03.05.2021

Termálna účinnosť 50%? Japoncom sa to podarilo. Sériovej výrobe nič nebráni

Elektrina? Vodík? A čo spaľovací motor? Japonci dosiahli 50% termálnu účinnosť. 

Ak sa to podarí dostať do sériovej výroby, systém prekoná emisie CO2 elektromobilu. So syntetickými ekologickými palivami by takýto agregát dokázal prekonať nielen súčasný stav techniky elektromobilov. 50% termálnu účinnosť dosiahol v laboratóriu Nissan. Sériové využitie je blízko k realite. 

Kto? Čo? Kde a ako? To sú základné otázky, ktoré sa vynárajú pri prekonaní magickej hranice účinnosti spaľovacieho motora. 50% termálna účinnosť znamená, že z paliva, ktoré sa dostane do spaľovacieho priestoru sa až 50% efektívne využije. Zvyšok v podobe tepla stále pôjde von výfukom, no je to výrazne lepšie ako súčasný spaľovací motor a aj súčasný elektromobil. 
Netreba zabúdať, že elektromobil má síce bezemisnú jazdu, no výroba vozidla a energetický mix "tankovanej" energie v batériách znamenajú takmer rovnako veľké zaťaženie ovzdušia emisiami CO2 ako v prípade áut jazdiacich s modernými spaľovacími motormi. Znižovanie dopadu používania elektromobilov je možné dvomi spôsobmi a oba sa vo veľkom dejú. Prvý je energetický mix, respektíve nabíjanie čistou energiou, druhý je zvyšovanie efektivity výrobného procesu vrátane recyklácie a ďalšieho využívania až repasovania starých batérií. 


No a teraz späť k Nissanu. Nissan čoskoro uvedie aj do Európy svoju už druhú generáciu systému e-Power. Ide o sériový hybrid - teda o technológiu, ktorú poznáme desaťročia a využívame napríklad pri železničnej doprave. Spaľovací motor poháňa generátor, ten poháňa elektromotor a ten poháňa kolesá. Rovnica znie dobre, papierovo všetko sedí, no takmer všetci automobiloví výrobcovia sa vybrali cestou paralelného hybridu. Ide o hybrid, ktorý vie poháňať kolesá elektromotorom, spaľovacím motorom i súbežne. Prečo? Lebo sériový hybrid nedokáže byť efektívnejší ako paralelný za každej jazdnej situácie. A ak aj hej, bolo by to pridrahé na výrobu a vývoj. 
Najbližšie k sériovému hybridu je tiež automobilka z Japonska - Honda. Jej hybrid funguje väčšinu času sériovo, no v prípade nutnosti sa vo vyššom zaťažení aj tak vie spaľovací motor cez spojku pripojiť ku kolesám. Iná japonská automobilka a aj jedna európska - Mazda a BMW majú alebo mali elektromotor, ktorému pomá malý spaľovací motor - ide však o EV+range extender. Beztak sa taký systém musí nabíjať zo siete. 
Hybrid Nissanu zvaný e-Power ale toto nerobí. Medzi spaľovacím motorom a kolesami neexistuje žiadne fyzické prepojenie a je teda jediný na trhu, ktorý tento systém aktuálne ponúka. Hybrid Nissanu nemá šteker, no zároveň kolesá poháňa iba silný elektromotor (pri novom modeli Qashqai má výkon 190 koní). 


e-Power sa v Japonsku predáva už od roku 2016 a zatiaľ sa z neho predalo viac ako pol milióna áut. Do Európy tak technológia prichádza dobre odskúšaná a navyše výrazne prepracovaná a ešte efektívnejšia. V ďalšej generácii, či po aktualizácii by však aj v prípade modelu Qashqai pokojne mohol systém obsahovať motor s účinnosťou 50%. 
I keď takáto účinnosť už bola dosiahnutá, obvykle ide o laboratórny úspech a nikto to doteraz nedokázal pri sériovom aute. Vtip pri Nissane je v tom, že sa nemusí trápiť s hlavným problémom dosiahnutia takejto účinnosti v sériovom aute - lebo tú účinnosť nemusí dosahovať v celom spektre otáčok. Stačí mu ju dosahovať v konkrétnych otáčkach a v nich bude motor pracovať aj za jazdy bez ohľadu na rýchlosť či polohu akcelerátora ba hmotnosť vozidla. Spaľovací motor bude použitý v sériovom hybride a o rôzne zaťaženie sa bude starať efektívnejší elektromotor a to aj na diaľnici. Akurát na diaľnici nebude čerpať energiu len z batérie ale aj z generátora, ktorý ju získa pohybom valcom spaľovacieho motora. 
Nissan pri prezentácii tohto úspechu rád poukazuje na to, že dostať sa z účinnosti cca 30% na 40% trvalo skoro polstoročie, no dostať sa zo 40% na 50% trvalo pár rokov. 


Ako to funguje? 
Nissan dosiahol účinnosť lepším "pevnejšou" zmesou prúdiacou do valca, lepšou cirkuláciou zmesi vo valci, rýchlejším pohybom plameňa v zmesi, otvorenými ventilmi, spaľovaním chudobnejšej zmesi pri vyššom kompresnom pomere a prácou s EGR ventilom. Technológiu nazval STARC (lepší pohyb zmesi a lepšie prehorenie vo valci) a iba tá sama o sebe zvýšila účinnosť na 43%. Na 46% pri využití chudobnej zmesi a až na 50% pri práci v stálych otáčkach a s využitím odpadového tepla. 
Toto všetko by ale bolo na nič, ak by elektromotor nedokázal byť efektívny pri celom spektre zaťaženia a otáčok a ak by nedokázal z batérií a z generátora načerpať dostatok energie pre vlastnú prácu. Vďaka využitiu najnovších batérií to však možné je. 


Stručne a skrátka: Nissan malými krokmi zlepšil každý aspekt systému, a tak sa vo výsledku dostal k mimoriadne efektívnemu pohonu, ktorý má okamžitú odozvu na stlačenie plynového pedálu, pričom spaľovací motor sa pripája len vo vyšších rýchlostiach a keďže je dobre izolovaný, jeho prácu dobre maskuje aerodynamický šum a válivý odpor pneumatík pri vyšších rýchlostiach. 
Na otázku kedy Nissan odpovedá teraz. Ale kedy to bude naozaj a hlavne kedy to dostaneme do rúk, to zostáva nejasné. Isté však je, že hybrid e-Power nemá nahradiť elektromobily. Tým je Nissan oddaný a posúva ich ďalej. Má však prekonať "hluché" obdobie, kým sa zlepší energetický mix krajín a kým sa všetky plánované technológie vo výrobe a v recyklácii podarí dostať na trh. To môže trvať naozaj veľmi dlho. Pozrite si galériu, tam sú všetky tu opísané informácie na slajdoch z prezentácie. Inak, porovnanie CO2 emisií vychádza z energetického mixu Japonska. Tam je na výrobu energie najviac využívané uhlie a fosílne palivá. Niečo podobné ako v Nemecku. U nás je elektromobilita o kus ekologickejšia. Ak teda možno rátať jadro ako eko zdroj energie... 


 


AUTOR: © Zoznam/jh
ZDROJ: Nissan

Komentáre k článku