Potencijal hibridnih vozila u smanjenju Potencijal hibridnih vozila u smanjenju potrošnje goriva i štetne emisijepotrošnje goriva i štetne emisije

Ljerka Božičević, Bojan Ded, Stanko RasonjaProf.dr.sc. Ivan Mahalec

Sveučilište u ZagrebuFakultet strojarstva i brodogradnje

XIII MEĐUNARODNI PROMETNI SIMPOZIJ

PROMETNI SUSTAVI 2006.

Opatija, 27. i 28.4.2006.

2

Sadržaj

1. Zalihe fosilnih goriva i globalno zatopljenje Zemlje2. Analiza Well-to-Wheel3. Hibridni pogonski sustavi4. Toyota Prius - svjetska uspješnica br.1 5. Gorivne ćelije ili hibridni pogon6. Emisije otrovnih tvari i stakleničkih plinova7. Pogled u budućnost

3

1. Ograničeni izvor fosilnih goriva

• 20. stoljeće: napredak na polju znanosti i tehnologije

• Izvor napretka:fosilno gorivo

• Problem današnjice: ograničeni izvori fosilnih goriva

4

1. Globalno zatopljenje Zemlje

CO2

• primarni staklenički plin

• nastaje izgaranjem fosilnih goriva

• koncentracija u atmosferi stalno raste

5

Arktički ledeni pokrivač

1970.

2003.

6

2. Analiza Well-to-Wheel

• potrebna energija i emisija stakleničkih plinova da bi vozilo prevalilo 1 km

• Well-to-Wheel dijeli se na:

– Well-to-Tank: bilanca energije i emisije za dobivanje krajnjeg tekućeg ili plinovitog goriva

– Tank-to-Wheel : bilanca energije i emisije da bi se iz tako pripremljenog goriva dobio koristan mehanički rad za kretanje vozila

7

Autonomnost električnog pogona: djelomična (Honda) potpuna (Ford, Toyota Prius)

(elektromotor ima barem jednu trećinu snage MSUI)

3. Hibridni pogonski sustavi

Veza mehaničkog i električnog dijela: serijski hibrid: pogonske kotače pogoni elektromotor paralelni: pogonske kotače mogu tjerati (MSUI) ili (EM) ili (MSUI i EM) serijsko-paralelni: dva paralelna puta za pogon kotača:

električni i mehanički

Ford: 133 + 70 kW

Honda (MSUI + EM):176 + 12 kW

8

3. Hibridni pogonski sustavi

9

Rad motora s unutarnjim izgaranjem:konvencionalnog vozilo ↔ hibridnog vozila

240

246

250

260

300

400

1000 2000 3000 4000 5000 6000 Brzina, vrtnje, min-1

Mom

ent m

otor

a M

e ,

(Nm

)

120

100

80

60

40

20

800 g/kWh

EG

V

vmax

Otpori vožnje v = konst., uspon = 0

= max HIBRID

EG - za pogon električnog generatora

V - za vožnju

3. Hibridni pogonski sustavi

10

4. Toyota Prius – svjetska uspješnica br.1

Prius THS II

Regulator snage

Generator

Akumulator

Visokonap. dio

Inverter

Elektromotor

Motor s unut. izgar.

Razdjelnik snage

Kotači

Prijenosnik snage

Put mehaničke energije Put električne energije

Podaci: motor s unutarnjim izgaranjem: 1.5 dm3, proces 4-taktni Otto/Atkinson, smanjeno trenje u motoru, PMSUI,max = 57 kW kod 500 min-1, 115 NM kod 4200 min-1, ge,min = 225 g/kWh (e,max = 37 %); elektromotor: PEM,max = 50 kW; ukupna najveća snaga za vožnju vozila 82 kW iznad 85 km/h (Pmax = PMSUI,max + 50 % (PEM,max)); 1300 kg; 0-100 km/h za 10,9 s; 170 km/h; 104 g CO2/km.

11

4. Potrošnja hibridnog vozila Prius

• Rezultati nisu međusobno usporedivi zbog različitog voznog ciklusa

• PRIUSova potrošnja: goriva približno polovina potrošnje konvencionlnog vozila

12

4. Emisija CO2 tijekom proizvodnje, uporabe i zbrinjavanja (LCA)

Hibrid PRIUS:

43 % manja emisija CO2 u odnosu na benzinski automobil

15 % manja emisija CO2 u odnosu na dizelski automobil

13

5. Gorivne ćelije ili hibridni pogon ?

• Gorivne ćelije: produkt rada pogonskog stroja je voda

• Problem vodika: “H2 je toliko čist koliko je čista energija za njegovu proizvodnju”

14

6. Emisija otrovnih tvari i stakleničkih plinova

• Udio štetne emisije relativno je malen u odnosu na ostale ispušne plinove

• 20 % ukupne emisije CO2 dolazi od cestovnog prometa

Štetna emisija

HC0,1%Štetna emisija

1,1%

CO0,9% NOx

0,1%

Ar1,2%

O21,1%

N270,3%

H2O8,2%

CO218,1%

15

• Cilj ACEA: smanjiti emisiju CO2 na 140 gCO2/km do 2008.g.

• Sporazumu pristupili također japanski i korejski proizvođači

16

Bez hibridnih vozila nemoguće je postići 140 gCO2/km za flotu vozila

Potrošnja goriva

g CO2/km (dizel)

g CO2/km (benzin)

6

7

8

9

10

11

12

13

14

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

l/100km

130

170

210

250

290g CO2/km

17

7. Pogled u budućnost

• Potencijal uštede goriva i smanjenja emisije CO2 krije se u primjeni Dieselovog motora kao pogonskog stroja hibridnog automobila

• Budućnost je prema predviđanjima definitivno na strani hibridnih vozila

18

Hvala !Pitanja ?