Auta na různé typy pohonů

Auta na různé typy pohonů

Obsah Co jsou automobily Rozdělení pohonů Historie pohonů automobilů
Pohony dnešních automobilů Auta budoucnosti Zdroje informací

Co jsou automobily

Co jsou automobily Slovo automobil vzniklo ze dvou slov autos (řečtina) = samostatný a mobilis (latina) = pohyb Automobil tedy definujeme jako pozemní dopravní prostředek, který je schopný se sám pohybovat (tzn. nemusí být tažen zvířecí či lidskou silou). Pohyb mu tedy umožňuje jeho vlastní pohon. Podle toho, jaká paliva do motoru používáme rozdělujeme motory například na parní, zážehové, vznětové …

Rozdělení pohonů

Rozdělení pohonů Klasické Parní
Spalovací zážehové s různými typy paliv Benzín Biopaliva a alkoholy LPG (Liquid Propan Gas) – kapalný ropný plyn = propan-butan CNG (Compressed Natural Gas) – stlačený zemní plyn LNG (Liquid Natural Gas) – kapalný zemní plyn Vodík Spalovací vznětové Spalovací v kombinovaném režimu provozu

Rozdělení pohonů Alternativní
Elektrické s různými typy zdrojů elektrické energie Baterie a akumulátory Solární články Palivové články (vodík) Hybridní Spalovací motor + elektromotor + akumulátor Spalovací motor + elektromotor + setrvačník Elektromotor + setrvačník + akumulátor Plynová turbína + generátor + akumulátor + elektromotor Spalovací motor + setrvačník Vzduchové Nukleární

Historie pohonů automobilů

Parní Historie sahá až do 18. st., kdy byl vynalezen parní stroj (takže první automobily byly poháněny párou – tepelná energie vodní páry je přeměněna na mechanickou). V roce 1769 se konala první zkušební jízda parního stroje francouzského inženýra Cugnota. Jednalo se o vozidlo, které mělo usnadnit práci vojákům při vlečení těžkých děl. Sice vůz dosahoval rychlosti až 4,5 km/h, nicméně pára došla již po 12 minutách. A tak Cugnot musel svůj vůz začít zdokonalovat. Konečná verze měla celkem tři kola – dvě velká vzadu a jedno menší ozubené vpředu. Před menším kolem byl umístěn pěti tunový mosazný válec. V něm se vyráběla pára přímo za jízdy. Přední kolo bylo dále napojeno na páku, pomocí které mohlo být ovládáno. Avšak při veřejném představení došlo k první automobilové nehodě (vůz přestal být ovladatelný a narazil do zdi). Dnes si jej můžeme prohlédnout v Národním technickém muzeu na Rue Saint Martin v Paříži .

Parní Cugnot nebyl jediný, kdo se snažil využít páru k pohonu automobilu. Richard Trevithick v roce 1801 zkonstruoval vůz s primitivní převodovou skříni. Velký úspěch oslavil roku 1873 Francouz Amédée Bollée se svým dvanáctimístným vozem L’Obéissante (=Poslušná). Ten měl kotel vzadu a řízení volantem vpředu. Z českých techniků, kteří se zabývali parním vozem je nejvýznamnější Josef Božek. Roku 1815 jej předvedl v pražské Stromovce. V České republice vyráběly Škodovy závody v Plzni ve 30. letech 20. století nákladní automobily s parním pohonem pod názvem Sentinel. Tyto vozy se běžně používaly ještě v 50. letech.

Trevithickův vůz Bolléeova L’Obéissante Božkův parní vůz Škoda Sentinel, model 1925

Spalovací zážehové První dvoutaktní spalovací motor vynalezl Belgičan Lenoir. Ten pracoval na principu roztahování zápalného plynu. Avšak snad nejznámějšími vynálezci spalovacího motoru se stali Němci Gottlieb Daimler a Karel Benz. Daimlerův automobil uměl dosáhnout rychlosti až 18 km/h. Benzova tříkolka 15 km/h a obsahovala již čtyřtaktní motor s palivem benzínem. Zprvu konkurenti spolu nakonec založili i automobilovou firmu (1926). Poté nastoupily další automobilky, jež začaly vozy s těmito motory vyrábět. V USA to byla např. firma Ford (zakl. Henry Ford). V Anglii Rollse – Royce založena závodníkem Ch. S. Rollsem a F. H. Roycem. Prvním českým závodem byla Tatra (“Nesseldorfer Wagenbaufabrik” - “Kopřivnická vagónka”) se svým Presidentem (1894). Nesmíme ani opomenout firmu Laurin a Klement. Tu koupily roku 1925 Škodovy závody v Plzni.

Spalovací vznětové První vznětový motor poháněný uhelným mourem sestrojil roku 1893 Rudolf Diesel . Až v další fázi se palivem stal petrolej. V roce 1897 už měl Diesel připravený agregát, který mohl jako palivo používat naftu či olej z burských ořechů. Vznětové motory byly příliš velké a těžké, proto se zpočátku používaly díky nízké spotřebě na železnici a na moři. Použití v osobních automobilech se dočkaly až v roce 1936.

První Dieselův vznětový motor, 1893 umístěný v hale Hmotnost několik tun Benzův motor, 1886 zabudovaný ve voze hmotnost přibližně 100 kg

Elektrické Lidé se snažili také vyvinout vozidla poháněna elektrickým proudem, tzv. elektromobily. Úplně první elektromobil sestavil v roce 1828 Štefan Anian Jedlík, spíše se jednalo pouze o elektromotor. Vozidlo v pravém slova smyslu zkonstruovali Nizozemec Sibrandus Stratingh a jeho asistent Christopher Becker. U nás se proslavil stavbou těchto elektrických vozidel Ing. Dr. František Křižík. Jeho elektromobil byl napájen olověným akumulátorem a poháněn stejnosměrným elektromotorem o výkonu 3,6 kW. Toto nebyl Křižíkův jediný model. Za zmínku stojí i třetí Landaulet. Dva elektromotory o výkonu 2,2 kW umístil na zadní kola a zabudoval také benzínový motor pohánějící dynamo => jedná se zároveň o první vůz na hybridní pohon. V Americe byly elektromobily ve velké oblibě (jednoduché ovládání, tichost, komfort), na rozdíl od automobilů se spalovacím motorem, které se startovaly klikou, byly hlučné a složité na údržbu. Zde také zkonstruovali elektromobil na solární pohon – Baker z roku S příchodem Henryho Forda, který zabudoval startér do aut se spalovacím motorem a se sériovou výrobou Fordu ,,T“ byly elektromobily postupně vytlačeny.

Jedlíkův elektromotor , 1828 Stratinghův elektromobil , 1835 Baker electric z roku 1912 se solárními články na střeše Třetí Křižíkův elektromobil , 1895

Zajímavost: Na prvních automobilových závodech konaných roku 1899 v městečku Acheres (nedaleko Paříže) zvítězil belgický závodník Camille Jenatzy s elektromobilem jménem Jamais Contente (= Nikdy spokojená) přezdívaným Doutník. Překonal rychlost 100 km/h.

Pohony dnešních automobilů

Dva základní typy spalovacích motorů zážehový vznětový

Dva základní typy spalovacích motorů Zážehový čtyřtaktní spalovací motor pracuje v kruhovém ději, který se skládá ze 4 fází: Sání Komprese Expanze Výfuk

Dva základní typy spalovacích motorů Zážehový čtyřtaktní spalovací motor 1. Sání Píst se pohybuje z horní úvratě do dolní. Po dosažení horní úvratě se uzavírá výfukový ventil. Při pohybu pístu do dolní úvrati je do válce dopravena nová palivová směs otevřeným sacím ventilem. 2. Komprese Píst se pohybuje z dolní úvratě do horní. Když se píst nachází v dolní úvrati, dochází k uzavření sacího ventilu. Těsně před dosažením horní úvratě dochází k zapálení směsi od svíčky.

Dva základní typy spalovacích motorů Zážehový čtyřtaktní spalovací motor 3. Expanze Píst se pohybuje z horní úvratě do dolní úvratě poháněn tlakem spalin paliva. Píst koná práci, která je převáděna na klikovou hřídel. Těsně předtím, než píst dosáhne dolní úvratě, je otevřen výfukový ventil. 4. Výfuk Píst se pohybuje z dolní úvratě do horní a vytlačuje zplodiny do výfukového potrubí. Krátce před dosažením horní úvratě je otevřen sací ventil, což napomáhá odvodu spalin z válce

Dva základní typy spalovacích motorů Zážehový čtyřtaktní spalovací motor Názorné zobrazení cyklů motoru

Dva základní typy spalovacích motorů Vznětový čtyřtaktní spalovací motor pracuje podobně jako zážehový motor v kruhovém ději, který se skládá ze 4 fází: Sání Komprese Expanze Výfuk Na rozdíl od zážehového motoru je palivo dopravováno do válce pod vysokým tlakem a odděleně od vzduchu.

Dva základní typy spalovacích motorů Vznětový čtyřtaktní spalovací motor 1. Sání Píst se pohybuje směrem dolů do dolní úvrati. Přes sací ventil je nasáván vzduch. 2. Komprese Píst se pohybuje směrem nahoru k horní úvrati. Oba ventily jsou uzavřené. Nasátý vzduch zmenšuje svůj objem, zvětšuje tlak a teplotu. Těsně před horní úvratí je do válce vstříknuto palivo.

Dva základní typy spalovacích motorů Vznětový čtyřtaktní spalovací motor 3. Expanze Oba ventily jsou uzavřené. Směs paliva a vzduchu zapálená samovznícením shoří. V pracovním prostoru válce se prudce zvýší teplota i tlak vzniklých plynů, které expandují a při pohybu pístu směrem dolů konají práci. 4. Výfuk Píst se pohybuje nahoru směrem do horní úvrati.Výfukový ventil je otevřený. Spaliny z pracovního prostoru válce jsou vytlačovány do výfukového potrubí. Výfuk je rozdělen na dvě částí: Výfuk volný následuje ještě před dolní úvratí a Výfuk nucený v důsledku vytlačování spalin pístem.

Dva základní typy spalovacích motorů Vznětový čtyřtaktní spalovací motor Názorné zobrazení cyklů motoru

Spalovací zážehové s různými typy paliv Benzín alkoholy LPG (Liquid Petrol Gas) – kapalný ropný plyn = propan-butan CNG (Compressed Natural Gas) – stlačený zemní plyn a LNG (Liquid Natural Gas) – kapalný zemní plyn Vodík Spalovací vznětové nafta biopaliva Spalovací v kombinovaném režimu provozu

Elektrické s různými typy zdrojů elektrické energie Baterie a akumulátory Solární články Palivové články (vodík) Hybridní Spalovací motor + elektromotor + akumulátor Spalovací motor + elektromotor + setrvačník Elektromotor + setrvačník + akumulátor Plynová turbína + generátor + akumulátor + elektromotor Spalovací motor + setrvačník Vzduchové

Spalovací zážehové - palivo benzín olejovitá bezbarvá kapalina jedná se o směs uhlovodíků (např. toluen, benzen) a dalších chemikálií uvolněných z ropy při frakční destilaci při této destilaci vznikne tzv. panenský benzín, ten svým složením nevyhovuje pro použití v motorech, a proto se musí dále upravovat oktanové číslo – udává kvalitu benzínu (odolnost vůči spalování ve válci, což se projevuje tzv. ,,klapáním“ motoru), poměr dvou látek v benzínu – izooktanu a n–heptanu (druhy uhlovodíku)

Spalovací zážehové - palivo benzín výhody ověřené a známé palivo s vyvinutou technologií výroby hustá síť čerpacích stanic nevýhody znečišťuje životní prostředí (emise do ovzduší) cena je odvislá od těžby ropy zásoby ropy, ze které se benzín vyrábí jsou vyčerpatelné (odhaduje se asi ještě na 50 let)

Spalovací zážehové – palivo alkoholy nejčastěji se používají metanol (CH3OH) a etanol (C2H5OH) výroba: metanol: z fosilních paliv (ropa, zemní plyn) katalytickou hydrogenací oxidu uhelnatého (CO) a vodíku (H2) – syntézou Co a H2 etanol se z rostlin bohatých na cukry a škrob (obiloviny, řepa, brambory, cukrová třtina…) fermentací (kvačením) a následnou destilací etanol je schopen vázat vodu a tudíž působí korozi motoru metanol - toxický

Spalovací zážehové – palivo alkoholy výhody přestavba motoru bez velkých zásahů pokles pevných částic ve spalinách nevýhody etanol může způsobit korozi kovů (váže vodu) zvýšení obsahu oxidu uhlíku ve spalinách metanol - toxický

Spalovací zážehové – palivo LPG (Liquid Petrol Gas) – kapalný ropný plyn = propan-butan vzniká jako vedlejší produkt při těžbě ropy hlavní pozitivum – nízký obsah škodlivin (malý obsah síry, žádné benzenové uhlovodíky a olovo) dále také obsahuje méně uhlíku, což může vést ke snížení produkci CO (oxid uhelnatý) za normálních podmínek – plynná směs, při poměrně malém tlaku zkapalní, avšak zmenší svůj objem (z 1m3 plynu => 4 l kapaliny) není jedovatý, je nedýchatelný (neobsahuje kyslík) je lehčí než voda, těžší než vzduch – drží se při zemi => kvůli bezpečnosti mají vozidla s LPG vjezd do podzemních garáží zakázán automobily na plynový pohon mají téměř stejný výkon, jako na benzín auta s tímto pohonem vyrábí např. automobilka Renault (dvojí palivový systém => provoz na benzín nebo na plyn, přechod z jednoho druhu paliva na druhý pouze stiskem ovladače z palubní desky

Spalovací zážehové – palivo LPG (Liquid Petrol Gas) – kapalný ropný plyn = propan-butan z plynové nádrže do výparníku je plyn vstřikován v kapalném skupenství (pod tlakem 7x105 – 15x105 Pa) , zde dochází k přeměně na skupenství plynné, mění se zde i tlak na 96x103 Pa) výparník je spojen se sacím potrubím v sacím potrubí je namontována ke každému válci vstřikovací tryska, každá z nich je umístěna v blízkosti sacích ventilů ze sacího potrubí se plyn dostane do rozdělovače – zajišťuje rozdělování plynu do válců celý systém je řízen elektronickou řídicí jednotkou při startování je palivem benzín, běhen jízdy lze kdykoli přepnout na plyn pomocí spínače na palubní desce, ta je také vybavena kontrolkami o stavu obou paliv jestliže dojde zásoba plynu, automobil se sám přepne na benzín

Spalovací zážehové – palivo LPG (Liquid Petrol Gas) – kapalný ropný plyn = propan-butan do automobilu nutno umístit tlakovou nádrž: - nádrž válcového tvaru - do zavazadlového prostoru, snižuje jeho užitný prostor nádrž kruhového tvaru (tzv. toroid) - je montován místo rezervního kola (to lze nahradit např. tlakovou soupravou pro opravu unikajících pneumatik)

Spalovací zážehové – palivo LPG (Liquid Petrol Gas) – kapalný ropný plyn = propan-butan výhody automobilů na pohon LPG zvýšení výkonu motoru jednoduchá instalace bez nutnosti většího zásahu do konstrukce motoru levnější provoz z důvodu nižší ceny - přibližně o 50% celkově nižší emise do ovzduší snadný přechod mezi palivy (benzín – LPG) nevýhody automobilů na pohon LPG nádrž snižuje užitný zavazadlový prostor nebo prostor pro rezervní kolo vyšší náklady na přestavbu (návratnost při využívání nad 25000Km jízdy)

Spalovací zážehové – palivo LPG (Liquid Petrol Gas) Výparník s rozdělovačem a potrubím Typy nádrží LPG Motor se zabudovaným zařízením na LPG Ovládací panel zařízení LPG zabudovaný na palubní desce osobního vozidla

Spalovací zážehové – palivo CNG (Compressed Natural Gas) a LNG (Liquid Natural Gas) CNG = stlačený zemní plyn, zpravidla na tlak 2 x107Pa LNG = zkapalněný zemní plyn za teploty -162°C (zmenšení objemu šestkrát) složení: metan (CH4), dusík (N), oxid uhličitý (CO2) lehčí než vzduch zápalná teplota plynů je dvakrát vyšší než benzínu tlakové nádrže vyrobeny z oceli, hliníku nebo kompozitu zařízení pro provoz s CNG nebo LNG je podobné jako zařízení na provoz s LPG , pracuje pouze při jiných provozních tlacích

Spalovací zážehové – palivo CNG (Compressed Natural Gas) a LNG (Liquid Natural Gas) výhody - nižší produkce škodlivin (jako oxidů uhlíku, dusíku, pevných částic…) nižší cena paliva oproti benzínu (dvakrát až třikrát) bezpečnější provoz (díky nižší zápalné teplotě) nevýhody malý počet čerpacích stanic vysoké náklady na přestavbu motoru (činí zhruba Kč) malá dojezdová vzdálenost nádrž snižuje zavazadlový prostor (pouze u přestavovaných vozidel)

Spalovací zážehové – palivo CNG (Compressed Natural Gas) a LNG (Liquid Natural Gas) mezi firmy, které patří k největším výrobcům automobilů na tyto pohony řadíme Volvo a Volkswagen nejnovějším typem uvedeným do prodeje je automobil Volkswagen Golf Variant TGI BlueMotion, který je poháněn čtyřválcovým motorem o výkonu 81 kW a 1, 4 l, pohon je zde CNG, při spotřebě a nemožnosti natankovat palivo přejde systém automaticky na benzínový pohon , cena tohoto automobilu je Kč

Spalovací zážehové – vodík jedná se o plyn, který se nalézá prakticky všude, takže jeho zásoby jsou nevyčerpatelné je nejlehčí prvek a obsahuje pouze jeden elektron v obalu s jedním protonem v jádře ve spalovacím motoru probíhá spalování s přebytkem vzduchu, ten odjímá teplo, čímž klesá teplota plamene nad kritickou mez (nehrozí tak samovznícení) nízká teplota spalování brání vzniku oxidů dusíku (Nox)

Spalovací zážehové – vodík vlastnosti vodíku vysoká výhřevnost nízká hustota široký rozsah hořlavosti nízká iniciační energie malá vzdálenost hašení vysoká teplota samovznícení vysoká rychlost šíření plamene vysoká difuzivita

Spalovací zážehové – vodík Nutné úpravy motoru nutnost vhodného vstřikovacího systému, aby se zabránilo předčasnému zapálení směsi – ideální je motor s přímým vstřikováním systém zapalování musí být upraven a nastaven tak, aby měl dostatečnou energii k zapálení směsi, zejména upři použití chudých směsí, proto by měl být vybaven 2 zapalovacími svíčkami musí být nastaveno přesné časování zapálení směsi v systému vstřikování paliva i v systému zapalování musí být použity materiály, které nereagují s vodíkem nutnost odvětrání klikové skříně, aby se nevznítilo palivo, které prosákne přes těsnící kroužky pístu nutnost samostatných nádrží na skladování vodíku

Spalovací zážehové – vodík Typy nádrží na uskladnění vodíku ve vozidle Vodík lze skladovat 3 způsoby a to v plynné, kapalné a pevné podobě. Tomu odpovídá konstrukce nádrží. vodík v plynné podobě při tlaku 35MPa a energetickém obsahu 3MJ/l nově se vyvíjí nádrže na 75MPa, což ovšem přináší ztrátu energie ve výši ca 15% způsobenou stlačením plynu vodík v kapalné podobě kapalný vodík obsahuje až o 75% více energie než vodík stlačený při 70MPa pro udržení kapalného stavu musí být teplota v nádrži min. -253°C, což vyžaduje dvouplášťovou nádrž s dokonalou izolaci nádrže (např. vakuum)

Spalovací zážehové – vodík Typy nádrží na uskladnění vodíku ve vozidle vodík v pevné podobě uchovává se ve formě hydridů hydridy vodíku na bázi lehkých kovů jsou schopny v sobě absorbovat velké množství vodíku vyrábějí se syntézou plynného vodíku s lehkými kovy (např. hořčík, hliník, vápník, lithium, sodík)

Spalovací zážehové – vodík Typy nádrží na uskladnění vodíku ve vozidle Nádrž na plynný vodík 70MPa z uhlíkových vláken (Honda CRV) Řez nádrží na kapalný vodík (prototyp Linde) Příklad nádrže na pevný vodík v podobě hydridů

Spalovací zážehové – vodík výhody téměř žádné emise do ovzduší (za podmínky použití chudé směsi) obnovitelný zdroj, téměř nevyčerpatelný nevýhody nedostatek čerpacích stanic na vodík nebezpečí při tankování vodíku výroba vodíku je energeticky velice náročná použití chudé směsi má za následek nižší výkon motoru (asi o 15% v porovnání s benzínem) skladování potřebného množství paliva v automobilu je stále v řešení

Spalovací vznětové - nafta směs ropných kapalných uhlovodíků vře při teplotách od °C čirá až nažloutlá hořlavá kapalina vyrábí se z ropy destilací, rafinací a dalšími složitými procesy (jako např. krakováním – tepelný rozklad složitějších uhlovodíků na jednodušší) podstatnou vlastností je, že při nízkých zimních teplotách zamrzá, proto se na trhu setkáme se dvěma druhy motorové nafty – letní a zimní její kvalitu udává cetanové číslo – číslo charakterizující naftu z hlediska její vznětlivosti, čím vyšší je CČ, tím motor lépe startuje, má lepší výkon, tišší a hladší chod a také složení emisních výfukových plynů je mnohem šetrnější k životnímu prostředí. Motor spalující kvalitnější naftu má i nižší spotřebu.

Spalovací vznětové - nafta výhody vznětové motory jsou úspornější než benzínové a mají stabilní točivý moment v celém rozsahu otáček nevýhody vyrábí se z neobnovitelných zdrojů cena je závislí na ceně ropy zatěžuje životní prostředí (do ovzduší CO2, oxidy síry)

Spalovací vznětové – palivo biopaliva (= bionafta) produkt z řepky olejky získaný vylisovaný a vyčištěný olej se dále upravuje esterifikací (reakce, při které dochází ke štěpení molekul oleje na menší za použití alkoholu - matanolu) vzniká tak metylester oleje (mastné kyseliny) , tedy bionafta již čistý rostlinný olej můžeme použít pro pohon v motorech, avšak díky špatným vlastnostem (vysoká viskozita, špatná stabilita, vyšší bod vzplanutí) se upravuje podle výše uvedené reakce existují dva druhy bionafty: bionafta 1. generace (= MEŘO = Metylester Řepkového Oleje, také RME = Rapessed Methyl Ester) = klasická bionafta bionafta 2. generace (neboli směsná nafta) je MEŘO ( zhruba 31%) a motorová nafta

Spalovací vznětové – palivo biopaliva (= bionafta) výhody - není toxická - lépe hoří v motoru - neobsahuje žádné aromatické látky ani síru => nevypouští oxidy síry do ovzduší je mastnější než motorová nafta a tím se snižuje riziko rychlejšího opotřebování motoru pro použití nemusí dojít k přestavbě původního motoru nevýhody nutná výměna palivových filtrů (může dojít k zanechávání nafty a následně ucpání filtrů) množství olejnatých plodin nestačí na výrobu tak velkého množství paliva, aby byla uspokojena poptávka

Čerpací stanice na bionaftu

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie Elektromobil poháněn výhradně elektrickým motorem elektromotor může být přímo součástí kol – bez převodovky elektromotor je umístěn mezi koly a je vybaven jednostupňovou převodovkou obvykle se používá třífázový střídavý elektromotor, stejnosměrné napětí z baterie se převede na střídavé pomocí tzv. střídače elektromotor může být napájen: bateriemi nebo akumulátory solárními články palivovými články

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie Elektromobil Elektromobily vznikají: přebudováním sériových typů automobilů se spalovacím motorem ve specializovaných dílnách – obvykle dosahuje pouze podprůměrných parametrů vybavením elektromotorem vozidla původně navrženého pro provoz se spalovacím motorem přímo u výrobce – dobrá konstrukce, která ovšem vykazuje nedostatky při trvalém provozu návrhem a výrobou vozidla již od počátku koncipovaného jako elektromobil – toto řešení přináší nejlepší parametry vozidla

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie baterie a akumulátory Rozlišujeme několik druhů baterií a akumulátorů, které jsou vhodné pro použití v elektromobilech: NiCd akumulátor Nikl-metal hydridový akumulátor Lithium-ion baterie LiFePO4 akumulátory Olověný akumulátor

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie baterie a akumulátory NiCd akumulátor - druh galvanického článku Výhody: nejsou náchylné na úplné a dlouhodobé vybití dostačující počet dobíjecích cyklů – více než 2000 schopnost dodávat vysoké proudy Nevýhody: menší hustota energie ke hmotnosti (40-60 Wh/kg) nižší účinnost dobíjení (66%) dražší výroba a vyšší cena (oproti olověným) u NiCd baterií se projevuje paměťový efekt rychlé samovybíjení (až 20% / měsíc) nutná ekologická likvidace – toxické pro obsah Cd nižší měrná kapacita v porovnání s NiMH

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie baterie a akumulátory NiMH akumulátor - Nikl-metal hydridový akumulátor je druhem galvanického článku, dnes nejpoužívanější Výhody: cena – NiMH baterie jsou celkem levné rozumně ekologické udržení napětí až do úplného vybití Nevýhody: nižší hustota energie ke hmotnosti (60-80 Wh/kg) nízká účinnost dobíjení (66%) u některých typů rychlé samovybíjení (až 20% / měsíc) proti NiCd akumulátorům menší počet dobíjecích cyklů (přibližně nad 1000) paměťový efekt

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie baterie a akumulátory Lithium-ion baterie (Li-Ion) Výhody: málo toxické velmi vysoká hustota energie (160 Wh/kg) možnost tvarovat baterii dle potřeby nemá paměťový efekt malé samovybíjení vysoké nominální napětí dobrá účinnost dobíjení (80-90%) Nevýhody: nižší hustota energie ke hmotnosti (60-80 Wh/kg) velmi rychlé stárnutí (životnost 2-3 roky, snížení kapacity o 20%/rok při 20°C) snadno exploduje při úplném vybití dojde ke zničení

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie baterie a akumulátory LiFePO4 akumulátory - katoda vyrobena z lithium železo fosfátu Výhody: téměř plochá křivka zatížení vysoký počet dobíjecích cyklů (až 3000) netoxické a bezpečné (neexplodují) nemá paměťový efekt vysoká životnost (3-10 let) vynikající dobíjecí účinnost (95%) levné oproti jiným lithiovým bateriím vyšší hustota energie (až 170 Wh/kg) Nevýhody: nižší hustota energie ke hmotnosti (60-80 Wh/kg) rychlé dobíjení snižuje životnost možnost předčasného selhání při větším množství hlubokých cyklů vybití (pod 33%)

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie Elektromobil napájený akumulátory Příklad šasi elektromobilu napájeného NiMH akumulátory (General Motors)

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie Výrobci elektromobilů napájených akumulátory Tesla Motors General Motors Chevrolet Volkswagen a další

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie Elektromobily napájené akumulátory Tesla Model S Základní parametry: Maximální rychlost 209 km/h Zrychlení z 0 na 100 km/h 4,2 s Maximální výkon motoru 310 kW Kapacita baterie (Li-Ion) 85 kWh Maximální dojezd (při rychlosti 88 km/h) 480 km Garantovaná životnost baterie 8 let

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie Elektromobily napájené akumulátory Tesla Model S Baterie umístěná v podvozku Šasi elektromobilu TESLA S Elektromotor

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie solární články elektromobily na solární články nejsou zatím ve stádiu praktického použití vyrábí se pouze experimentální vozidla současná technologie přeměny sluneční energie na elektrickou poskytuje pouze nízké výkony nevýhodou je nemožnost jízdy v noci nebo za snížené viditelnosti, kdy energie dopadající na solární články nestačí pokrýt spotřebu vozidla

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie solární články nazývané také fotovoltaické články fotovoltaický článek je velkoplošná polovodičová součástka schopná přeměňovat světlo na elektrickou energii využívají citlivost křemíku na světlo účinnost přeměny energie je do 6% výkonová hustota slunečního záření 1000 W·m-2

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie solární články Elektromobily na solární články STELLA – konstrukce studentů z Holandské univerzity Základní parametry: Maximální rychlost 120 km/h Denní dojezd až 600 km Maximální výkon motoru 42 kW Počet cestujících 4 osoby Počet solárních článků 6 Baterie nabitá přes den ze solárních článků umožňuje jízdu i v noci

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie palivové články elektrická energie ve vodíkovém palivovém článku vzniká exotermní elektrochemickou reakcí samotného vodíku s kyslíkem jedná se o chemickou reakci – opal elektrolýzy jako odpad vzniká voda, příp. vodní pára

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie palivové články přímá přeměna na elektrický proud v palivovém článku – na základě elektrochemických reakcí dochází k přeměně vnitřní energie paliva ne energii elektrickou existuje mnoho typů palivových článků, tím nejjednodušším je vodík – kyslík pro přívod vodíku slouží komora na anodě (záporná elektroda) dojde k odchycení elektronu vodíku elektron anodu opouští a putuje do zapojeného elektrického spotřebiče, zde přemění svou energii na záření poté na katodu, zde vytvoří vazbu s vodíkem s protonem=> stabilní atom vodíku na redukční membráně se spojí s atomem kyslíku a vznikne čistá voda

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie palivové články Schéma činnosti vodíkového-kyslíkového palivového článku

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie palivové články Výhody: tichý chod, minimální údržba a obsluha, schopnost snášet i značná přetížení, nízké emise škodlivin, paliva palivových článků lze skladovat (vodík, kyslík) Nevýhody: velké investiční náklady, drahá paliva, nízké stejnosměrné napětí jednoho článku, dlouhá doba potřebná na uvádění do provozu po každém odstavení (může trvat několik minut).

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie Elektromobily na palivové články jediný sériově vyráběný vůz – Hyundai ix35 výrobu připravuje Honda, prototyp Honda FCX Clarity ostatní výrobci pracují na vývoji objevují se experimenty s využitím palivových článků v městské hromadné dopravě (Barcelona, Praha)

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie Elektromobily na palivové články Autobus na palivové články TRIHYBUS Triple Hybrid Hydrogen Bus na vývoji a výrobě se podílí Ústav jaderného výzkumu Řež energii pro elektromotor autobusu zajišťují tři zařízení: vodíkové palivové články Li-ion baterie výkonné kondenzátory (tzv. ultrakapacitory)

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie Elektromobily na palivové články Autobus na palivové články TRIHYBUS Základní parametry: Palivový článek s protonvýměnnou membránou 60 kWe Účinnost článku 35% - 50% Množství paliva (vodíku) při plném natankování 20 kg 1. Baterie Li-Ion s výkonem 10 kW 2. Baterie Li-Ion s výkonem 40 kW Ultrakapacitory s výkonem 1,2 kWh, 200 kW

Elektrické pohony s různými typy zdrojů elektrické energie Elektromobily na palivové články Autobus na palivové články TRIHYBUS Baterie Li-Ion Palivový článek

hybridní pohony automobil y na tyto typy pohonů využívají více než jeden zdroj energie nejčastěji se jedná o kombinaci spalovacího motoru, elektromotoru a akumulátoru elektromotor plní funkci motoru – převádí elektrickou energii na energii mechanickou a také generátoru – mechanická energie je přeměněna zpět na energii elektrickou vůz hospodaří s energií během jízdy dnes se vyvíjí také jiné typy hybridních pohonů: Spalovací motor + elektromotor + setrvačník Elektromotor + setrvačník + akumulátor Plynová turbína + generátor + akumulátor + elektromotor Spalovací motor + setrvačník

hybridní pohony Hybridní pohony v kombinaci spalovacího motoru, elektromotoru a akumulátoru první sériově vyráběné vozy na tento typ pohonu byly Toyota Prius (od roku 1997) a Honda Insight Honda – dva typy – Honda Insight I (z roku 1999, pouze v USA, Kanadě a Japonsku) a Honda Insight II (poprvé v roce 2008 v Paříži, poté v roce 2009 v Los Angeles), je nejlevnějším vozidlem na hybridní pohon motor benzínový o výkonu65 kW a elektrický motor o výkonu 10 kW

hybridní pohony Hybridní pohony v kombinaci spalovacího motoru, elektromotoru a akumulátoru Rozlišujeme tyto základní typy hybridního pohonu v kombinaci spalovacího motoru, elektromotoru a akumulátoru: Sériové uspořádání Paralelní uspořádání Kombinované uspořádání

hybridní pohony Hybridní pohony v kombinaci spalovacího motoru, elektromotoru a akumulátoru Sériové uspořádání spalovací motor pohání elektrický generátor spalovací motor není mechanicky propojen s koly kola pohání pouze elektrický motor používá se zejména u lokomotiv výhodou je možnost rekuperačního brzdění (s vracením energie do akumulátoru) a nastavení optimálního pracovního bodu spalovacího motoru, který pracuje při optimálních otáčkách nevýhodou jsou vysoké ztráty vznikající při přeměnách energie v elektrických strojích

hybridní pohony Hybridní pohony v kombinaci spalovacího motoru, elektromotoru a akumulátoru Paralelní uspořádání paralelní pohon je tvořen klasickým přenosem výkonu spalovací motor je mechanicky propojen s koly elektromotor je rovněž mechanicky propojen s koly při jízdě se energie rozděluje na pohon a dobíjení akumulátoru výhodou je, že elektromotor může při brzdění pracovat v generátorovém režimu a rekuperovat (vracet) energii do akumulátoru samotný přenos výkonu má vyšší účinnost než sériový pohon

hybridní pohony Hybridní pohony v kombinaci spalovacího motoru, elektromotoru a akumulátoru Kombinované uspořádání využívá se v sériově vyráběných vozech spalovací motor je mechanicky propojen s koly spojkou elektromotor je spojen s koly trvale generátor je mezi elektromotorem a spalovacím motorem při potřebě nízkého výkonu (obvykle při malých rychlostech se využívá pouze elektromotor, spalovací motor se nastartuje automaticky při potřebě vyššího výkonu)

hybridní pohony Hybridní pohony v kombinaci spalovacího motoru, elektromotoru a akumulátoru Honda Insight I Honda Insight II

hybridní pohony Hybridní pohony v kombinaci spalovacího motoru, elektromotoru a akumulátoru Toyota Prius Základní parametry: Spotřeba paliva kombinovaná 3,9 l/100 km Emise CO2 Kombinované 89 g/km Maximální výkon spalovacího motoru 73 kW Maximální výkon elektromotoru 60 kW Kapacita akumulátoru 6,5 Ah Napětí akumulátoru (28 článků Nickel-Metal ) 201,6 V Hybridní motor 1.8l Hybrid Synergy Drive

Auta budoucnosti

Auta budoucnosti auta na nukleární pohon automobily na močovinu

Auta budoucnosti auta na nukleární pohon
koncept již z roku 1958 – Ford Nucleon automobil vybavený malým zapouzdřeným jaderným reaktorem princip podobný jako v jaderné elektrárně, tedy: malá parní turbína elektrický generátor pohon na elektromotor nyní společnost Laser Power Systems pracuje na jaderném reaktoru palivo Thorium – lehce radioaktivní těžký kov funkční prototyp je plánován do roku 2016 kompletní nukleární pohon automobilu (malá jaderná elektrárna) bude mít hmotnost 220 kg

Auta budoucnosti auta na nukleární pohon koncept Ford Nucleon - maketa

Auta budoucnosti automobily na močovinu
principem je vyrobit z močoviny vodík a ten použít již známými způsoby (Univerzita OHIO) moč (NH2)2CO z moči se uvolní vodík pomocí elektrolytického katalyzátoru prototyp palivového článku má výkon 500mW energie potřebná pro výrobu vodíku z moči je nižší než je tomu u doposud známých způsobů přímou výrobou vodíku z moči v palivovém článku se vyřeší problémy se skladováním vodíku

Zdroje Text http://cs.wikipedia.org/wiki/Automobil

Zdroje Obrázky

Auta na různé typy pohonů

Podobné prezentace

Prezentace na téma: "Auta na různé typy pohonů"— Transkript prezentace:

Podobné prezentace

O projektu

Kontaktní formulář

Přihlásit se

Přihlásit se přes sociální síť:

Auta na různé typy pohonů

Podobné prezentace

Prezentace na téma: "Auta na různé typy pohonů"— Transkript prezentace:

Podobné prezentace

O projektu

Kontaktní formulář