňují jízdu na elektřinu až na vzdálenost 25 km. I přesto, že výrobce uvádí max. rychlost 320 km/h a zrychlení z 0 na 100 km/h za 3,2 s, kombinovaná spotřeba by měla být asi 3 l/100km. (14)

Porsche 911 GT3 R,

Porsche Cayenne S Hybrid,

Obr. 6 Hybridní vozy Porsche (14) 21

Porsche 918 Spyder

4.6

Zhodnocení pohonu Hybridní pohon se dá v současnosti označit jako mezičlánek mezi automobily s

klasickým spalovacím motorem a elektromobily. Tyto pohony umí díky dvěma různým motorům výborně hospodařit s energií. Například ztrátovou energii, která běžně přechází z brzd do okolí ve formě tepla, hybridní pohony dokáží využít pomocí rekuperace. A to je v době plné ekologických limitů a norem velice ceněná vlastnost. I proto má hybridní pohon mezi výrobci automobilů v současné době zelenou.

Klady: •

tichý provoz a nulové emise v režimu, kdy pracuje pouze elektromotor;

•

účinnost elektromotoru až 90% a jeho příznivá charakteristika;

•

dobíjení akumulátoru za jízdy;

•

velký dojezd a možnost vysoké cestovní rychlosti díky spalovacímu motoru;

Zápory: •

vyšší pořizovací náklady;

•

hmotnost vozidla;

•

omezené úložné prostory z důvodu umístění zásobníku energie;

•

limitovaná životnost akumulátorů;

•

značná poruchovost díky složité dualitě systému;

•

v současnosti nevelká nabídka hybridních vozů.

Z uvedených vlastností plyne, že koncepce hybridního pohonu je vhodná pro vozidla nízké a střední třídy, převážně pro městský provoz.

22

5 ELEKTROMOBIL Elektromobil, jak už vyplývá z jeho názvu, je vozidlo na elektrický pohon. I přes svoji neobvyklost, se jedná o poměrně starý vynález, který se dokonce vyráběl sériově již koncem 19. století. (2) U elektromobilu se setkáme, stejně jako u vozidel s konvenčním pohonem, s převodovkou, diferenciálem a dalšími běžnými komponenty. Uspořádání může být různé viz obr. 7. (2) Jejich největší výhodou je výhodná charakteristika elektromotoru, absence výfukových plynů a podstatně nižší ostatní emise na ujetý kilometr. Zapomínat bychom ale neměli na nepřímé emise, tzn. emise, které vznikají výrobou elektrické energie, kterou jsou elektromobily dobíjeny. (1) Zdrojem energie elektromobilu je elektrický akumulátor, který musí být před jízdou nabit. Dojezdová vzdálenost se tak odvíjí od jeho kapacity. V současné době je průměrný dojezd cca 150 km, ovšem toto číslo se liší dle použitého akumulátoru a stylu jízdy. Přesto však výroba dosud není nijak masová. Na vině je především malý dojezd a nedostatek dobíjecích stanic. (2), (3)

a) - přední, nebo zadní pohon, b) - tandemový pohon, c) - pohon v nábojích kol

Obr. 7 Uspořádání hnacího ústrojí elektromobilu (2)

23

5.1

Elektromotory Elektromotory se vyznačují možností plynulé regulace točivého momentu. Díky

tomu obecně odpadá nutnost převodovky. Nicméně u elektromobilů, kde se zvyšujícím se výkonem roste i hmotnost a velikost, bývá použití převodovky častějším řešením. V současnosti můžeme použít několik typů elektromotorů. Obecně ale platí, že konstrukce musí splňovat jisté předpoklady. Především musí být spolehlivá, musí zaručit vysokou účinnost při malé hmotnosti, dostatečný výkon, a také nízké udržovací náklady. (1), (2)

5.1.1

Stejnosměrné elektromotory

5.1.1.1 Stejnosměrný motor se sériovým buzením Stejnosměrný motor se sériovým buzením má budící vinutí zapojeno sériově s kotvou. Vyznačuje se nejjednodušší regulací a charakteristiku točivého momentu – s rostoucími otáčkami točivý moment klesá. Nesmí pracovat bez zatěžovacího momentu na hřídeli, protože při odlehčení vzrostou otáčky a může dojít k poškození motoru. (2)

5.1.1.2 Stejnosměrný motor s cizím buzením Tento motor se vyznačuje výhodnou tahovou charakteristikou, jednoduchou regulací otáček a kontinuálním přechodem z jízdy na brzdění. Má však nižší záběrový moment. Budící vinutí je napájeno z cizího zdroje a podle toho, jak je kotva s budícím vinutím zapojena, rozeznáváme sériový, nebo paralelní elektromotor. (1), (2)

Obr. 8 Charakteristiky stejnosměrného sériového a paralelního elektromotoru (1) 24

U vozidel je častěji zastoupen elektromotor s paralelním zapojením, protože jeho točivý moment klesá lineárně s otáčkami (pomaleji). Sériový motor má sice dobrý počáteční moment, ale ten se stoupajícími otáčkami klesá rychle, což je méně výhodné. Další možností je dvojitý paralelní elektromotor. Ten umí spojit výhody vysokého počátečního momentu a pomalého poklesu otáček. (1)

Stejnosměrné motory s cizím buzením jsou silně přetížitelné. Při rozjezdu je přetížitelnost až 100%. Nevýhodou je menší hustota výkonu a účinnost, než u střídavých elektromotorů. (1)

5.1.1.3 Stejnosměrný motor s derivačním buzením Tento typ elektromotoru má samostatné regulační prvky, přes které je ke zdroji připojen obvod kotvy i budící vinutí. Připojení je paralelní. Výhodou je snadná a plynulá regulace, ale v menším rozsahu než u stejnosměrného motoru s cizím buzením. (1)

5.1.1.4 Stejnosměrný motor se smíšeným buzením Posledním typem stejnosměrného motoru je elektromotor se smíšeným buzením. Ten se vyznačuje dvěma vinutími, přičemž jedno je zapojeno ke kotvě sériově a druhé paralelně. Při zatížení motoru dochází u sériového zapojení ke snížení otáček a zvětšení točivého momentu. Výhodou paralelního vinutí je omezení otáček na prázdno. (1)

Obecně se stejnosměrné elektromotory oproti střídavým vyznačují jednodušší regulací, příznivější momentovou charakteristikou, ale také nižším výkonem a účinností. (1)

25

5.1.2

Střídavé elektromotory

5.1.2.1 Asynchronní motor U asynchronního motoru odpadá potřeba vinutí kotvy a kolektor. To je podstatná výhoda, díky čemuž je možné dosáhnout velmi vysokých otáček (až 20 000 min-1). V porovnání se stejnosměrnými motory je asynchronní motor při stejném výkonu menší, lehčí, konstrukčně jednodušší, robustnější a silně přetížitelný. Díky tomu, že stejnosměrný proud akumulátoru je třeba měnit na střídavý, vznikají náklady na elektrickou regulaci. Velkou výhodou je také fakt, že obíhajícímu rotoru nemusí být přiveden žádný proud. Ten je totiž vybuzován rotujícím magnetickým polem. (1)

5.1.2.2 Synchronní elektromotor s permanentním buzením Magnetické pole je bezdrátové díky permanentním magnetům, které toto pole vybuzují. Díky tomu může motor pracovat s velkou účinností. Další výhodou jsou malé rozměry motoru a tím pádem jednodušší zástavba do vozidla. U tohoto motoru ale musíme použít vícenásobný regulátor výkonu akumulátoru, nebo převodovku a to z důvodu, že není možný pohon zeslabením pole. (1)

Obr. 9 Synchronní motor s permanentním buzením (1)

26

5.1.3

Transversální motor

Transversální motory patří mezi technicky dokonalejší motory s kompaktní stavbou. Mezi jejich hlavní výhody patří zejména možnost vysokých otáček (až 15 000 min-1) společně s jejich robustností a bezúdržbovostí. Nevýhodou je jejich nákladné řízení a vyšší cena. (1)

5.1.4

Řízený reluktanční motor

Tento motor je založen na technice krokového motoru. Jedná se o zvláštní typ střídavého motoru vyznačující se vysokým točivým momentem při nízkých otáčkách, robustní konstrukcí, vysokou účinností, přetížitelností a výhodnou cenou. Nevýhodou je nerovnoměrný točivý moment. Zajímavý je především rotor, který je bez budícího vinutí s pólovými nástavci ve tvaru ozubeného kola. (1)

Obr. 10 Řízený reluktanční motor (1)

5.1.5

Magnetický elektromotor

V praxi se s tímto motorem můžeme setkat i pod označením stejnosměrný motor bez kartáčů. Stavbou se podobá permanentně buzenému synchronnímu motoru. Vyznačuje se malými rozměry a hmotností, ale přitom výbornými elektrickými parametry. Rotor tvoří „elektroplechy“, ve kterých najdeme magnety se střídavou polaritou. Motor tedy nemá žádné rotující elektrické součásti. (1)

27

5.2

Akumulátory V dnešní době existuje hned několik typů akumulátorů, které se využívají pro pohon

elektromobilů. Takovým akumulátorům se říká trakční. Mají silné tlusté elektrody, které nejsou schopny dodávat tak velký proud, jako startovací baterie, ale vydrží časté a hluboké vybíjení. Každý z akumulátorů je z pravidla jinak řešený, ale přesto mají společné jedno. Musí splňovat důležité parametry, které jsou z hlediska způsobu užívání důležité. (2) U akumulátorů nás zajímají především tyto parametry: •

Měrná energie [W.h.kg-1];

•

měrný výkon [W.kg-1];

•

nabíjecí doba [h];

•

životnost;

•

údržba a cena.

Nejčastěji používané baterie u elektromotorů jsou dnes lithium-iontové, tzv. Li-ion. Nikl-metal hydridové baterie, tzv. NiMH, můžeme nalézt u hybridů. Co se týče budoucího potenciálu, tak ten mají díky příznivým vlastnostem především lithium železo fosfátové akumulátory, neboli LiFePO4. (1), (20)

5.2.1

Životnost akumulátorů

Životnost akumulátorů je z hlediska použití ve vozidlech velmi důležitá, jelikož akumulátory se podílí významnou měrou na celkové ceně vozidla. Měla by být tedy co nejdelší, aby se do budoucna předešlo drahým výměnám. Životnost ale závisí na mnoha faktorech. Jedním z nich jsou provozní podmínky, v kterých akumulátory pracují a samotný typ akumulátorů. Životnost se vyjadřuje v dobíjecích cyklech, který by měli být schopny akumulátory absolvovat, než jejich kapacita znatelně poklesne. Například NiCd baterie mají deklarovanou životnost přes 2000 hlubokých cyklů. (15)

28

5.2.2

Olověný akumulátor

Jedná se o galvanický článek s elektrodami na bázi olova. Anoda je z oxidu olovičitého (PbO2) a záporná elektroda - katoda z olova (Pb). Elektrolytem je zředěná kyselina sírová (H2SO4) o koncentraci přibližně 35%. Při vybíjení dochází k přeměně aktivní hmoty záporné i kladné elektrody na síran olovnatý (PbSO4). Elektrolyt je tak ochuzován o kyselinu sírovou a obohacován o vodu, tzn. při vybíjení koncentrace elektrolytu klesá a naopak. Akumulátor se vyznačuje především schopností dodat velké proudy v kombinaci s příznivou cenou. (16)

Obr. 11 Olověný akumulátor (1)

K nevýhodám patří nižší účinnost dobíjení (70-92%), malá hustota energie na kilogram (30-40 Wh/kg) a menší počet dobíjecích cyklů. Těch je asi 500 – 800. Velkou nevýhodou olověného akumulátoru je fakt, že v případě i částečného vybití a setrvání delší dobu v tomto stavu, dojde na jeho elektrodách k sulfataci. Ta výrazně snižuje jeho kapacitu a je tedy nutné, udržovat akumulátor v dobitém stavu. Společně s NiCd akumulátory, jsou olověné akumulátory velmi toxické a je nutná ekologická likvidace. (16) U hybridů ani elektromobilů na tento typ akumulátoru již nenarazíme, jelikož se jedná o poměrně starý typ akumulátoru s řadou nevýhod. (16)

29

5.2.3

Nikl-Cadmium akumulátor (NiCd)

NiCd akumulátor je druh galvanického článku, kterému nevadí skladování ve vybitém stavu. S tím souvisí i odolností vůči hlubokému vybití. Spolu s NiMH akumulátory ale trpí paměťovým efektem, což znamená, že jsou-li tyto baterie opakovaně dobíjeny jen po částečném vybití, ztrácí svojí maximální kapacitu. (17) Mezi výhody patří vysoký počet dobíjecích cyklů, který převyšuje číslo 2000. (17) K nevýhodám se řadí relativně nižší měrná kapacita (40-60 Wh/kg), ve srovnání s NiMH a Li-ion akumulátory. Dále nižší účinnost dobíjení (66-90%), výrazné samovybíjení (až 20% za 1 měsíc) a vyšší cena. Díky jedovatosti a toxičnosti Cadmia, musí být akumulátory ekologicky likvidovány. (17)

5.2.4

Nikl-metal hydridový akumulátor (NiMH)

NiMH akumulátor se svými vlastnostmi podobá staršímu NiCd. I tento akumulátor trpí paměťovým efektem, ale zároveň se vyznačuje velkou kapacitou a schopností dodávat poměrně velký proud spolu s přijatelnou cenou. Z hlediska ekoligičnosti je na tom také dobře. I proto je dnes jedním z nejčastěji používaných druhů akumulátorů, a to především u hybridních vozů. Další výhodou je udržení potřebného napětí, téměř až do úplného vybití akumulátoru. (18) K nevýhodám patří nižší hustota energie na kilogram (30-80 Wh/kg), nízká účinnost dobíjení (66%) a menší počet dobíjecích cyklů, který je u tohoto typu akumulátoru jen něco přes 1000. (18)

30

5.2.5

Lithium-ion baterie (Li-ion)

Tento typ akumulátoru má katodu na bázi Lithia a anodu z uhlíku. Jedná se o jeden z nejoblíbenějších typů baterií ve spotřební elektronice. (1), (19) Li-ion akumulátory se vyznačují velmi vysokou energetickou hustotou (160 Wh/kg), vynikajícím poměrem energie/hmotnost, nulovým paměťovým efektem a prakticky zanedbatelným samovybíjením při nečinnosti. Ke kladným vlastnostem můžeme přičíst i dobrou dobíjecí účinnost (80-90%) a netoxičnost akumulátoru. Počet dobíjecích cyklů se pohybuje od 1000 až po 4000 dle podmínek. (15), (19) Jejich nevýhodou je ale stárnutí, což znamená výrazné snižování kapacity životnosti nezávisle na používání. Obecně platí, že čím vyšší je skladovací teplota, tím vyšší je roční ztráta kapacity. Prodloužení životnosti umožnila elektronika BMS (Battery Management System). Li-ion akumulátory nedokáží dodávat tak vysoký proudu jako akumulátory NiCd a NiMH. V případě přehřátí, nebo připojení vyššího napětí může baterie explodovat. Li-ion akumulátory by neměli být ani úplně vybíjeny, jelikož hrozí nenávratné poškození. V praxi je tento problém řešen tak, že při poklesu kapacity pod určitou úroveň, dojde k nečinnosti akumulátoru a tím je tak úplnému vybití zabráněno. (15), (19)

5.2.6

Lithium železo fosfátové akumulátory (LiFePO4)

Podle katody, vyrobené z tohoto materiálu, dostal název i celý akumulátor. Anoda je vyrobena z uhlíku. K hlavním přednostem patří především vysoký počet dobíjecích cyklů (2000 - 4000), s tím spojená i životnost (až 10 let), vynikající dobíjecí účinnost (95%), vyšší energetická hustota (120-170 Wh/kg), dobrý elektrochemický výkon a vysoká kapacita. Dále se vyznačují stálostí při extrémních podmínkách (nevybuchují) a příznivou cenou. (20) Stejně jako Li-ion akumulátory netrpí paměťovým efektem a jsou netoxické, ale v porovnání s nimi mají o něco nižší napětí a obecně také nižší hustotu energie. Vadí jim rychlé dobíjení, které poškozuje baterii. Např. Škodu Roomster EVC R3 s tímto typem akumulátoru nabijeme u rychlo-dobíjecí stanice za 1,5 hod To je v porovnání s NiMH a Li-ion akumulátory nesrovnatelně více. (20), (40)

31

5.3

Možnosti tankování paliva Síť dobíjecích stanic v ČR je v současné době velice řídká. V provozu je pouze asi

20 stanic, nejvíce v okolí Prahy. Automobil je možné dobít ve dvou typech dobíjecích stanic. Existují totiž klasické a rychlo-dobíjecí. Klasické pracují s běžným napětím (16A/ 230V střídavý), jako obyčejná zásuvka, ale na rozdíl od ní umí optimalizovat dobíjení a tím tak prodlužovat životnost baterie. Celá operace trvá v průměru 6 hodin, v závislosti na kapacitě akumulátoru. Rychlo-dobíjecí stanice pracují s vyšším napětím a proudem (125A/ 400V stejnosměrný). Dobíjecí výkon je až 50kW. Tyto stanice jsou schopny nabít akumulátor na 80% do dvaceti minut. Na 100% se dobíjí jen v případě dostatku času, jelikož konečná fáze je nejpomalejší. (21), (22), (24)

Obr. 12 Dobíjecí stanice společnosti ČEZ (21)

Nabíjení probíhá jednoduše připojením vozidla skrze kabel. Poté, co je akumulátor nabit na potřebnou kapacitu, kabel odpojíme a můžeme pokračovat v jízdě. Co se ceny týče, tak u dobíjecích stanic společnosti ČEZ je po zaplacení měsíčního poplatku 100 Kč, možné dobíjet elektromobily bez omezení. (22)

32

Elektromobily můžeme dobíjet samozřejmě i z běžné elektrické sítě přímo doma. Z ekonomických důvodů je vhodné toto nabíjení provádět v noci, kdy je energie levnější, nebo využít některého z tarifů poskytovatelů elektrické energie. Ty nabízí výhodnější sazby energie v určitou denní dobu. „Noční“ energie se pohybuje kolem 2 Kč/ kWh. Průměrná cena „denní“ elektrické energie je v současnosti 4,64 Kč/ kWh. (23) Za zmínku jistě stojí, že díky vysoké koncentraci fotovoltaických elektráren na našem území, vzniká za přispění společnosti SOLAR CENTER a.s. projekt CHARGE & GO (nabíj a jeď). Za cíl si bere vybudovat do konce roku 2012 49 dobíjecích stanic, právě v okolí fotovoltaických elektráren. Tím pádem umožnit další využití pro tyto elektrárny. (24) To společnost ČEZ, coby gigant na poli elektrické energie, má v plánu do roku 2013 pokrýt území ČR dvěma stovkami dobíjecích stanic. Budovat by se měli v okolí velkých nákupních center a na dalších frekventovaných místech. (22)

Obr. 13 Současný stav dobíjecích stanic pro elektromotory v ČR (24)

33

5.4

Aktuální trendy Je třeba si uvědomit, že konkrétně u elektromobilu bude pro případné zájemce

důležitá dojezdová vzdálenost. Ta přímo souvisí s infrastrukturou dobíjecích stanic, ale především s kapacitou a typem baterie.

5.4.1

Baterie

Český tým vědců představil nový typ baterie, která má být v určitých ohledech revoluční. Baterie je Li-ion a údajně 100% bezpečná. To v případě těchto baterií znamená, že nehrozí nebezpečí výbuchu. Baterie se nezahřívá, ba dokonce je možné ji ohřívat kvůli zlepšení vlastností. Má vnitřní strukturu, která se sama zbavuje plynů a odvádí je. Ty se v běžných bateriích tvoří a po čase snižují jejich pracovní schopnosti. Vyšší je i kapacita. Výrobní cena je přitom dle odhadů až 5x nižší, než u klasického Liion akumulátoru. Nevýhodou je dlouhé nabíjení. V současnosti tým pracuje na zdokonalení celé technologie, z důvodů možného uvedení do sériové výroby. (25)

Obr. 14 Studie nového typu baterie vyvíjené v ČR (25)

V Německu byla firmou DBM Energy vyvinuta baterie se systémem KOLIBRI. Jedná se o technologii lithium-metal-polymerových bateriových článků. Podle prvních testů má životnost 5000 nabíjecích cyklů, což je výrazně více než jakékoliv jiné dnes dostupné baterie. Průměrný dojezd na nabití je 454 km. (26)

34

5.4.2

Pneumatiky

Pneumatiky pro elektromobily mají speciální požadavky. Především se jedná o nízký valivý odpor, díky čemuž je možné snížit spotřebu a prodlužit tak dojezd elektromobilu. Tato vlastnost je samozřejmě vítaná i u hybridních automobilů, ale nikoliv nezbytná. Pneumatiky Conti.eContact, které nedávno představila firma Continental, umožňují snížit valivý odpor oproti běžným pneumatikám až o 30%. Toho bylo dosaženo díky rozměru 195/55 R 20. Z toho plyne, že pneumatiky jsou vysoké ale i relativně úzké. Proto jistě nebudou vhodné pro vysoké rychlosti. Standardně budou dodávány k elektromobilu Renault Twizy. (27)

Obr. 15 Pneumatika pro elektromobily Continental Conti.eContac (27)

Opomíjet bychom neměli ani nanotechnologie a nové materiály. Logické totiž je, že s menší hmotností vozidla klesá spotřeba, a tak se právě s těmito materiály budeme v budoucnu jistě setkávat stále častěji.

35

5.5

Zhodnocení pohonu Bohužel i přes řadu výhod elektropohonu, v současnosti vše stojí a zároveň padá na

použitém typu akumulátoru. Všechny dnes používané akumulátory umožňují pouze krátký dojezd a zatím není žádný na takové úrovni, aby zmíněný nedostatek odstranil. Síť dobíjecích stanic také není na nijak vysoké úrovni, i když již nyní existují projekty, které plánují její rozšíření. Dokud nebude vynalezen zcela nový typ akumulátoru, který by zmíněné nedostatky co nejvíce minimalizoval, nic nenasvědčuje jejich masovému rozšíření.

Klady: •

účinnost elektromotoru až 90% a jeho příznivá charakteristika;

•

tichý provoz;

•

nulové emise při provozu;

•

prakticky bezúdržbový pohonný systém;

•

nevyžaduje chlazení motoru.

Zápory: •

vysoké pořizovací náklady, zejména díky drahým akumulátorům;

•

dojezd vozidla na nabití (cca 150km) ;

•

menší jízdní výkon;

•

malá síť dobíjecích stanic, která v současnosti čítá asi 20 stanic;

•

zvýšená hmotnost vozidla;

•

v závislosti na počtu použitých akumulátorů omezené úložné prostory;

•

limitovaná životnost akumulátorů;

•

likvidace starých akumulátorů;

•

nepřímé emise vznikající výrobou elektrické energie.

S elektromobily se tak pravidelně můžeme setkat jen tam, kde jsou nežádoucí emise, hluk, nebo to vyžadují bezpečnostní předpisy. Dnes jsou to například letištní vozidla.

36

6 VODÍK A PALIVOVÉ ČLÁNKY 6.1

Vodík Vodík je často označován za palivo budoucnosti pro jeho bez-emisní provoz.

Použití vodíku pro pohon vozidel je možně hned dvěma způsoby. A to spalováním ve spalovacím prostoru motoru, nebo ve formě palivového článku. Spalovat vodík jako běžnou pohonnou hmotu můžeme buď ve zkapalněné, nebo stlačené formě. Při tomto spalování vzniká pouze voda a malé množství kysličníků dusíku.(1) Druhou možností je použití palivového článku s vodíkem, z něhož se přímo ve vozidle vyrábí elektřina. Nejde ale o spalování, nýbrž o chemickou reakci. Kromě elektřiny vzniká také voda nebo vodní pára. (1)

6.1.1

Výroba vodíku

Vodík je prakticky nevyčerpatelný zdroj a je zastoupený v mnoha podobách. Nikde na Zemi ho však nenajdeme v čisté podobě a musí se proto vyrábět. Roční světová produkce vodíku je přibližně 55 milionů tun. Vodík je možné vyrábět mnoha způsoby, ale v globálním měřítku dominuje výroba z fosilních paliv. Konkrétně ze zemního plynu metodou parního reformingu. To s sebou nese stejnou zátěž pro životní prostředí, jako dnešní spalovací motory. (28) Další možností je výroba vodíku vysokoteplotním rozkladem vody pomocí elektrolýzy. Její nevýhodou je vysoká spotřeba elektrické energie. Méně využívaná je výroba vodíku z biomasy nebo tzv. suchá výroba za přispění speciálních bakterií. Ta funguje na principu rozkladu organických látek, následkem čehož se uvolňuje vodík. Do budoucna se počítá i s výrobou vodíku pomocí jaderné energie. (28)

37

Palivové články

6.2

Palivové články na základě elektrochemických procesů mění vnitřní energii paliva na elektrickou energii, která slouží k pohonu vozidla. Skládají se z anody a katody podobně jako baterie, ale s tím rozdílem, že aktivní chemické látky (palivo) nejsou jejich součástí, nýbrž jsou k nim postupně přiváděny. Obě elektrody tak působí spíše jako katalyzátory, neopotřebovávají se a jejich chemické složení se nemění. Nejčastěji se jako palivo využívá vodík H2 a jako oxidant kyslík O2. (2), (29)

6.2.1

Princip činnosti palivového článku

V principu se jedná o obrácenou elektrolýzu. Na anodu (palivová elektroda) je přiváděna aktivní látka (palivo, např. vodík), která na anodě oxiduje. Oxidantem bývá vzduch. Elektrony uvolněné při této oxidaci vytváří elektrický proud, který se pohybuje směrem ke katodě. Tam za přispění okysličovadla a současné reakce s kladnými ionty z elektrolytu probíhá redukce a dochází k přeměně na vodu a teplo. Díky tomu se dá říct, že při pohonu na vodík nevznikají žádné přímé emise. Teoretická účinnost se podle typu paliva může pohybovat kolem 60 %. Reálná účinnost je ale někde mezi 45% - 55% dle zaměření a typu článku. Účinnost spalovacího motoru je jen asi 40%. (2), (29)

Obr. 16 Princip činnosti palivového článku (29 - editováno)

38

6.2.2

Rozdělení palivových článků

6.2.2.1 Palivový článek polymer - elektrolyt (PEFC) Elektrolytem je tuhý organický polymer, který snižuje nebezpečí koroze a dalších nežádoucích jevů, jenž jsou v článcích s kapalnými elektrolyty obvyklé. Tvořen je tenkou polymerovou membránou, která slouží jako elektronový izolátor, ale také jako výborný vodič vodíkových protonů. Materiál elektrolytu je polymer podobný teflonu. Během provozu jej nelze nahrazovat. Palivem je vodík. (1) Tyto články se vyznačují vysokým výkonem, vysokou dynamikou v celém výkonovém rozsahu a zároveň kompaktní stavbou. Výstupní výkon bývá od 50 do 250kW. Další výhodou je vysoká životnost. Ve vozidlech dosahují 5000 – 6000 hodin. To je činní bezproblémovými. Mohou být provozovány i v nízkých teplotách do -25°C. (1)

Obr. 17 Palivový článek polymer – elektrolyt (1)

6.2.2.2 Přímomethanolový palivový článek (DMCF) Elektrolytem je fólie polymeru, nebo roztok vody. V principu se jedná vlastně o palivový článek polymer – elektrolyt, jen s rozdílem paliva. Jedná se o methanol, smíchaný s vodou. Methanol má oproti vodíku značné výhody. Především je technicky jednodušší, bezpečnější co se týče manipulace a má vysokou energetickou hustotu. (1)

39

6.2.2.3 Alkalický palivový článek (AFC) Elektrolytem tohoto článku je zředěný hydroxid draselný, KOH. Palivem je čistý vodík a redukčním prostředkem čistý kyslík. Tyto články jsou nejvíce používané díky rozsáhlým zkušenostem. Mezi výhody patří vysoká účinnost článků až 70%. Nevýhodou jsou vysoké pořizovací náklady, jelikož elektrody jsou ze vzácné platiny. Dále jsou kladeny vysoké požadavky na čisté reakční plyny (kyslík, vodík), kvůli citlivosti na oxid uhličitý ve vzduchu. (1)

Obr. 18 Alkalický palivový článek (1)

6.2.2.4 Palivový článek s kyselinou fosforečnou (PAFC) Stavba svazku tohoto článku se podobá polymer – elektrolytovému článku. Zde je elektrolytem vysoce koncentrovaná kyselina fosforečná H3PO4. Jako paliva může být použito zemního plynu, nebo methanolu. Článek se vyznačuje pracovní teplotou asi 200°C. Díky tomu mohou být tyto články použity jako tepelná ohřívací zařízení. Účinnost těchto článků je asi 40%. Do elektromobilů se ale příliš nehodí, jelikož vysoká pracovní teplota je nevhodná pro studené starty. Kyselina fosforečná také vyžaduje korozi-vzdorné materiály. (1)

40

6.2.2.5 Palivový článek s roztavenými uhličitany (MCFC) V praxi se můžeme setkat i s označením uhlíkový palivový článek. Elektrolytem je směs roztavených uhličitanů. Za provozu se může jeho malá část odpařit, ale nemá to žádný nepříznivý vliv. Palivem je zemní plyn, který se vlivem vysokých teplot rozkládá za vzniku plynného vodíku. Pracovní teplota je asi 650°C. Díky speciálnímu navržení elektrod umožňují trvalou práci ve velmi agresivním korozním prostředí. (1) Tyto články jsou vhodné např. pro blokové elektrárny. Pro použití ve vozidlech se příliš nehodí, jelikož díky vlastnostem a složení článku může docházet ke zkratu. Použité roztavené uhličitany jsou vysoce korozivní a vyžadují ušlechtilé materiály. (1)

6.2.2.6 Palivový článek s tuhými oxidy (SOFC) Tyto články využívají keramický elektrolyt. Toto použití je výhodné především proto, že tento elektrolyt nezpůsobuje korozi. Pracovní teploty jsou vysoké, běžně kolem 1000°C. Jako paliva se používá plynných látek získaných zpracováním uhlí, obsahující čistý vodík, oxid uhelnatý, nebo methan. Vysoká pracovní teplota ale znamená jisté nevýhody, jelikož článek musí být dobře tepelně izolován. Do vozidel se tedy příliš nehodí. (1)

41

6.2.3

Možnosti tankování paliva

Co se týče čerpacích stanic, tak zde je situace ze všech alternativních pohonů nejhorší. S rozmachem se počítá spíše do budoucna a tomu odpovídá i současná situace. V polovině toku 2011 bylo celosvětově v provozu asi 212 vodíkových čerpacích stanic a dalších 127 ve fázi plánování. Co se jednotlivých kontinentů týče, tak v Evropě se toto číslo blíží 100. V USA je stav podobný a v Asii funguje asi 50 stanic. (30) V ČR je pouze jediná vodíková čerpací stanice a to v Neratovicích. Otevřena byla v roce 2009 jako první ve střední Evropě. V současnosti je využívána především vodíkovým autobusem (TriHyBus), který je stejně jako samotná stanice výsledkem mezinárodního projektu. Samozřejmostí je možnost čerpání paliva i do vodíkových automobilů. (31)

Obr. 19 Vodíková čerpací stanice v Neratovicích (31)

Vzhledem k povaze paliva musí všechny vodíkové čerpací stanice splňovat velmi přísné homologace a dodržovat přísná bezpečnostní opatření. (28)

42

6.2.4

Aktuální trendy

6.2.4.1 BMW Hydrogen 7 BMW se vydalo cestou přímého spalování vodíku, ale kvůli nedostatku čerpacích stanic umožňuje i pohon na obyčejný benzín. Ve voze jsou tedy dvě nádrže a dva nezávislé palivové systémy. Vodíková nádrž o objemu 168 l dokáže pojmout až 8 kg tekutého paliva. To je hodnota shodná s 30 l benzinu a vozidlo má tak čistě na vodík dojezd asi 200 km. Pohon vozidla zajišťuje motor o výkonu 194 kW. Tento automobil se v současné době vyrábí se pouze v omezeném počtu pro vybrané zákazníky. (32)

Obr. 20 BMW Hydrogen 7, kombinující vodíkový a benzínový pohon (32)

6.2.4.2 Honda FCX Clarity Honda vsadila na pohon palivovým článkem. Ten je doplněn Li-ion akumulátorem jehož smyslem je především rekuperace energie při brzdění. Celkový výkon pohonné jednotky je 100 kW s točivým momentem 256 Nm. Maximální rychlost je až 160 km/ h a průměrný dojezd asi 160 km. V současné době se vodíková FCX Clarity neprodává, ale pouze pronajímá za měsíční poplatek asi 10 000 Kč. (34)

Obr. 21 První sériově vyráběný vůz s palivovými články, Honda FCX Clarity (33) 43

6.2.5

Zhodnocení pohonu

Vodík má přes své četné výhody jednu zásadní nevýhodu a tou je fakt, že jej musíme vyrábět. Jeho výroba je ale značně náročná a nešetrná k životnímu prostředí. S vodíkem je spojeno i jisté nebezpečí, jelikož spolu se vzduchem tvoří hořlavou a výbušnou směs. Skladování těchto látek tak představuje riziko. (29) Palivové články jsou v současnosti technologicky velmi vyspělá a bezpečná zařízení. Jejich komerčnímu rozšíření braní prozatím velmi vysoká cena dána malým objemem výroby a také cenou použitých materiálů. U nízkoteplotních palivových článku je to především cena platiny, u vysokoteplotních pak cena materiálů schopných odolat vysokým teplotám a koroznímu prostředí. Cena palivového článku je v současnosti přibližně 200 000 Kč/kW. (29) Vodík je v automobilech uložen v tlakové nádrži, ze které je přiváděn k palivovým článkům, nebo k spalovacímu prostoru motoru. Od velikosti této nádrže se odvíjí dojezdová vzdálenost. Životnost článků je asi 5 000 - 20 000 hodin. (29)

Klady: •

výfukovým plynem je pouze O2;

•

tichý provoz;

•

vyšší dojez v porovnání s elektromobily.

Zápory: •

velmi vysoká cena palivových článků;

•

neekologická výroba vodíku;

•

nedostatečný počet vodíkových palivových stanic;

•

v současnosti nemožnost koupě sériového automobilu s tímto pohonem;

•

hrozící nebezpečí v případě havárie.

V současnosti vzniká mnoho konceptů vozidel s palivovými články, nicméně s jejich rozšířením se počítá až kolem roku 2020. (30)

44

7 VYBRANÉ AUTOMOBILY S ALTERNATIVNÍM POHONEM 7.1

Hybridy

7.1.1

Lexus CT 200H

Pohotovostní hmotnost

1 370 kg

Typ motoru

1,8 l VVT-i, 16vent. čtyřválec, Euro 5

Výkon motoru

73/ 5200 kW/min-1

Točivý moment

142/ 4000 Nm/min-1

Kombinovaná spotřeba

3,8 l/ 100 km

Emise CO2 - kombinované

87 g/ km

Typ elektromotoru

synchronní s permanentním magnetem

Výkon elektromotoru

60 kW

Točivý moment

207 Nm

Akumulátor

nikl-metal hydridový (NiMH)

Napětí

201,6 V

Kapacita

6,5 Ah

Výkon

27 kW

Kombinovaný výkon

100 kW

Max rychlost

180 km

Zrychlení 0-100 km/h

10,3 s

Cena automobilu v zákl. verzi

699 000 Kč

Obr. 22 Lexus CT 200H (34) 45

7.1.2

Toyota Prius III

Původní prius byl prvním sériově vyráběným automobilem vůbec a v roce 2009 byla představena již jeho 3. generace. Kromě Priusu Toyota nabízí Auris HSD. (35)


1 805 kg

Typ motoru

1.8l Hybrid Synergy Drive e-CVT,

Výkon motoru

73/ 5200 kW/min-1

Točivý moment

142/ 4000 Nm/min-1


3,9 l/ 100 km


89 g/km

Typ elektromotoru

synchronní s permanentním magnetem


80 kW/ot.min-1

Točivý moment

207 Nm

Akumulátor


Napětí

202 V

Kapacita

6,5 Ah

Výkon

27 kW

Kombinovaný výkon pohonné jednotky

100 kW

Max rychlost

180 km


10,4 s


649 900 Kč

Obr. 23 Toyota Prius III (35) 46

7.1.3

Honda Insight

Jedná o designově zdařilý a cenově poměrně dostupný automobil, který má zpřístupnit hybridní techniku co největšímu okruhu veřejnosti. (36)


1 276 kg

Typ motoru

In-Line 4-Cylinder, 1,3

Výkon motoru

65/ 5800 kW/min-1

Točivý moment

123/ 1700Nm/min-1


4,4 l/ 100 km


101 g/km

Typ elektromotoru

neuvedeno


10/ 1500 kW/ot.min-1

Točivý moment

58/ 1000 Nm

Akumulátor


Napětí

100,8 V

Kapacita

5,75 Ah

Kombinovaný výkon pohonné jednotky

100 kW

Max rychlost

182 km


12,5 s


489 000 Kč

Obr. 24 Honda Insight (36) 47

7.2

Elektromobily

7.2.1

Nissan Leaf

Jedná se v současnosti o nejprodávanější elektromobil. Nissan Leaf také vyhrál prestižní ocenění Evropské auto roku 2011 a The World Car 2011. (37)


1 525 kg

Elektromotor

synchronní

Akumulátor

24 kWh, Li-ion


80 kW v 2730-9800 min-1

Točivý moment

280 Nm

Max rychlost

144 km/h


11,9 s

Spotřeba

15 kWh/100 km

Udávaný dojezd

160 km

Doba nabíjení ze sítě (230V)

7-8 hod

Doba nabíjení z rychlo-nabíječky (400V)

30 min


930 502 Kč

Pozn. v ČR se zatím oficiálně neprodává, proto byla cena přepočtena do CZ dodatečně

Obr. 25 Nissan Leaf (37)

48

7.2.2

Peugeot - iOn

Jedná se o dvojče Citroenu C-Zero a Japonské verze Mitsubishi i-MiEV. Jednotlivé automobily se od sebe liší pouze nepatrně. (38)


1 100 kg

Elektromotor

synchronní

Akumulátor

16 kWh, Li-ion


47 kW

Točivý moment

180 Nm

Max rychlost

130 km/h


15 s

Spotřeba

14-18 kWh/100 km

Udávaný dojezd

130 km


6 hod

Doba nabíjení z rychlonabíječky (400V)

30 min


711 400 Kč

Obr. 26 Peugeot - iOn (38)

49

7.2.3

Škoda Roomster EVC R3

Výrobcem tohoto vozu je EVC Group a jedná se vlastně o přestavbu klasické Škody Roomster. Vozidlo si zachovává všechny přednosti praktického a prostorného vozu. (39) Pohotovostní hmotnost

1 200 kg

Elektromotor

synchronní

Akumulátor

16,5 kWh, LiFeYPo4


30 kW

Točivý moment

110 Nm

Max rychlost

120 km/h


neuvedeno

Spotřeba

15 kWh/100 km

Udávaný dojezd

80-100 km


9 hod

Doba nabíjení z rychlonabíječky (400V)

1,5 hod


752 400 Kč

Obr. 27 Škoda Roomster EVC R3 (39) 50

8 NÁVRATNOST INVESTICE Vozidla s alternativními pohony se obecně vyznačují menšími emisemi na ujetý kilometr, menšími provozními náklady, ale také vyšší pořizovací cenou. Pokud bychom tedy chtěli pořizovat automobil s alternativním pohonem za účelem úspory peněžních prostředků, je důležité, vyčíslit si návratnost takové investice. Pro srovnání jsem si vybral typické české auto jímž je Škoda Octavia ve výbavě Active s motorem o objemu 1.4 litrů a výkonem 59 kW. Tento automobil je výkonově někde mezi výkony všech porovnávaných vozidel. (40)

8.1

Hybridy Tab. 2 Návratnost jednotlivých hybridních automobilů

Model

Lexus CT 200H

Toyota Prius

Honda

Škoda

Insight

Octavia

Cena modelu s DPH

699 000 Kč

649 900 Kč

489 000 Kč

357 900 Kč

Spotřeba na 100km

3,8 l

3,9 l

4,4 l

6,4 l

241,9 Kč

Cena paliva

37,8 Kč/l

(Natural 95) Náklady na 100 km Návratnost koupě hybridního vozu vůči koupi Octavie

143,6 Kč

147,5 Kč

166,3 Kč

335 301

275 648

173 413

km

km

km

-

Z tabulky je patrné, že vzhledem k nejnižší pořizovací ceně je i přes svoji vyšší spotřebu nejvýhodnější koupí Honda Insight. Po ujetí přibližně 173 000 km se dostaneme na úroveň Octavie a od té chvíle začne být provoz vozidla ziskový. Toyota Prius a Lexus CT 200H začnou být ziskové až po ujetí cca 300 000 km. Ale vzhledem k životnosti akumulátorů, ceně nových a nákladů na údržbu složitého hybridního systému k ziskovosti podle všeho nedojde.

51

8.2

Elektromobily Tab. 3 Návratnost jednotlivých elektromobilů Škoda

Škoda

Peugeot iOn

Roomster

Cena modelu s DPH

711 400Kč

752 400 Kč

930 502Kč

357 900 Kč

Spotřeba na 100km

16 kWh

15 kWh

15 kWh

6,4 l

Model

Cena paliva Náklady na 100 km

Nisan Leaf

EVC R3

4,64 Kč/kWh (noční tarif 2 Kč/kWh)

Octavia

37,8 Kč/l

74,2 Kč

69,6 Kč

69,6 Kč

241,9 Kč

32 Kč

30 Kč

30 Kč

(241,9 Kč)

210 793 km

228 967 km

332 327 km

-

168 413 km

186 173 km

270 222 km

-

Náklady na 100 km při dobíjení vozu za cenu nočního tarifu

Návratnost koupě elektromobilu vůči koupi Octavie Návratnost koupě elektromobilu vůči koupi Octavie - při dobíjení za cenu nočního tarifu

Podle Tab. 3 jsou na tom, co se týče návratnosti investice, lépe elektromobily oproti hybridům. Je to dáno především jednodušším systémem pohonu, který se odráží i v ceně. Zajímavé je porovnání návratnosti při dobíjení za „noční“ a „denní“ cenu energie. Návratnost celé investice se totiž může dostavit i o několik desítek tisíc kilometrů dříve. V tomto směru se opět nejvýhodněji jeví automobil s nejnižší pořizovací cenou a to Peugeot iOn. Stejně jako u hybridních systémů, tak i zde se vzhledem k životnosti baterií návratnost investice výrazně neprojeví.

52

9 ZÁVĚR Pokusy nahradit spalovací motor, spolu s fosilními palivy jsou známy již několik desítek let (první elektromobil vznikl již koncem 19. století). Díky velké rozšířenosti a tehdejším cenám paliva, ale nebylo třeba se těmito „projekty“ vážněji zabývat. Obecně se totiž nekonvenční pohony vyznačovaly vyšší cenou a tento fakt přetrvává i dodnes. Vzhledem ke snižujícím se světovým zásobám ropy a především velkému nárůstu škodlivých emisí, však začíná být problematika alternativních pohonů velmi aktuální. Produkce nových vozidel je totiž na takové úrovni, že i přes stále se zpřísňující emisní normy, představuje silniční doprava velkou zátěž pro životní prostředí. V současnosti rozeznáváme především hybridy, elektromobily a automobily s vodíkovým pohonem, ať už v čisté formě, nebo ve formě palivového článku. Z dříve jmenovaných jsou nejvíce rozšířeny právě hybridní systémy, jelikož kombinují alternativní technologii spolu s osvědčeným konvenčním spalovacím motorem. Výhoda tkví především v tom, že díky husté síti čerpacích stanic narazíme na palivo prakticky všude. Pokud se jedná o tzv. Plug-in hybrid, je možné dobíjet jeho elektromotor přímo z elektrické sítě. Elektromotor je vůbec důležitou součástí hybridního automobilu. Pracuje totiž nejen jako pohonná jednotka, ale zároveň jako generátor dobíjející baterii. Dle uspořádání funkčních prvků (spalovací motor, elektromotor, převodovka atd.) hybridy dělíme na sériové, paralelní a smíšené. U osobních automobilů je nejvíce využíváno paralelního uspořádání. Dalším typem alternativních pohonů jsou elektromobily. Ty se vyznačují absencí výfukových plynů a pohonem pouze pomocí elektromotoru. V současné době asi nejrozšířenější variantou elektromotoru u automobilů je synchronní s permanentním, či jiným buzením. O zásobování elektromotoru energií se stará akumulátor. V současnosti rozeznáváme několik typů akumulátorů, z nichž nejvýznamnější jsou v Li-ion a NiMH. Největší problém elektromobilů spočívá v krátkém dojezdu na nabití a stále ještě nedostatečná infrastruktura dobíjecích stanic. V ČR je v současné době v provozu asi 20 takových stanic, ovšem do roku 2013 by to mělo být už něco přes 200.

53

Do poslední skupiny patří pohony na vodík a palivové články. Vodík v sobě zahrnuje jisté nebezpečí, jelikož tvoří spolu se vzduchem výbušnou směs. Do budoucna je ale jako palivo velice perspektivní. Jedná se totiž o prakticky nevyčerpatelný zdroj energie. Na zemi se nenachází v čisté formě a tak jej musíme vyrábět. Současné metody jsou ale drahé a nešetrné k životnímu prostředí. Zajímavě se tak jeví výroba vodíku např. z biomasy. Vodík můžeme k pohonu vozidla využívat hned dvěma způsoby. Buď jej spalovat v konvenčním motoru, nebo jej použít jako paliva do palivového článku. První způsob vyžaduje úpravy spalovacího prostoru motoru a upravení vstřiku směsi. Vodík by měl být vstříknut až ke konci sacího cyklu. V palivovém článku pro změnu dochází za jeho přispění k elektrochemické reakci a vzniká tak elektrický proud. Palivové články jsou rozdělovány především podle použitého elektrolytu. Co se týče čerpacích stanic, tak zde je na tom vodíkový pohon v porovnání s ostatními nejhůře. S masivnějším rozšířením se počítá až kolem roku 2020 a tomu odpovídá i současná situace. Stejné je to i v případě sériově vyráběných automobilů. V současné době můžeme narazit pouze na 2 zástupce. Dle mého názoru jsou alternativní pohony krok správným směrem. Přesto se ale dnes nevyplatí kupovat takové vozy kvůli úspoře peněžních prostředků, nýbrž pouze za účelem šetření životního prostředí. Toto jsem i ověřil a zpracoval pomocí tabulek. Dále zastávám názor, že hybridní automobily jsou jen dočasným řešením. Elektromobily jsou již zajímavější, ale pouze v kombinaci s navýšenou dojezdovou vzdálenosti a dostatečnou infrastrukturou dobíjecích stanic. V takovém případě by se jejich počet na našich komunikacích mohl za pár let zněkolikanásobit. Největší perspektivu ale shledávám ve vodíkovém pohonu a palivových článcích na jeho bázi. Výhod je jistě více, ale tou nejzásadnější je nulová produkce emisí. Vše se ale odvíjí od technologie výroby vodíku a pokud dokážeme vyrábět toto palivo levně a efektivně, zcela jistě v budoucnu nahradí veškeré ostatní pohony.

54

10 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 1. KAMEŠ J.,2004: Alternativní pohony automobilů. BEN, Praha, 232 s. ISBN 80-7300-127-6 2. VLK F., 2004: Alternativní pohony motorových vozidel. Brno : František Vlk, 234 s. ISBN 80-239-1602-5

INTERNETOVÉ ZDROJE: 3. Klimánková, G. Vyplatí se přestavba vozidla na LPG, CNG nebo jiná alternativní paliva. [online] [cit. 2012-02-10]. Dostupné z: 4. Toyota.cz: Ekologické technologie. [online] [cit. 2012-02-10]. Dostupné z: 5. hybrid-auto.cz: Full hybrid. [online] [cit. 2012-03-19]. Dostupné z: 6. hybrid-auto.cz: Mild hybrid. [online] [cit. 2012-03-19]. Dostupné z: 7. hybrid-auto.cz: Micro hybrid. [online] [cit. 2012-03-19]. Dostupné z: 8. Hořčík, J. Stop & Start. [online] [cit. 2012-04-10]. Dostupné z: 9. Sajdl, J. Plug-in hybrid. [online] [cit. 2012-03-21]. Dostupné z: 10. Biskup, P. Hybridní pohony. [online] [cit. 2012-03-06]. Dostupné z: 11. Hořčík, J. Sériový hybrid. [online] [cit. 2012-03-06]. Dostupné z: 12. Dragoun, A. Ferrari 599 HY-KERS. [online] [cit. 2012-04-12]. Dostupné z: 13. Pavlůsek, O. Porsche 911 GT3R Hybrid. [online] [cit. 2012-04-12]. Dostupné z: 55

14. Jungmann, A. Porsche 918 Spyder. [online] [cit. 2012-04-12]. Dostupné z: 15. Elektromobily.org: Nejčastější otázky k elektromobilům.[online] [cit. 2012-04-11]. Dostupné z: 16. Elektromobil.vseznamu.cz: Olověné baterie. [online] [cit. 2012-03-28]. Dostupné z: 17. Elektromobil.vseznamu.cz: NiCd akumulátor. [online] [cit. 2012-03-28]. Dostupné z: 18. Elektromobil.vseznamu.cz: NiMh akumulátory. [online] [cit. 2012-03-28]. Dostupné z: 19. Elektromobil.vseznamu.cz: Li-Ion baterie. [online] [cit. 2012-03-28]. Dostupné z: 20. Elektromobil.vseznamu.cz: LiFePO4 akumulátory. [online] [cit. 2012-03-28]. Dostupné z: 21. Futuremotion.cz: Více o dobíjecích stanicích. [online] [cit. 2012-04-01]. Dostupné z: 22. Cez.cz: Skupina ČEZ otevřela dobíjecí stanici pro elektromobily. [online] [cit. 2012-04-01]. Dostupné z: 23. Ceny energie.cz: Jednoduchý průvodce cenami energií. [online] [cit. 2012-04-01]. Dostupné z: 24. Solar center.cz: Síť dobíjecích stanic. [online] [cit. 2012-04-01]. Dostupné z: 25. Hořčík, J. Čeští vědci pracují na revoluční technologii 3D baterií. [online] [cit. 2012-04-05]. Dostupné z: 26. Hořčík, J. Elektromobil ujel 454 km díky revolučním bateriím. [online] [cit. 2012-04-05]. Dostupné z: 56

27. Singl, M. Pneumatiky pro elektromobily jsou tu. [online] [cit. 2012-04-05]. Dostupné z: 28. Dlouhý, P. Janík, L. Jak se vyrábí palivo budoucnosti. [online] [cit. 2012-04-15]. Dostupné z: 29. Dlouhý, P. Janík, L. Palivové články. [online] [cit. 2012-04-15]. Dostupné z: 30. Hořčík, J. 22 nových vodíkových čerpacích stanic ve světě. [online] [cit. 2012-04-16]. Dostupné z: 31. Karpíšková, D. První vodíková čerpací stanice v ČR. [online] [cit. 2012-04-16]. Dostupné z: 32. Carmotor.cz: BMW Hydrogen 7. [online] [cit. 2012-04-16]. Dostupné z: 33. Soukup, P. Test vodíkového auta Honda FCX Charity. [online] [cit. 2012-04-16]. Dostupné z: 34. Láník, O. Lexus CT 200h. [online] [cit. 2012-04-09]. Dostupné z: 35. Toyota.cz: Nový Prius. [online] [cit. 2012-04-09]. Dostupné z: 36. Automobiles.honda.com: Insight.[online] [cit. 2012-04-09]. Dostupné z: 37. Euta.cz: Nissan Leaf. [online] [cit. 2012-04-09]. Dostupné z: 38. Euta.cz: Peugeot iOn. [online] [cit. 2012-04-09]. Dostupné z: 39. Akumo.cz: Škoda Roomster EVC R3. [online] [cit. 2012-04-09]. Dostupné z: 40. Skoda-auto.cz: Octavia Active 1.4 59 kW 5-stup. mech. [online] [cit. 2012-04-09]. Dostupné z: 57

11 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Symbol zeleného automobilu vyjadřující kladný přístup výrobců k alternativním pohonům ......................................................................................................................... 13 Obr. 2 Sériové uspořádání hybridního pohonu .............................................................. 17 Obr. 3 Paralelní uspořádání hybridního pohonu ............................................................ 18 Obr. 4 Smíšené uspořádání hybridního pohonu............................................................. 19 Obr. 5 Ferrari 599 HY-KERS ........................................................................................ 20 Obr. 6 Hybridní vozy Porsche ....................................................................................... 21 Obr. 7 Uspořádání hnacího ústrojí elektromobilu ......................................................... 23 Obr. 8 Charakteristiky stejnosměrného sériového a paralelního elektromotoru ........... 24 Obr. 9 Synchronní motor s permanentním buzením...................................................... 26 Obr. 10 Řízený reluktanční motor ................................................................................. 27 Obr. 11 Olověný akumulátor ......................................................................................... 29 Obr. 12 Dobíjecí stanice společnosti ČEZ...................................................................... 32 Obr. 13 Současný stav dobíjecích stanic pro elektromotory v ČR ................................ 33 Obr. 14 Studie nového typu baterie vyvíjené v ČR ....................................................... 34 Obr. 15 Pneumatika pro elektromobily Continental Conti.eContac.............................. 35 Obr. 16 Princip činnosti palivového článku................................................................... 38 Obr. 17 Palivový článek polymer – elektrolyt ............................................................... 39 Obr. 18 Alkalický palivový článek ................................................................................ 40 Obr. 19 Vodíková čerpací stanice v Neratovicích ......................................................... 42 Obr. 20 BMW Hydrogen 7, kombinující vodíkový a benzínový pohon ....................... 43 Obr. 21 První sériově vyráběný vůz s palivovými články, Honda FCX Clarity ........... 43 Obr. 22 Lexus CT 200H ................................................................................................ 45 Obr. 23 Toyota Prius III................................................................................................. 46 Obr. 24 Honda Insight ................................................................................................... 47 Obr. 25 Nissan Leaf ....................................................................................................... 48 Obr. 26 Peugeot - iOn .................................................................................................... 49 Obr. 27 Škoda Roomster EVC R3 ................................................................................. 50

58

Alternativní pohony automobilů

Recommend Documents