Budoucnost spalovacích motorů

Budoucnost spalovacích motorů

Do budoucnosti se se spalovacími motory moc nepočítá. Ve středu pozornosti je proces dalšího soustavného snižování emisí. S cílem čistého životního prostředí pro všechny obyvatele pokračuje vývoj a výzkum ve třech oblastech: má dojít k využití značných potenciálů vznětového motoru a mají být nalezena řešení, která přinesou nový standard. Druhý obor se zabývá pokračováním vývoje spalovacích motorů na zemní a zkapalněný plyn a na pohon vodíkem. Další možností je bionafta a hybridní pohon.

Bionafta: Již dnes je zřejmé, že spalovat ropu je značný luxus, protože ta bude jednou chybět chemickému průmyslu, který je na ní závislý. Vznětové motory dnes mohou jezdit na chemicky připravené palivo například z řepky olejné, které známe pod názvem bionafta. Dokonce má při hoření proti klasické naftě přednosti projevující se například v menším množství škodlivin ve výfuku. Bionafta však problém řeší jenom částečně, protože pěstování monokultur na obrovských plochách je možné jenom v odlehlých částech světa. Bionafta je ekologické palivo pro vznětové motory na bázi metylesterů - nenasycených mastných kyselin rostlinného původu. Vyrábí se rafinačním procesem zvaným transesterifikace.
Bionafta při spalovacím procesu lépe shoří, a tím výrazně snižuje kouřivost naftového motoru, množství polétavých částic, síry, oxidu uhličitého, aromatických látek a uhlovodíků vůbec. 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. Bionafta nevyžaduje žádné zvláštní podmínky pro uskladnění. Lze ji skladovat ve stejných zásobnících jako motorovou naftu, kromě betonových zásobníků. Při vyšším poměru smíchání s motorovou naftou může bionafta poškodit přírodní kaučuk a materiály z polyuretanové pěny. Čistá bionafta není toxická, je biologicky odbouratelná a neobsahuje žádné aromatické látky ani síru. Bionafta nezpůsobuje ve vodě mikrobiologické zatížení až do koncentrace 10.000 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. Na druhou stranu ovšem bionafta zanáší některé částí naftového motoru ( např. turbodmychadla, naftové filtry ) více než nafta motorová, a proto zkracuje jejich životnost.

Zemní plyn: Za perspektivní alternativní palivo, které se dá dobře využít v jenom lehce upraveném zážehovém motoru, je zemní plyn. Jeho světové zásoby jsou tak obrovské, že k jejich vyčerpání by mohlo dojít teprve asi za více než 150 let. Aplikace je možná ve stlačené formě CNG (Compressed Natural Gas) nebo jako zkapalněné palivo LNG (Liquefied Natural Gas). Ale také zemní plyn je fosilním palivem, při jehož hoření se uvolňují škodliviny, byť v daleko menším množství. Použitím katalyzátoru má však vůz s motorem na zemní plyn šanci splnit kalifornský emisní standard pro automobily s mimořádně nízkými emisemi ULEV (Ultra-Low-Emission-Vehicles). Ten odpovídá elektromobilu s přihlédnutím na vznik emisí při výrobě elektrického proudu. Zemní plyn je přírodní hořlavý plyn využívaný jako významné plynné fosilní palivo. Jeho hlavní složkou je methan (obvykle přes 90 %) a ethan (1–6 %). Nachází se v podzemí buď samostatně, nebo společně s ropou. Používá se také jako zdroj vodíku při výrobě dusíkatých hnojiv. Díky tomu, že obsahuje především methan, má v porovnání s ostatními fosilními palivy při spalování nejmenší podíl CO2 na jednotku uvolněné energie. Je proto považován za ekologické palivo.

Vodík: Zkušenosti získané provozem automobilů jezdících na zemní plyn slouží k vývoji perspektivních vozidel s vodíkovým pohonem. Zacházení s vodíkem je ještě problematičtější a má dokonce ještě větší energetické nároky. Při jeho zkapalňování se musí zchladit na teplotu -253 °C. Pro transport a skladování vodíku přichází prakticky v úvahu jenom jeho kapalná forma, nicméně i ta je pro tankování choulostivá, takže musí být prováděno robotem. Bohužel samotná výroba vodíku je náročná na elektrickou energii, ale je možné vyrábět ho v neomezeném množství. K přednostem vodíku patří, že jediným produktem jeho hoření je vodní pára. Konvenční spalovací motor na vodíkovou směs představuje jednu z možných variant pohonných jednotek automobilů budoucnosti. Vyznačuje se zejména sníženou produkcí škodlivých emisí a použitím paliva, které patří mezi obnovitelné zdroje energie. Vodík, jako palivo pro spalovací motor, má zcela unikátní vlastnosti, které se v praxi projevují jak pozitivně tak i negativně. Mezi pozitivní vlastnosti patří fakt, že se jedná o obnovitelný zdroj energie, který nenarušuje životní prostředí (neprodukuje emise CO, HC, CO2). Zápalná směs vodíku a vzduchu vzniká již od 4% objemového podílu H2 a umožňuje provoz s velmi chudou směsí a zcela potlačit emise NOx. Vodík má také oproti ostatním palivům vysokou výhřevnost k jednotce hmotnosti. Objemová je díky velmi malé hustotě nižší. Mezi negativní vlastnosti patří problematická antidetonační odolnost, z důvodu nižší hustoty oproti vzduchu problematická homogenizace směsi a vznik tzv. vodíkové křehkosti u běžných konstrukčních materiálů.

Hybridní pohon: Po přechodnou dobu by měly najít uplatnění hybridní poháněcí soustavy. Cílem je takové jejich propojení, aby se využilo co nejvíce z jejich specifických předností. Zatímco dosud se jednalo o studie nebo prototypy ukazující možnosti realizace různě řešených projektů, dnes už si hybridní automobily našly cestu i do výroby. Hybridní pohon je označení pro kombinaci několika zdrojů energie pro pohon jednoho dopravního prostředku. Nejčastěji se má na mysli kombinace elektrické trakce jako u elektromobilu a spalovacího motoru. Hybridní pohony jsou využívány především v silniční a železniční dopravě. Auto s hybridním pohonem představuje vozidlo, které při svém pohonu využívá více než jeden zdroj energie. Hybridní pohony využívají především výhod jednotlivých pohonu při různých pracovních stavech vozidla. U hybridního pohonu lze využívat výhody jednotlivých pohonů. U elektropohonu nízkou hlučnost, žádné výfukové zplodiny a vysokou účinnost elektromotoru asi 90 %. U pohonu spalovacím motorem velký dojezd vozidla, v střední a vyšší oblasti otáček vysoký točivý moment a možnost jízdy vysokou rychlostí. Mezi největší výhodu tohoto kombinovaného pohonu patří možnost využití jednotlivých pohonu v oblasti nejvyšší účinnosti, čímž se zajišťuje snížení spotřeby energie. Nevýhodou pohonu jsou vysoké pořizovací náklady, zvýšení hmotnosti vozidla o hmotnost akumulátoru a zmenšení úložných prostor v vozidle.

Podle mého vlastního uvážení by byla nejlepším palivem budoucnosti bionafta.

Čerpáno z:
http://ireferaty.cz/302/3029/Spalovaci-motory
http://www.ceskarafinerska.cz/data/publications/motorova_paliva_historie_soucasnost.pdf
http://cs.wikipedia.org/wiki/Vzn%C4%9Btov%C3%BD_motor
http://www.datis.cdrail.cz/edice/Zivpro/DZP4_06.pdf
http://referaty-seminarky.cz/alternativni-paliva-a-hybridni-pohon/
http://cs.wikipedia.org/wiki/Bionafta
http://cs.wikipedia.org/wiki/Zemn%C3%AD_plyn
http://www2.fs.cvut.cz/web/fileadmin/documents/12241-BOZEK/publikace/2004/Fluent-Ny.pdf
http://cs.wikipedia.org/wiki/Hybridn%C3%AD_pohon