Alternativní paliva automobilů Mgr. Milena Marešová Praha 2006

Proč alternativní paliva? automobilová doprava spotřebuje obrovské množství ropy - palivo do motorových vozidel omezené světové zásoby ropy těžba ropy v řadě  politicky nestabilních zemí mimo Evropu zásoby ropy v Evropské unii (těžba v Severním moři) se při neustále se zvyšující spotřebě ropy odhadují na 2O až 3O let

Proč alternativní paliva? očekávaný útlum těžby ropy po roce 2020 povede ke snižování spotřeby motorových paliv vyráběných z ropy a naopak k přechodu na alternativní motorová paliva snížení závislosti členských zemí EU na dovozu ropy - podpora rozvoje alternativních pohonů automobilů zaváděním alternativních paliv v automobilové dopravě chce Evropská unie snížit emise skleníkových plynů evropská unie počítá s 20 až 30% podílem alternativních paliv v dopravě do roku 2020

Co jsou alternativní paliva? Náhrady za automobilový benzín a motorovou naftu a jsou mezi ně řazena: biopaliva zemní plyn – stlačený (CNG - Compressed Naural Gas) - zkapalněný zemní plyn (LNG – Liguifield Natural Gas) vodík elektrická energie další vyvíjená paliva

Základní charakteristika biopaliv: 1.Biopaliva: Vyrábějí se z biomasy (hmota organického původu vznikající při fotosyntéze), která může být zpracována na palivo několika způsoby jako: a)Rostlinné oleje b)Bioetanol

Základní charakteristika biopaliv: a)Rostlinné oleje: (řepka, slunečnice, sója apod.) mohou být přeměněny na náhradu nafty, která může být užívána ve směsi s klasickou naftou nebo přímo jako čistá bionafta b)Bioetanol: (cukrová řepa, obilí a další rostliny) mohou se fermentací přeměnit na alkohol, který lze použít: jako příměs do benzínu, v čisté formě jako motorové palivo, jako součást benzínu ve formě aditiva ETBE (etyltercbutyléter)

Výhody biopaliv: vyrábějí se z obnovitelných surovin (rostlin) jsou biologicky odbouratelné (rozložitelné v přírodě) rostliny během růstu spotřebovávají CO2 a tím snižují množství tohoto skleníkového plynu šetří vyčerpatelné zásoby fosilních paliv při jejich spalování vzniká méně škodlivin (např. SO2 ) pro jejich výrobu je používán i komunální odpad, dřevo a jeho odpad, plynné odpady z čistíren odpadních vod, exkrementy užitkových zvířat, sláma nebo různé jiné zbytky zemědělské produkce

Nevýhody biopaliv: potřeba velké plochy zemědělské půdy k pěstování rostlin pro výrobu biopaliv (např. řepky olejné) ekonomická náročnost např. při čištění bioplynu vysoká spotřební daň u bioetanu

Základní charakteristika zemního plynu: 2. Zemní plyn: zemní plyn je primárně složen z metanu CH4 a může tak být užíván jako motorové palivo v klasických benzínových motorech pro využívání zemního plynu ve vozidlech je zapotřebí speciální zásobník plynu a vstřikovací systém na zemní plyn tedy lze přestavovat existující benzínová vozidla (již se vyrábějí speciálně vozidla s pohonem na zemní plyn) zemní plyn má velký potenciál pro využití jako motorové palivo

Výhody zemního plynu: je relativně levný má vysoké oktanové číslo jde o čisté palivo nemá problémy se současnými ani budoucími emisními limity pravděpodobné světové zásoby zemního plynu mají životnost 140 až 160 let zemní plyn je díky svým vlastnostem méně nebezpečný než benzín nebo LPG (je lehčí než vzduch, má úzký interval zápalnosti a vysokou zápalnou teplotu) riziko vzniku výbušné směsi (metan – vzduch) je minimální díky speciální konstrukci

Výhody zemního plynu: cena vozidla s pohonem klasickým a na zemní plyn je srovnatelná plynový pohon je především výhodný u autobusů MHD, u vozidel zajišťujících zásobování a svoz domovního odpadu a u taxislužby vozidla na zemní plyn produkují výrazně méně škodlivin (oxidů dusíku NOx, oxidu uhelnatého CO, oxidu uhličitého CO2, a pevných částic PM) než vozidla s klasickým pohonem vyprodukuje se méně zdravotně a ekologicky rizikových uhlovodíků (aromátů včetně benzenu a nenasycených uhlovodíků)

Výhody zemního plynu: emise pro tvorbu fotooxidačního smogu a přízemního ozónu při spalování zemního plynu jsou jednoznačně přijatelnější než u benzínu významně je redukována i produkce emisí těkavých aldehydů a karcinogenních polyaromatických uhlovodíků

Nevýhody zemního plynu: nutnost změny vozového parku potřeba speciálních plnicích stanic, které je nutné vybudovat

Základní charakteristika vodíku: vodík je v současnosti předmětem intenzivního výzkumu jako potenciální palivo pro motorová vozidla (vodík sám však není zdrojem energie, ale jejím nosičem) možnosti využití vodíku v dopravě jsou v podstatě dvě: 1/ spalování vodíku v klasických motorech (stlačený nebo zkapalněný vodík se zde spaluje obdobně jako běžné pohonné hmoty) 2/ využití vodíku v palivových článcích

Výhody vodíku: výhodou užití vodíku jako paliva je bezpečnost zásobování nulová tvorba skleníkových plynů

Nevýhody vodíku: velmi vysoké výrobní náklady principielně odlišná vozidla, která jsou teprve ve stadiu vývoje a zatím příliš nákladná nutnost vybudování sítě čerpacích stanic a distribučního systému je-li vodík vyráběn pomocí elektřiny (např. vyráběné z uhlí) zvýší se sice bezpečnost zásobování, ale výrazně se zvýší emise CO2 je-li vodík vyráběn pomocí elektřiny z nefosilních zdrojů (nukleární nebo obnovitelné), zvýší se bezpečnost zásobování a sníží emise CO2, ale přidávají se další vlivy tohoto způsobu výroby elektřiny (nedořešení uložení jaderného odpadu, omezení obnovitelných zdrojů apod.)

Základní charakteristika elektrické energie: 4. Elektrická energie a hybridní motory: Elektrická energie, používaná k pohonu elektromobilů je soustřeďovaná v autobaterii, jejíž kvalita limituje použitelnost vozidla – dojezd, rychlost, hmotnost apod. Elektrická energie se získává z rozvodné sítě, do které je dodávána ze zdrojů: Tepelných Jaderných Vodních Slunečních Větrných Geotermálních aj.

Výhody elektrické energie: menší hlučnost během provozu motorového vozidla během provozu nevznikají žádné zplodiny nemusí se používat převodovky

Nevýhody elektrické energie: problémem je výroba a skladování (akumulace) elektrické energie další nevýhodou je pomalé nabíjení baterií přetrvávající nezájem ze strany zákazníků nedostatečný výkon a malý dojezd těchto vozidel vozidla s dostatečným výkonem a dojezdem jsou násobně dražší než srovnatelná vozidla se spalovacím motorem potřeba velkého prostoru pro akumulátory hmotnost akumulátoru snižuje užitečnou hmotnost vozidla

Základní charakteristika: 5. Další vyvíjená paliva: Metanol – získáván ze zemního plynu, uhlí, dřeva nebo komunálního odpadu, - běžně použitelný v benzinovém motoru Dimetyleter – získáván ze zemního plynu - náhrada nafty Nafta - vyráběná ze zemního plynu (GTL) nebo biomasy (BTL) Étery – kombinace ropného nasyceného uhlovodíku s alkoholem Solární energie Auto na vzduch

OTÁZKY PRO STUDENTY 1. Co jsou alternativní paliva? 2. Proč je dobré používat alternativní paliva? 3. Z čeho se vyrábějí biopaliva? 4. Jaké jsou výhody používání biopaliv? 5. Které z alternativních paliv jsou v současnosti nejvíce používány a proč?

Alternativní paliva automobilů KONEC

Pohon na plyn

Vodíkový pohon

Elektrická energie

Hybridní pohon Popis obrázku Hnací jednotka

Základní komponenty Toyota Hybrid Synergy Drive® Hybridní pohon Základní komponenty Toyota Hybrid Synergy Drive® Systémový diagram: Generator HV Battery 12V Motor HV Battery MG1 Rozdělovač hnací síly (planetové soukolí) Inverter Engine Inv System diagram. Power split device Electric motor Generator Differential gear unit are all integrated in the Hybrid transaxle. Additional info: Power split device is the”hart” of the system. It distributes the different types of power. PS MG2 Diferenciál Gear Unit Motor

Rozdělovač hnací síly (planetové soukolí) Hybridní pohon Motor (MG2) Generator (MG1) MG2 The Power Split Device is the “heart” of the system. The electric motor (together with the wheels) and the generator are mechanically joined via a planetary gear unit (Power split device) The Power Split Device divides the power output of the engine into the motive force directed to the drive wheels and the drive force to the generator (MG1) for generating electricity. MG1 Engine Rozdělovač hnací síly (planetové soukolí)

Solární energie Nevyčerpatelný zdroj energie, nemá žádné negativní dopady na životní prostředí. Ročně dopadá na 1 m2 800 - 1250kWh solární energie. Doba slunečního svitu v našich podmínkách je 1400 - 1800h/rok. Sluneční energie se přeměňuje na elektrickou fotovoltaickými články k přímé spotřebě nebo uložení v akumulátoru.

Auto na vzduch Sen se stal realitou a bývalý konstruktér motorů aut Formule 1, Francouz Guy Negre, představil svůj projekt auta na stlačený vzduch s názvem e.Vehicle. Technická data: váha auta 700 kg, motoru 35 kg. dojezd asi 200 km. nejvyšší rychlost 130 km/h. Spotřeba tohoto vozu vyjde na 0,18 Kč/km!

Další druhy pohonů Jaderný Alkohol