Alternativy spalovacích motorů
Odzvonilo již zážehovým a vznětovým motorům? Co přinese další vývoj v této sféře? Zřejmě již nic převratného. Ačkoli téměř každým rokem přicházejí automobilky se stále lepšími a dokonalejšími spalovacími motory, budoucnost leží jinde. Na tzv. hybridních pohonech. Nebo chcete-li na motorech které jezdí na cokoli jiného, jen ne na klasické pohonné hmoty. V době, kdy se už začalo myslet více na ekologii v důsledku ohřívání naší modré planety díky skleníkovým plynům, způsobených právě činností automobilů, přišel nevyhnutelný krok vyměnit klasické spalovací motory. Již v dnešní době existuje spousta možných řešení. Pravda, značné procento jich funguje pouze v laboratorních podmínkách, či v teoretické rovině. Za všechny uveďme například motor, který přeměňuje vodu na vodík, takže na hodinu ježdění spotřebuje toto vozítko pouhý litr vody. Dále existují automobily na solární pohon, kde je ale (zatím) problém v malém výkonu a obrovské finanční i technické náročnosti. Pozornost si určitě zaslouží i atomový pohon, jehož nevýhody jsou ale jasné. Nejčastěji se ovšem mluví o pohonu vodíkovém a plynovém.. Ve vodíku a v různých druzích plynů spočívá nejbližší budoucnost alternativních paliv. V dnešní době, jak po světě, tak i v České republice, můžeme již tyto vozy vídat. Jaká alternativa je nejlepšíCNG (Compressed Natural Gas) neboli stlačený zemní plynZemní plyn, shodují se automobiloví odborníci, je palivem blízké budoucnosti. Důvody jsou jasné: nižší cena, dostupnost, bezpečnost a ekologičnost. Není divu, že všichni významní automobiloví výrobci zařazují modely na CNG do své nabídky. Po zeměkouli již jezdí na 3 miliony takto upravených vozů v 60 zemích světa. V současnosti jsou stále více k vidění i v českých městech autobusy na tento pohon. Radní ve velkých městech pochopili, že je lepší investovat do dražších motorů na tento pohon, než neustále kupovat stále dražší a dražší naftu a mít města plná smogu a zplodin. Průměrná cena CNG za kg se pohybuje kolem 22,- Kč, takže v konečném důsledku se ušetří polovina nákladů za pohonnou hmotu. Hodnota vypouštěných škodlivin je také o téměř polovinu menší. Další neméně důležitou výhodou je doprava CNG do plnících stanic. Provádí se plynovody, takže odpadá silniční doprava cisternami.
Ovšem nic není tak jednoznačné. I tato zatím nejslibnější náhrada spalovacích motorů má svá mínus. Velkým problémem je řídká síť plnicích stanic. V současnosti je na 15 takových „čerpaček“ v ČR a slouží převážně na městskou hromadnou dopravu. Další nevýhoda je pořizovací cena a vyšší cena přestavby z benzinového motoru. Rovněž se jedná o snížený výkon (cca o 5 – 10% ) a menší dojezd na plnou nádrž. Jedná se přibližně od 200 do 250 km, což ve srovnání s dojezdy u například benzínových motorů představuje o zhruba 400 km méně.
Výhody a nevýhody jsou zřejmé. Pro konzervativní řidiče, kteří nedají dopustit na svůj výkonný dvoulitrový benzínový motor, sportovnější jízdu, a pokud je až tak netrápí vyšší náklady a ekologičnost, je benzinový motor předností. Ovšem pro motoristy, kterým není volná budoucnost naší matičky Země, chtějí ušetřit až polovinu provozních nákladů a auto berou jako dopravní prostředek a ne jako životní styl, je CNG, potažmo LPG(viz níže) jasnou volbou. LPG(Liquid petroleum gas) Jedná se o směs zkapalněných uhlovodíkových plynů, neboli Propan-butan. Jde o nejrozšířenější alternativní pohon, na který se jezdí již několik desetiletí. Je odzkoušený a u mnohých českých řidičů „šetřílků“ velmi oblíbený. Kromě menších nevýhod, jako je například nutnost každých deset let měnit plynovou nádobu, každé tři roky jezdit na revize, častější výměna zážehových svíček a zákaz parkování v podzemních, nadzemních a společných garáží přináší LPG nevýhody podobných jako u CNG. Takže se opět jedná o zmenšení výkonu o 5 – 10 %, menší dojezd (který je však možné prodloužit použitím benzínu, obě dvě paliva zůstávají totiž funkční) a zvětšením spotřeby cca o 10%. Asi největší nevýhodu představují pořizovací náklady na přestavbu automobilu. Cena přestavby se pohybuje u karburátorových motorů na úrovni cca 10 000 Kč, u systému jednobodového vstřikování do 20 000 Kč a motory s vícebodovým vstřikováním (MPI), to už se pohybuje přibližně od 35 000 Kč až do 80 000 Kč. Dalším nepříjemným mínusem je bezesporu zmenšení zavazadlového prostoru o plynovou nádobu. Tento nešvar se ale dá řešit zabudováním plynové nádoby do prostoru na rezervní kolo. Spousta lidí si myslí že LPG je nebezpečná a výbušná látka. Je to ale zažitý omyl. Plynové nádoby mají několik ventilů, které v případě nehody sníží tlak, aby nedošlo k výbuchu či vzplanutí. Dá se říci že LPG je bezpečnější látkou než benzin. Výhody jsou podobné jako u CNG, takže pro rekapitulaci, o přibližně polovinu levnější náklady za pohonné hmoty ( při aktuální průměrné ceně 32,50 Kč za litr Naturalu a 17 Kč za litr LPG), nižší emisní škodliviny výfukových plynů a oproti CNG je to větší časový interval při výměně motorového oleje, tišší chod motoru a zvýšení stability vozidla (u vozidel s motorem vpředu). Pro sváteční motoristy a zahrádkáře se přestavba benzínového pohonu na LPG nevyplatí. Ovšem pro živnostníky, menší autodopravce, či motoristy, kteří najedou v průměru 1000 km měsíčně je finanční výhoda nesporná. Pokud člověk přemýšlí o výměně benzinového spalování za LPG, doporučuje se zvážit možnost koupit již takto přestavěný vůz. Pro ilustraci například u deset let staré Felície, se cena přestavby pohybuje kolem 14 000 Kč. Ovšem cena v autobazaru ojeté, deset let staré Felície na LPG a na benzin je cena téměř stejná.
Takže pro ekologicky a ekonomicky smýšlející motoristy je pohon na LPG ještě jasnější volbou než u CNG. Navíc síť LPG čerpadel činí cca 700 stanic v ČR, kdežto CNG stanic je pouhých 15. Poslední věcí, která může trochu odrazovat, je ta, že propan-butan je výrobek z ropy. Takže LPG neřeší bohužel dlouhodobě alternativní pohon za ropu. CNG má v tomto ohledu výhodu, protože nalezišť zemního plynu je ve více zemích než nalezišť ropy a světové zásoby zemního plynu jsou mnohokrát vyšší.
Plynů je mnohem víceLPG a CNG jsou nejrozšířenějšími plyny v dopravě. Existují ale i méně rozšířené plyny, které ale v budoucnu, pokud se odstraní některé velké nevýhody, mohou hrát velkou roli. V dnešní době jsou ale málo rozšířené a v ČR se prakticky vůbec nevyskytují. Takže pouze ve zkratce: LNG (Liquefied Natural Gas) neboli zkapalněný zemní plyn. Výhody tohoto pohonu oproti LPG a CNG jsou hlavně větší stlačitelnost. Takže do nádoby se vejde mnohem více plynu a od tohoto se také odvijí delší dojezd na jedno naplnění. Dále je to velice čisté palivo s minimem škodlivých látek. Oproti benzínu vyšší zápalná teplota, takže tím pádem vyšší bezpečnost.
Nevýhody jsou ale neméně progresivní. Uchovávání za velmi nízkých teplot, takže problém s chlazením když vozidlo je v nečinnosti. Dále se jedná o odpařování z nádrže při delší odstávce vozidla. Jedná se o větší nebezpečnost při plnění nádrže a složitější a nákladnější technologie při uchovávání, přepravě a výrobě LNG.
V dopravě se bioplynem rozumí palivo vzniklé biologickými procesy z organických hmot, které je pro účely pohonu motorových vozidel zbaveno nežádoucích příměsí, zejména oxidu uhličitého a sirovodíku, tak aby odpovídalo požadavkům na zemní plyn. Ovšem, jsou malé zásoby této látky, výrobních míst je málo a jsou odlišně umístěny od místa potřeby. Výhody jsou podobné jako u jiných plynů. V dnešní době jezdí vozidla na bioplyn pouze ve Švédsku, Švýcarsku, Francii a Islandu.
Obojí jsou alternativní paliva, běžně získávaná ze zemního plynu. Metanol může být užíván v benzinových motorech, DME jako náhrada nafty.
Metanol nabízí několik výhod v porovnání se zemním plynem, zejména proto, že se jedná o kapalinu (menší objem nádrže). Ovšem na druhou stranu vysoká toxicita je příčinou menšího zájmu o toto alternativní palivo.
DME má fyzikální vlastnosti obdobné jako LPG. Při pokojové teplotě je v plynné fázi, tlakem několika atmosfér zkapalňuje. Jako palivo pro naftové motory nabízí vyšší efektivnost než paliva pro benzínové motory, tato výhoda je kompenzována ztrátou energie při přeměně ze zemního plynu.
Bionafta (FAME - fatty acid methyl ester)Je ekologické palivo pro vznětové motory na bázi metylesterů nenasycených mastných kyselin rostlinného původu. Vyrábí se rafinačním procesem zvaným transesterifikace. Může být používána jako palivo bez jakékoliv úpravy v motoru (dieselu). Význam a spotřeba bionafty v Evropské unii neustálé stoupá. V dnešní době musí výrobci povinně přimíchat 5 % bionafty do nafty vyrobené z ropy. Mezi základní výhody patří to, že při spalovacím procesu lépe shoří, a tím výrazně snižuje kouřivost naftového motoru, emise polétavého prachu, síry, oxidu uhličitého, aromatických látek a uhlovodíků vůbec. Čistá bionafta není toxická, je biologicky odbouratelná a neobsahuje žádné aromatické látky ani síru. Bionafta nezpůsobuje ve vodě mikrobiologické zatížení až do koncentrace 10 mg/l a je pro ryby neškodná. Testy na Univerzitě v Idaho prokázaly, že ve vodním roztoku je po 28 dnech degradováno 95 % bionafty oproti pouhým 40 % motorové nafty. Hlavní výhodou je že je vyráběna z obnovitelných zdrojů.
Bionafta má vysokou mazací schopnost (je mastnější než motorová nafta), a tím snižuje opotřebení motoru a prodlužuje životnost vstřikovacích jednotek. Mazací schopnost nafty je zvláště důležitá pro rotační vstřikovací čerpadla, kde jsou veškeré jeho pohyblivé části mazány naftou a ne mazacím olejem. Nevyžaduje žádné zvláštní podmínky pro uskladnění. Lze ji skladovat ve stejných zásobnících jako motorovou naftu, kromě betonových zásobníků. Jednou z hlavních nevýhod je energetická náročnost celého výrobního procesu. Nejdražší surovina je olej. Bionafta je silnější rozpouštědlo než standardní nafta, a tak rozrušuje usazeniny v palivovém potrubí, čímž se mohou ucpat vstřikovací ventily. Z tohoto důvodu výrobci aut doporučují vyměnit palivový filtr několik měsíců po přechodu na spalování bionafty. Při vyšším poměru smíchání s motorovou naftou může bionafta poškodit přírodní kaučuk a materiály z polyuretanové pěny. Další nevýhodou je, že při kontaktu s větším množstvím vody vznikají z bionafty mastné kyseliny, které mohou způsobit korozi palivového systému.
Hybridní pohonyJedná se o takové pohony, které kombinují benzinový pohon s elektromotorem. Jsou možnou alternativní technologií pro blízkou budoucnost. Zachovávají výhody benzinových (naftových) motorů a elektromobilů a zároveň potlačují jejich nevýhody.
Hybridní vozidlo má 2 motory, spalovací a elektromotor. V závislosti na okolnostech jízdy (akcelerace, nabití) automobil využívá nejvýhodnější režim. Protože dochází k průběžnému dobíjení baterií v průběhu jízdy, baterie mohou být menší (a levnější) než u klasických elektromobilů. Dva motory a další technická vylepšení zvyšují cenu a váhu vozidla.
Na trhu je k dispozici již několik modelů hybridních automobilů.
Asi nejúspěšnějším a prvním hybridem u nás, kterých se doposud prodalo na 1 400 kusů, je Toyota Prius. Japonský vůz překročil již milionovou hranici prodaných vozů po celém světě a nejvíc jich jezdí v USA, Japonsku a na západě Evropy. Pořizovací cena toho vozu, který může jezdit jak na benzinový pohon, tak na elektromotor, je v ČR cca 650 000 ,- Kč. Do budoucna se počítá s výrobou Priusů na solární pohon, či na bateriové články Li-Ion. Neboli baterie, které máme například v mobilních telefonech. Toyota udělala první a významný krok v zavádění hybridních pohonů. Již jí následuje automobilka Honda, Porsche, či BMW. Na rozdíl od Priusu se ale jejich modely teprve chystají do provozu, nebo jezdí jen v omezených počtech či zemích.
Nesnadný úkol pro elektromotoryKomerčně jsou nabízeny již řadu let, ale nesetkaly se až s tak velkým zájmem zákazníků. Velikost baterií, jejich pomalé nabíjení a nákladné obměňování každé tři roky, malý výkon, omezený dojezd a vyšší pořizovací cena, jsou bohužel jasné a obtížně překousnutelné argumenty. Očekávání převratného rozvoje technologie baterií, nezbytného pro širší rozšíření elektromobilů, se zatím nenaplňuje. Elektromobily mají stále svůj význam v dopravě na krátké vzdálenosti, kde jsou nulové emise a bezhlučnost rozhodující. Takže můžeme tyto vozítka vidět spíše ve velkých skladech (různé ještěrky, malé náklaďáčky), v obchodních domech jako vozítka čistící podlahu či v letištních halách na přepravu kufrů. Samozřejmě, že i nějaká ta naše ratolest má motorku či autíčko na elektromotor. Bohužel, tyto menší pracanti jsou mnohem více rozšířenější než klasické automobily.
Jak bylo již zmíněno výše, největším průkopníkem je stále Toyota se svým Priusem. Jedna firma z USA zabývající se právě elektromotory v dopravě vyrobila prototyp na základě právě tohoto japonského vozu, který přeměňuje sluneční energii na energii pohybovou. Vývoj je stále v plenkách a po přečtení následujících řádků vyloudí spíše úsměv ve tváři čtenáře, ale tyto malé krůčky jednou povedou k velkým skokům.
Toyota Prius se solárními panely umístěnými na střeše je kombinací benzínového motoru a právě této energie. Vyvine výkon 200 – 300W a dodá potřebnou energii až na 32 km cesty. Ovšem pokud se obloha zatáhne, či se majitel tohoto ekologického vozítka rozhodne vyjet se svým miláčkem v noci, má smůlu. Bude muset přepnout na klasický benzinový pohon. Kdepak, v solární energii (zatím) slibná budoucnost neleží.
Češi nejsou v ničem pozadu
České řešení uložení bateriových článků ve Škodě (Favorit) Eltra 151L je oproti japonskému "nástupci" rozumnější. Elektormotor byl schován pod bateriemi. Slibně rozjetý vývoj českých alternativních pohonů skončil kvůli "vyššímu zájmu".
Ačkoli benzinové vozy Škody Favorit příliš úspěchu v Západní Evropě nezaznamenaly, jejich dvojník s elektromotorem se vyvážel až do Kanady! V závodě Škody Plzeň Škoda ELCAR v Ejpovicích u Plzně se vyráběl automobil s označením Škoda Elcar 151L (existovaly verze Skoda Elcar 151L a Skoda Elcar 151 Pickup) a jeden švýcarský podnikatel si dokonce v roce 1993 objednal rovných 1000 kusů, ovšem kvůli začlenění Škody Auto pod křídla VW Group se jich nikdy nedočkal. Volkswagen vyráběl své elektromobily, například VW Golf třetí řady, takže zájem, aby těmto vozům konkuroval český „Favouš“ byl nulový.
Škoda rovněž vyrobila několik elektromobilů Favorit pro Českou Poštu a nemalé množství pro, v té době začínající, podnikatele. Bohužel, tyto vozy se příliš neuchytily a tak skončily v propadlišti dějin, jako mnoho podobných projektů. Pozoruhodný je i funkční prototyp zkráceného favorita, který byl později označen jako "Shortcut" - jak dopadl poslední dochovaný vůz je patrné z fotografie. A to hlavně spolehlivostí a jednoduchou a pevnou konstrukcí. Později škoda začala vyvýjet systémy na CNG, ale v poslední době se vrátila k elektropohonu, když dostala za úkol implementovat hybridní system od VW Twin-Drive, který byl již oficiálně představen na cca 20 kusech vozidla Golf 5 a jezdí zkušebne v Berline.
Velké naděje se vkládají do vodíkuV současné době se zdá jako nejperspektivnější právě vodík. Výhody jsou u tohoto pohonu patrné- nevznikají žádné emise, jen čistá vodní pára. Palivem je v konečném důsledku voda, která obstarává energii do palivových článků, takže náklady na pohonné hmoty jsou minimální.
Jak jsme si už v tomto článku zvykli, teď přijdou na řadu zase mínusy, které jsou pro změnu jak vystřiženy z nepovedeného hororu. Vodík se volně v přírodě nevyskytuje, takže se musí vyrobit. Je krásné, že se vyrábí pouze z vody za přispění elektrolýzy, ovšem jeho výroba je energeticky velmi náročná. Vyrobit takové vozidlo přijde na šestkrát tolik co jeho benzinový bratr. Přesto se automobilky celého světa rvou o to, komu se podaří výrazně výrobu zlevnit. Komu se to povede, stane se tak nekorunovaným vodíkovým králem a jeho vozidla budou cestovat po světě jako první.
Protože bez praktického vyzkoušení by žádný vývoj prováděn být nemohl, ve Španělském hlavním městě Madridu se už můžete svést autobusy poháněné právě vodíkovými články. V dalších městech Japonska, Číny, městech západní Evropy, USA a Ruska se zavedením těchto autobusů počítají do blízké budoucnosti.
Ovšem naši západní sousedé Němci jsou o pořádný krok ve předu. Na letišti v Mnichově zkoušejí zajímavý experiment. Za velké finanční dotace bavorské vlády a sjednocením hned 11 firem uvedli do provozu stanici na čerpání vodíku. Ta slouží zejména autobusům, které dopravují cestující po letišti, zdvihacím vozíkům a vozítkům pro kufry cestujících. Vodík se vyrábí přímo na místě.
A jak to vlastně celé funguje? Chemicky mírně upravená voda se za pomoci elektrické energie elekrolyticky rozkládá na vodík a kyslík. Vzniklý vodík se v plynném stavu čistí, stlačuje a uskladňuje. Celý experiment na mnichovském letišti má hned několik úkolů. Především prokázat bezpečné využití vodíku jako pohonu pro motorová vozidla, určit ekonomické parametry a předvést celý okruh od výroby přes distribuci až po tankování a spotřebu.
Opět se mluví o nebezpečnosti vodíku. Je pravda, že při smíchání se vzduchem vytvoří velmi zápalnou směs. Ovšem vozidla na letišti v Mnichově jsou vybavena systémem, který neustále hlídá koncentraci této směsi a v případě překročení limitů odpojí soustavu a žádné nebezpečí nehrozí. Znovu jako například u LPG platí, že vodík je stejně nebezpečný jako benzín, ačkoliv si to spousta lidí neuvědomuje.
Pokud má mít vodíkový pohon slibnou budoucnost, musí chytří pánové v bílých pláštích vyřešit celou řadu problémů. Kromě razantního snížení výrobních nákladů je potřeba prodloužit dojezd vozidel na jedno naplnění nádrže, rozhodnout, která technologie výroby bude nejvýhodnější, zda používat vodík kapalný, nebo plynný, či jak palivo skladovat. Je také možné, že se nakonec prosadí vodíkový pohon kombinovaný s elektromotorem, nebo to nebude vodík, ale například metanol. Experimentální vozidlo na tento pohon dokázalo nedávno ve Spojených státech urazit pět tisíc kilometrů dlouhou trasu. Na jedno naplnění nádrže ujelo 500 kilometrů a dosahovalo rychlosti až 160 kilometrů v hodině. Vývoj všech zmiňovaných motorů je na poměrně vysoké technologické úrovni. Nakonec tedy budou rozhodovat peníze. Kromě konstruktérů a automobilek tady mohou výrazně přispět i politici. Daňové zvýhodnění, nebo naopak zatížení je v této oblasti často důležitým faktorem. Ostatně daňové úlevy stojí i za úspěchem hybridních motorů ve Spojených státech. Který pohon nakonec zvítězí, se podle odborníků dozvíme přibližně za deset let.
Co může brzdit vývojNeochota ropných magnátů přijmout v potaz alternativní pohony? Zlí jazykové tvrdí, že pokud nějaký vědec vymyslí nový způsob motorů, v poslední době třeba výše zmiňovaný automobil na vodík, šejkové na blízkém východě se postarají svými ropnými dolary, aby toto vozítko nespatřilo světlo světa, či aby bystrý Pan vědec už nic nevymýšlel. Je pouhou domněnkou, že budoucnost země leží na osobních zájmech pár bohatých vyvolených a nebo je na této úvaze něco pravdy? Možná by tato otázka zasluhovala alespoň krátké zamyšlení. Alternativní pohony motorových vozidel
|
Plnící stanice CNG v Praze a ukázka umístěné plynové nádoby v kufru auta.
Typická plnící stanice LPG kdesi v Čechách. Podobných můžeme spatřovat na 700.
Ukázka umístění plynové nádoby do zavazadlového prostoru osobního vozu na místo rezervní pneumatiky. Tato možnost je oproti klasické nádobě dražší a menší, avšak prostorová úspora zavazadlového prostoru je zřejmá.
Souboj moderní doby. Jezdit raději na benzín či nějaký z plynů?
Toyota Prius. Matador v hybridních pohonech.
Japonský Prius má uloženy bateriové články v kufru auta. Sice menší prostor, ale matce přírodě se toto řešení zamlouvá
Prius se solárními články na střeše. Zatím hudba budoucnosti. Na jak dlouho?
Takto dopadl poslední kus prototypu malého dvoumístného elektromobilu Škoda Shortcut. Jak je vidno, jedná se Favorita se zajímavě zkrácenou zádí s absencí zadních dveří.
To není zbraň ze sci-fi filmu, nýbrž plnící pistole kapalného vodíku!
Autobusy na kapalný vodík jezdí již na letišti v Mnichově.
nejlevnejsisport.cz nabízí sportovní potřeby, v sekcích naleznete sportovní potřeby jako posilovací stroje, koloběžky, outdoor, stany, termopradlo nebo sáňky a boby. Sportovní potřeby v naší nabídce, více než 1000 druhů sportovních potřeb od předních dodavatelů sportovního zboží. Pro letošní zimu sáňky a boby patří do každé rodiny a vy si můžete vybrat sáňky a boby ze široké nabídky v sekci sáňky a boby.