Napędy alternatywne dla samochodów użytkowych

Zobowiązanie: Stowarzyszenie European Automobile Manufacturers‘ Association (ACEA) dobrowolnie zobowiązało się do obniżenia zużycia paliwa przez samochody użytkowe o jedną piątą do roku 2020 w odniesieniu do roku 2005. Niezależnie od celu określonego przez stowarzyszenie, odzysk ciepła oraz elektryfikacja napędów samochodów użytkowych umożliwiają osiągnięcie jeszcze większej oszczędności paliwa.

- Elektryfikacja samochodów użytkowych oraz odzysk ciepła oferują znaczny potencjał oszczędności. Technologie te mogłyby być konkurencyjne cenowo już pod koniec bieżącej dekady - mówi Wolf-Henning Scheider, członek zarządu w spółce Robert Bosch GmbH.

Odzysk ciepła traconego (Waste Heat Recovery) pozwala zaoszczędzić ponad 2 000 litrów oleju napędowego rocznie.

Potencjał oszczędności: Obecnie około 60% energii pierwotnej jest tracone w postaci ciepła. Część tej energii można odzyskać w procesie parowym wykorzystywanym w systemach WHR (Waste Heat Recovery). Odzysk ciepła pomaga obniżyć zużycie paliwa nawet o 5%. W zależności od typu pojazdu i przebiegu może to dać oszczędność w wysokości ponad 2 000 litrów oleju napędowego rocznie na każdy samochód.

Zasada działania: W procesie parowym ciecz robocza (etanol) jest sprężana i przetłaczana przez pompę do parownika. W parownikiu tym etanol odbiera ciepło od spalin zmieniając swój stan skupienia na gazowy. Powstała w ten sposób para wykonuje pracę w silniku parowym, a następnie skrapla się w kondensatorze, oddając ciepło resztkowe do otoczenia. Skroplona ciecz jest ponownie doprowadzana do pompy. Energia pozyskana w tym procesie może być przekazana mechanicznie na wał lub zostać wykorzystana do napędu generatora.

Integracja: Przekształcona przez rozprężarkę energia mechaniczna może być przekazywana na wał bezpośrednio lub za pośrednictwem przekładni. Alternatywnie, turbina parowa może napędzać generator, który wytwarza energię elektryczną. Energię elektryczną można gromadzić w akumulatorze, wprowadzić ją bezpośrednio do sieci zasilania lub wykorzystać do napędu silnika elektrycznego w układzie napędowym pojazdu hybrydowego.

Hybrydyzacja napędów pomaga zaoszczędzić do 15% paliwa
Potencjał oszczędności: Ciężkie samochody użytkowe są odpowiedzialne za około dwie trzecie emisji CO2 transportu drogowego w Niemczech. Układy hybrydowe mogą znacząco przyczynić się do oszczędności paliwa oraz obniżenia emisji CO2. Dzięki napędowi hybrydowemu Bosch ciężki samochód użytkowy eksploatowany na długich trasach (przykładowo Stuttgart-Hamburg-Stuttgart pokonywanej samochodem ciężarowym o masie 40 ton) może zaoszczędzić do 2 500 oleju napędowego rocznie.W transporcie dostawczym oszczędność paliwa może wynieść do 15%, w zależności od strategii użytkowania. W przypadku umownego samochodu o masie 12 ton i przy średnim zużyciu paliwa 20 litrów na 100 kilometrów oraz rocznym przebiegu 50 000 kilometrów użytkownik zaoszczędziłby 1 500 litrów oleju napędowego w ciągu roku.

Korzyści dla klientów: W przypadku układów hybrydowych operatorzy flot korzystają nie tylko na niższym zużyciu paliwa, ale także mają do dyspozycji wyraźnie cichsze pojazdy. Równocześnie samochody wyposażone w taki napęd emitują mniej spalin i cząstek stałych. Dzięki temu spełnienie wymagających norm emisji spalin staje się łatwiejsze niż w przypadku konwencjonalnych samochodów ciężarowych z silnikami Diesla. W ruchu miejskim napędy hybrydowe umożliwiają na ruszanie w trybie wyłącznie elektrycznym, a także bezemisyjną jazdę na krótkich odcinkach. Energię elektryczną można wykorzystać również do napędu agregatów pomocniczych.

Budowa układu: Bosch projektuje układ typu Parallel-Hybrid o mocy 120 kW dla ciężkich samochodów użytkowych. Centralnymi komponentami układu przystosowanego do pracy w ruchu dalekobieżnym są: silnik elektryczny i energoelektronika. Silnik elektryczny jest montowany pomiędzy silnikiem spalinowym a przekładnią w układzie przeniesienia napędu. Zajmuje on niewiele miejsca i nie wymaga stosowania dodatkowej przekładni. Silnik elektryczny wspomaga pracę silnika spalinowego, odzyskuje energię (rekuperacja), umożliwia jazdę siłą rozpędu (tryb żeglowania) oraz jazdę z napędem czysto elektrycznym. Inwerter przekształca prąd stały z akumulatora w prąd przemienny potrzebny silnikowi i steruje momentem obrotowym oraz prędkością obrotową.

Elastyczność: Dzięki modułowej konstrukcji układu hybrydowego, komponenty można elastycznie dopasować do wielu marek pojazdów i najróżniejszych zastosowań w ruchu dalekobieżnym i dostawczym, także do autokarów. Możliwe jest także zintegrowanie funkcji Start-Stop, która zapewnia dodatkowe oszczędności w przypadku transportu dostawczego na terenie miast.

Integracja z systemem WHR: w przypadku ciężkich samochodów wykorzystywanych w transporcie połączenie napędu hybrydowego i odzysku ciepła może stanowić bardzo obiecującą koncepcję, ponieważ obydwa systemy dysponują zaletami, które można wykorzystać w różnych sytuacjach. Napęd hybrydowy ma stosunkowo niski potencjał oszczędności na dalekich i równych trasach, ale taki tryb pracy, ze względu na równomierną i wysoką podaż ciepła, jest z kolei bardzo atrakcyjny dla systemu WHR. W innych warunkach, przy bardziej zróżnicowanej topografii terenu oraz przy dynamicznych zmianach prędkości, napęd hybrydowy pomaga oszczędzać znaczne ilości paliwa.

Samochody użytkowe z napędem na gaz
Napędy monowalentne: silniki napędzane wyłącznie gazem ziemnym (tzw. napęd monowalentny) są coraz powszechniej stosowane w samochodach użytkowych. Gaz ziemny (CNG) jest wtryskiwany pod ciśnieniem wynoszącym około 7 barów do kolektora ssącego przebudowanego silnika Diesla. Aby umożliwić zapłon mieszanki gazowo-powietrznej, silnik taki musi być dodatkowo wyposażony w świece i cewki zapłonowe. Silniki pojazdów użytkowych zasilane CNG emitują do 20% mniej CO2 niż jednostki Diesla, a poziom emisji cząstek stałych utrzymuje się na bardzo niskim poziomie. Zaletą tego typu napędów jest koszt eksploatacji - o około połowę niższy niż w przypadku konwencjonalnego napędu Diesla.

System Dual Fuel z silnikiem Diesla i napędem gazowym: Dla samochodów użytkowych Bosch oferuje napęd Diesla w połączeniu z dodatkowym układem zasilania gazem ziemnym. Dzięki takiemu rozwiązaniu gazem można zastąpić do 90% oleju napędowego. Układ wtryskowy Diesla pełni przy tym funkcję płynnej świecy zapłonowej. Powoduje on zapłon gazu, tak więc nie wymaga stosowania osobnego układu.

Klienci flotowi: w porównaniu do zwykłych silników Diesla silniki Dual Fuel z napędem gazowym emitują do 20% mniej CO2 i niewielką ilość cząstek stałych. Dodatkowo, gaz ziemny jest tańszy niż olej napędowy, co pomaga obniżyć koszty nawet o 50% w całym okresie eksploatacji pojazdu. Samochody z systemami Bosch Dual Fuel mają także możliwość zasilania wyłącznie olejem napędowym, co jest praktycznym rozwiązaniem
w obszarach, gdzie infrastruktura stacji oferujących gaz ziemny, jest słabiej rozwinięta.

Rynek: Bosch oferuje kompletne portfolio komponentów dla pojazdów z napędem na gaz ziemny. W ofercie znajdują się m.in. sterowniki, czujniki i zawory wtryskowe. Rynek ten rozrasta się proporcjonalnie do infrastruktury - czy to w USA, gdzie powstają stacje CNG wzdłuż autostrad międzystanowych, czy w Chinach, gdzie działają lokalne sieci. Napędy gazowe już dziś są konkurencyjne cenowo.

4trucks.pl / BOSCH