14.3.2010
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ - ENERGETICKÝ ÚSTAV ODBOR TERMOMECHANIKY A TECHNIKY PROSTŘEDÍ
doc. Ing. Josef ŠTETINA, Ph.D.
[email protected]
Předmět 3. ročníku BS http://ottp.fme.vutbr.cz/sat/
březen 2010
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 27
Gscheidle Rolf, Příručka pro automechanika. Sobotáles, Praha 2007
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 27
1
14.3.2010
DŮVODY NASAZENÍ ALTERNATIVNÍCH POHONŮ Kontaktní
Bezkontaktní
Snižování emisí CO, NOx, uhlovodíky
Snižování CO2 Snižování pevných částic Snižování spotřeby paliv Snižování závislosti na ropě
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 27
HYBRIDNÍ POHONY Gscheidle Rolf, Příručka pro automechanika. Sobotáles, Praha 2007
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2
14.3.2010
HYBRIDNÍ POHON
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 27
TYPY ZAPOJENÍ
Sériový
Paralelní
Gscheidle Rolf, Příručka pro automechanika. Sobotáles, Praha 2007
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 27
3
14.3.2010
Používaná realizace (hybridní)
Gscheidle Rolf, Příručka pro automechanika. Sobotáles, Praha 2007
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 27
4
14.3.2010
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 vozidla. 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 o 5 % nižší a spotřeba 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.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 27
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 27
5
14.3.2010
CNG (COMPRESSED NATURAL GAS) – ZEMNÍ PLYN Parametr CH4 Vyšší uhlovodíky CO2 N2 Celková síra Výhřevnost Spalné teplo Hustota Relativní hutnota Spalovací rychlost, max Wobbeho číslo Meze výbušnosti Bod vzplanutí Bod hoření Teplota vznícení Bod tuhnutí Teplota varu Stechiometrický objem vzduchu ke spalování Stechiometrický objem vlhkých spalin Teoretické složení spalin
Rozměr 0/ 0/ 0/ 0/ mg/m3
Hodnota 97,99 1,07 0,11 0,83 0,20
MJ/m3 MJ/m3 kWh/m3 kg/m3 cm/s MJ/m3 % °C °C °C °C °C m3
34,091 37,852 10,514 0,694 0,568 34 53,6 4,4-15 152 650 537-580 pod -182 -162 9,51
m3/m3 0/
Max. % CO2 v suchých spalinách Adiabatická spalovací teplota Oktanové číslo
% °C -
10,51 9,53 CO2 18,95 H2O 71,52 N2 11,75 2 055 130
1 . . . 11 12 13 14 15 16 17 18 19 . . . 27
SÉRIOVÁ VOZIDLA WWW.CNG.CZ Citroën Berlingo 1,4i CNG Provoz CNG Výkon 48 kW (65 PS) Obsah nádrže 11,4 kg (16,0 m3) Komb. spotřeba 6,0 kg (8,4 m3) na 100 km Dojezd 190 km Emise CO2 146 (g/km)
Provoz benzín 55 kW (75 PS) 55 l 7,8 l 700 km 185
1 . . . 11 12 13 14 15 16 17 18 19 . . . 27
12
6
14.3.2010
PLNICÍ STANICE - CNG
1 . . . 11 12 13 14 15 16 17 18 19 . . . 27
Předstih zážehu
1 … 10 11 12 13 14 15 16 17 18
7
14.3.2010
ČÁSTI PLYNOVÉHO POHONU
1 . . . 11 12 13 14 15 16 17 18 19 . . . 27
BIOPLYN V dopravě se bioplynem rozumí palivo vzniklé biologickými procesy z g ý hmot,, které jje p pro účelyy pohonu p motorových ý vozidel zbaveno organických 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 ákl d é čiště čištěníí na kvalitu k lit zemního íh plynu. l
1 . . . 11 12 13 14 15 16 17 18 19 . . . 27
8
14.3.2010
KAPALNÁ PALIVA Etanol - je zřejmé, že etanol nemůže nahradit úplně klasická paliva, může však přispět k nahrazení části ropy a ozdravění životního prostředí hl hlavně ě ve městech. ě t h Etanol Et l je j možné ž é použít žít bud'jako b d'j k palivo li pro speciálně iál 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 (isoC4H8) v přítomnosti řít ti kyselého k léh katalyzátoru. k t l át
1 . . . 11 12 13 14 15 16 17 18 19 . . . 27
ETANOL Vlastnosti paliva
Etanol
Rel. molekulová hmotnost (g/mol) Oktanové číslo RON / MON
ETBE
Benzin
46
102
111
109 / 92
118 / 105
96 / 85
Cetanové číslo Tlak par podle Reida (kPa)
11
-
8
16,5
28,0
75,0
Hustota 15°C (g/cm3)
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 (hm.) Bod varu (°C)
9,0
-
14,7
78
72
30 - 190
Zápalná teplota (°C)
425
Bod vzplanutí (°C) Meze výbušnosti D / H (% v/v)
>280
12
-19
-35
3,5 / 15
1,2 / 9,1
1,3 / 7,6
1 . . . 11 12 13 14 15 16 17 18 19 . . . 27
9
14.3.2010
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)
32
88
111
Oktanové číslo (RON)
110
116
97
Oktanové číslo (MON)
92
100
86
Cetanové číslo
5
-
8
Tlak par podle Reida (kPa)
31,7
57,0
75,0
Hustota 15°C 15 C (g/cm3)
0 79 0,79
0 74 0,74
0 75 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
55,3
30-190
1 . . . 15 16 17 18 19 20 21 22 23 . . . 27
BIONAFTA HTTP://WWW.BIODIESEL.CZ
Vlastnosti paliva
Bionafta (MERO)
Motorová nafta
Rel. molekulová hmotnost (g/mol)
~300
170-200
Cetanové číslo
~54
51
Hustota při 15°C (g/cm3)
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 (mm2/s)
7,4
4,0
91-135
77
Bod vzplanutí (°C)
1 . . . 15 16 17 18 19 20 21 22 23 . . . 27
10
14.3.2010
VODÍK • Spalování vodíku • Zdroj elektrické energie
1 . . . 15 16 17 18 19 20 21 22 23 . . . 27
ELEKTROMOBIL – POHON VODÍKEM – PALIVOVÝ ČLÁNEK
1 . . . 15 16 17 18 19 20 21 22 23 . . . 27
11
14.3.2010
1 . . . 15 16 17 18 19 20 21 22 23 . . . 27
ELEKTROMOBILY TESLA
1 . . . 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27
12
14.3.2010
SCÉNÁŘ ROZVOJE ALTERNATIVNÍCH PALIV DO ROKU 2020 Rok
Zemní plyn l (%)
2005
Biopaliva (%) 2
2010
6
2
2015 2020
(7) (8)
5 10
1 . . . 18 19 20 21 22 23
Vodík (%)
Celkem (%) 2 8
2 5
14 (23)
24 25 26 27
F1-Systémy K.E.R.S. Elektrický
Kinetic Energy Recovery Systém
1 . . . 18 19 20 21 22 23
Setrvačník
24 25 26 27
13
14.3.2010
ZVYŠOVÁNÍ ÚČINNOSTI – VYUŽITÍ TEPLA VE VÝFUKOVÝCH PLYNECH
1 . . . 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27
ZVYŠOVÁNÍ ÚČINNOSTI DIESOTTO
1 . . . 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27
14
