Altı çeşit otomobil yakıtını karşılaştırdığımızda, kimse en yüksek sınıfı düşünemez
Metin Tomcontra
Tüm otomobil üretimi, imalatı ve montaj sürecinde, nicel standartlarla yargılanamayan bazı şeyler, otomobil metafiziği dediğimiz şeylerdir. Bu, bu süreçlerin üretim sırasında ilgili göstergelere sahip olmadığı anlamına gelmez, aksine bu süreçlerin göstergeleri olsa bile belirli bir matematiksel pozitif korelasyona sahip olmaları garanti edilmez.
Metafizik hakkındaki ilk konuşmada, yakıt hakkında konuşalım.
Sanayi Devrimi'nin başlangıcından bu yana, insanlar, "insan gücü yerine araçlarla" uzun mesafeli taşımacılığı giderek daha fazla takip ediyorlar. Ve araba yavaş yavaş [soyluların oyuncağı] yerine [halk arabasının] yönüne geçiyor - ucuz ve güvenilir arabaların nasıl üretileceği tüm büyük otomobil üreticilerinin birincil hedefi haline geldi. Bu sorunu çözmek için öncelikle yakıt seçimidir.
Arabanızın teknolojisi ne kadar gelişmiş olursa olsun, gövdesi ne kadar güçlü, ne kadar güçlü ve yakıtsız, bir araba sadece bir hurda demir yığınıdır. Ve tam da insan biliminin ve teknolojisinin fizik ve kimya gibi hızla gelişmesinden dolayı, insanların yakıtları büyük bir simyacıyla tanışan stajyer bir büyücü gibi öğrendikleri aynı dönemde.
İki yüz yıldan fazla bir süredir, insanlar yakıt hakkında daha derin bir bilgi ve anlayış kazanmış ve araçlar ve diğer araçlar için uygun, verimli, temiz ve yenilenebilir kaynakları aktif olarak arıyorlar. Otomobiller için ana enerji kaynaklarının benzin ve dizel olduğunu hepimiz biliyoruz. Peki bir otomotiv mühendisinin gözünde enerji sıralamamız nedir?
Elimdeki bazı materyallerin referansına dayanarak, işte herkesin enerji hakkındaki yanlış anlamamızı düzeltmesi için basit bir enerji bilimi popülerleştirme. Aşağıdaki sıralamalar en düşükten en yükseğe doğru sıralanacaktır.
1. Biyokinetik Enerji
Herkesin en iyi anladığı dil insan ve hayvan gücüdür.
Biyolojik kinetik enerjinin insanlık tarihinde çok önemli ve uzun süreli bir tarihsel rol oynadığı söylenebilir ve tüm enerjinin temeli budur: insanlığın şu anda kullandığı en yaygın benzin olsa bile, zahmetli keşif, toplama ve petrol işçilerinin rafine edilmesine gerek kalmadan, nasıl yapabiliriz? Anla? İnsan, kendi biyolojik sistemi sayesinde diğer biyolojik enerjinin sağladığı ısı enerjisini kinetik enerjiye çevirerek araçlara ve diğer araçlara sağlar. Bu nedenle, ona en temel enerji demek çok fazla değildir.
Bununla birlikte, hiçbir şey söylemesem bile herkes anlayabilir: Biyokinetik enerjinin en büyük dezavantajı, enerji çıkış değerinin yüksek olmaması ve enerji dönüşüm verimliliğinin yüksek olmamasıdır.
Bir atın belirli koşullar altında çıkış gücü 1 beygir gücüdür.Kilogram olarak yüklenmesi gereken kişi ve malların üzerine yerleştirilirse gerçekten güçsüzdür. Bununla birlikte, genel olarak düşük yakıt dönüştürme verimliliğinin uzun tarihinde, hızlı bir at diğer yakıtlardan çok daha önemlidir: Yenilmez generalin seçkin bir süvari birimine sahip olmadığı soğuk silahlar çağında?
2. Elektrik enerjisi
Çeşitli ülkelerde elektrikli araçlar üzerine yapılan araştırmalar tüm hızıyla devam etse de, ulaşım enerjisi ile ilgili bir mühendis olarak elektrik enerjisi gelecek vaat eden bir enerji kaynağı değil.
İnsanlığın manyetik alanları ve enerji santrallerini keşfetmesinden bu yana, elektrik resmi olarak insanlığın gözüne bir enerji formu olarak girmiştir.
Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren önemli bir bileşen olarak, elektrik motorlarının en büyük avantajı, son derece yüksek enerji dönüştürme verimliliğidir - sıradan benzinli motorlar, mevcut teknolojik düzeyin altında yalnızca yaklaşık% 30 ortalama dönüşüm verimliliğine sahipken, elektrik motorları Teknoloji düzeyinde% 70'in üzerine çıkıyor.
Bununla birlikte, bu kadar yüksek bir dönüşüm verimliliği, ulaşım endüstrisinin sevgilisi olarak kabul edilemez - dünyanın ticari olarak satılan ilk elektrikli ticari arabası, 1900 yılında doğan "Baker" adlı bir elektrikli otomobildi (deneysel elektrikli araba ise Daha erken). Ve bu elektrikli arabanın seyir menzili? Yüz yıldan fazla bir süre sonra otomotiv endüstrisinin devi BMW nihayet pazarda sattıkları ilk elektrikli ticari otomobil olan BMW i3'ü yarattı. Bununla birlikte, BMW i3'ün gerçek pil ömrü yaklaşık 120 kilometredir (75 mil), bu da "Baker" elektrikli otomobille tamamen aynıdır ...
(Edison bir zamanlar Thomas Baker adında bir elektrikli araba yaptı)
Evet, akaryakıtın depolanması ve taşınması şu anda elektrik için en çözülemeyen sorun: elektriğin nasıl hızlı bir şekilde elde edileceği ve elde edildikten sonra etkin bir şekilde nasıl depolanacağı, elektrik enerjisinin en çözülemez sorunu haline geldi.
Yukarıdaki örnek aşırı olsa da, en azından bir noktayı bir açıdan kanıtlıyor: Elektriğin doğumundan bu yana geçen 100 yıldan fazla bir süre içinde, insanlar elektrik depolama ve iletimi sorununu etkili bir şekilde çözemediler. Öncelikle çevre koruma konusunu bir kenara bırakacağım (Aşağıda bundan bahsedeceğim) Elektrik santralinden şarj istasyonuna elektriğin verimli bir şekilde nasıl taşınacağı, elektrik enerjisinin şu anda çözemediği zorluktur - 220V AC güç kaynağı ve Yüksek voltajlı enerji nakliyesi için, tüm güç aktarımı tek başına% 4 ile% 5 arasında kaybedecektir. Küçük orandan bağımsız olarak, bu orana karşılık gelen fiili kayıp yaklaşık 10 milyar kWh'dir.
Dahası, elektrik enerjisinin bataryada uzun süreli depolanması ve zayıflaması, bataryanın yeniden doldurulma süresi, batarya ömrünün bitiminden sonra geri dönüşüm süreci, vb. Şu anda otomobillerde elektrik enerjisi uygulamasını etkileyen en büyük engellerdir (bunun yerine enerjiye çevre dostu erişim) Etki minimumdur). "Saf elektrikli araçlar, özellikle yerli saf elektrikli araçlar, önümüzdeki 5-10 yıl içinde büyük ölçekli sorunlar yaşıyor. Büyük ölçekli sorunların olasılığı artık yüksek bir olasılık sorunu değil, kaçınılmaz bir sorundur." Umarım bu cümle alarm verici değildir.
3. Fosil yakıt
Pek çok insanın fosil yakıtların böyle bir konumda sınıflandırılabileceğini kabul etmeyeceğini tahmin edebilirim, ancak fosil yakıtların mevcut potansiyeli aslında çok büyük.
Sadece birkaç gün önce Mazda, Mazda'nın yeni nesil güç teknolojisi SKYACTIV-X'i Avrupa genel merkezinde ikinci nesil Chuangchi Blue Sky teknolojisini resmen duyurdu. Bu teknolojinin medya spesifikasyonunda Mazda, tüm cevher bağlantısının emisyonlarını tüm güç enerjisi bağlantısının emisyonları ile ayrıntılı olarak karşılaştırmış ve sonuçları aşağıdaki gibidir:
"Mevcut teknolojik seviye altında, fosil yakıtlı (benzinli, dizel) yakıtlı araçların kapsamlı termal verimliliği% 10 daha artırıldığı sürece, tüm zincirin kirlilik emisyonları (yağ çıkarımından arabaların son yanmasına kadar) önemli olacaktır. Azaltma Nihai emisyon performansı, çok kirli elektrik üretim alanlarında (yani, termik güç üretiminden nihai emisyona kadar) tüm elektrik enerjili araçlar zincirinden daha iyi olabilir. Araba tüketiminden kaynaklanan kirlilik). "
Mazda'nın en son nesil SKYACTIV-X motorunu geliştirmiş olması tam da bu büyük avantajdan kaynaklanıyor.SPCCI (Silindir Karışımı ve Yalın Sıkıştırma Ateşleme Teknolojisi) tabanlı siyah teknolojinin eklenmesiyle, 2019'da resmi olarak seri üretime geçmesi bekleniyor. Yeni Mazda motoru, termal verimliliği Toyota tarafından şu anda sürdürülen% 41'den% 50'ye çıkarabilir. Mazda, bu yeni motorla donatılmış test arabasında, en yoğun sürüş tarzına sahip normal çalışma koşullarında mevcut birinci nesil SKYACTIV motor modelinden% 10 daha fazla yakıt tüketimi tasarrufu sağlayabilir.
Evet, potansiyel çok büyük. Fosil yakıtların şu anda en büyük avantajı bu ... Fosil yakıtların sınırının yakın mı yoksa uzak mı olduğu hala bilinmese de, verimliliğini artırma olasılığı çok büyük. Madencilik, rafine etme ve depolama teknolojilerinin sürekli gelişmesiyle birlikte fosil yakıtlar, uzun süre insan araçları için ana enerji kaynağı olmaya devam edecek.
4. Hibrit
Daha sonra ilk üçe girdi, üçüncü sırada ülkede biraz ısınmaya başlayan hibrit sistem var: ana amacı çeşitli enerji kaynaklarının avantajlarını birleştirmek ve her türlü türden kaçınmak olan verimli bir hibrit sistem. Enerji dezavantajları, her bir avantajın etkilerini en üst düzeye çıkarır.
Şu anda dünyanın en gelişmiş hibrit teknolojisi Honda'nın i-MMD hibrit sistemidir ve Toyota'nın THS-II sistemi en yaygın kullanılanıdır. Hibrit güç sisteminin yapısından bağımsız olarak, enerji işleme felsefesi aynıdır, esas olarak aşağıdaki üç amaç için:
Genel verimliliği artırmak için elektrikli tahrik kullanmayı deneyin;
Benzinli tek motoru en iyi termal verimlilik çalışma aralığında tutmaya çalışın;
Ortada enerji kaybedebilecek herhangi bir yerde kaybı veya hiç kaybı azaltmaya çalışın;
Bu amaçla, belli başlı ana markaların OEM'leri yukarıdaki koşullara uyum sağlayan hibrit modelleri piyasaya sürdü. Bu makale her teknolojiyi ayrıntılı olarak açıklamasa da, yakıt enerjisi salınımı ve tüketimi açısından bazı mevcut ana akım hibrit teknoloji mimarilerini ve bu teknolojilerin yakıt uygulamalarındaki avantaj ve dezavantajlarını tanıtmaktadır:
Tek motorlu doğrudan bağlantı:
Basitçe ifade etmek gerekirse, benzinli motor doğrudan bir jeneratöre bağlıdır ve jeneratör elektriği aküde depolar. Aracın hareket etmesi gerektiğinde bataryada depolanan elektrik, tekerleğin kullanması için tekerleğe bağlı elektrik motoruna dönüştürülür. Bu yapının avantajı, jeneratör, pil ve motor kullanmak yerine karmaşık dişli kutularının araştırma ve geliştirme maliyetlerini dönüştürmenin basit olması ve tasarruf etmesidir.
Ancak eksiklikler de açıktır: Akünün ağırlığı ve hacmi azaltılamadığında, aracın toplam kütlesindeki artış, aracın daha fazla enerji tüketmesine neden olur ve çok aşamalı seri bağlantı da büyük miktarda enerji dönüşümüne neden olur.
Temsili modeller BMW i3 ve Audi A3 e-tron'dur.
Paralel bağlı tek motorlar:
Aracın motoru ve elektrik motoru, mekanik bir yapı ile aracın güç çıkış miline paralel bağlanarak araca güç sağlamak için ayrı ayrı veya birlikte hareket ettirilebilir. Bu yapının avantajı, elektrik ve yakıtın aynı anda enerji sağlayabilmesidir, bu da yakıtın sınır enerji çıkışını nispeten yüksek hale getirir.
Bununla birlikte, eksiklikler de açıktır: bu paralel bağlantı, dişli kutusunu tutması gereken tek yapıdır ve ayrıca bu arabanın yapısına bir elektrik motoru ve bir batarya eklemek gerekir. Batarya bittiğinde, daha ağır bir aracı sürmek için motoru kullanmaya eşdeğerdir ve sonuç, mutlaka yakıt açısından verimli değildir. Aynı zamanda, aracın çok ağır olmasını önlemek için, genellikle bu tür araçlar, plug-in hibrid olarak ayarlanacak ve bataryanın boyutunu küçültecek, bu nedenle motorun etkisi aslında sınırlıdır.
Temsili modeller BYD Qin ve Nissan Loulan hibritleridir.
Paralel olarak çift motor:
Bu yapı en karmaşık olanıdır ve karşılık gelen türev ürünlere sahiptir. Ancak birbirinden ayrılamaz olan şey, aracın motorunun önce bir jeneratöre ve bir motora dönüştürülebilen bir motora seri olarak bağlanması ve ardından aynı yapıdaki başka bir motorun bir planet dişli takımı veya bir kavrama vasıtasıyla paralel bağlanması ve üç güç kaynağının kullanılmasıdır. Aynı zamanda tekerlekler için çalışın.
Bunun iki avantajı vardır: Ağır dişli kutusu yapısını kaldırabilir; aynı zamanda her güç kaynağını kendi en iyi çalışma verimliliği aralığını koruyacak şekilde koruyabilir.
Ancak eksiklikler de var - çünkü uygun bir aktarım yok, arka bölümdeki tüm güç kaynağının performansı bir şekilde yetersiz olacak ve tork çıkış sınırına erken ulaşmak kolaydır.
Temsili modeller Toyota Prius, Honda Accord Hybrid ve GM Lacrosse Hybrid'dir.
5. Yakıt Pili
Mevcut araştırmalara göre en umut verici gelecek ise yakıt hücresidir. İkinci sırada yer almasının nedeni, yakıt hücresinin birçok elektrikli araç, fosil yakıtlı araç ve hibrit araçta çözülemeyen bazı sorunları çözmesidir.
Şu anda, yakıt hücrelerinin en ileri teknolojik başarıları, Toyota Mirai, Honda Clarity, Hyundai ix35 Fuel Cell vb. Dahil olmak üzere sıvı hidrojen yakıt hücreleridir. Bu tip bir aracın yakıt açısından en büyük avantajı şu noktalarda yatmaktadır:
(Toyota Mirai)
Mevcut yakıt besleme yöntemiyle tutarlı olun:
Temel yakıt, bir yakıt deposu aracılığıyla depolanır Sıvı hidrojen araçları için, yakıt depolamak için özel malzemelerden yapılmış iki yüksek basınçlı hidrojen depolama tankı kullanılır;
Enerji verimliliği büyük ölçüde geliştirildi:
Çalışma yöntemi, çalışmak için elektrik enerjisine dönüştürülecek sıvı yakıt kullandığından, esasen enerji dönüşümü ve genel ekolojik zincir kirliliği açısından avantajları olan bir elektrik enerjisi aracıdır (unutmayın, fosil yakıtlardan daha önce bahsetmiştim. Arabanın hala çok çalışması gerekiyor);
Tüm yakıt besleme ortamı basitçe değiştirilir:
Otomobiller için, sadece mevcut elektrikli otomobile bir dönüştürme cihazı takmak yeterlidir (yakıt deposunu bir depolama tankı ile değiştirin) Aracın ağır motoru ve şanzımanı ortadan kaldırılır, aracın ağırlığı büyük ölçüde kontrol edilir ve yakıt verimliliği arttırılır; yakıt ikmal mekanizması için Başka bir deyişle, benzin istasyonundan hidrojen yakıt ikmal istasyonuna kadar yeniden inşa etme maliyeti çok düşüktür ve yalnızca yeraltı deposunun genel gücünü güçlendirmesi ve tankeri yeniden inşa etmesi yeterlidir.
Ancak yakıt hücreli araçlar için, kaynaktan nasıl yakıt alınacağı şu anda etkin bir şekilde çözülemeyen bir sorundur. Sonuçta, yakıt pilleri için yakıt genellikle doğrudan doğadan elde edilmez, bu nedenle yakıt üretim sürecinde aşırı maliyet, düşük verimlilik ve çevre kirliliği gibi bir dizi problemin olması kaçınılmazdır. Bu aynı zamanda büyük OEM'lerin birincil hedefidir.
(Honda Netlik)
6. Biyodizel
Birincisi, sanırım hiçbiriniz bunu düşünmediniz, evet, biyodizel. Bunu söylemek aslında çok basit, bazı biyolojik ürünleri doğrudan yakıt olarak kullanılabilen dizele dönüştürmek için biyokimyasal yöntemler kullanmak ve bunu büyük ölçüde optimize edilmiş dizel tipi bir arabada kullanmak.
Bu teknoloji neden birinci önceliğe sahip? Çünkü yakıt çözümü kaynak seviyesindedir.
Birincisi, biyodizelin satın alınması Çok çevre dostu Evet, doğal çevreyi yok etmeye gerek yok, sadece normal mahsuller hammadde alımını tamamlamak için kullanılabilir (bu arada, rüzgârdan duyduğumuz genetiği değiştirilmiş mahsullerin bir kısmı biyodizel yapmak için kullanılıyor).
İkinci olarak, biyodizelin mineral dizele göre daha iyi olduğu kanıtlanmıştır. Temizleyici , Üretilen CO2 ve diğer emisyonlar laboratuvarda ölçülür ve gerçek araçlarda test edilir ve gerçekten de mineral dizele göre çok daha düşüktür.
Üçüncü olarak, bu tür bir enerji Çok evrensel OEM'lerin araçların büyük ölçekli yeniden tasarımını ve imalatını (yakıt hücreli araçlar dahil, hepsinin yeniden geliştirilmesi gerekir) gerçekleştirmesi gerekmez, ancak yalnızca dünya çapında popüler olan mevcut dizel araç teknolojisini kullanmaya devam etmeleri gerekir (çoğu ülke Hepsinin dizel arabaları var).
Ancak bu teknolojinin eksiklikleri de yok değil: şu anda en büyük eksiklikleri iki: Birincisi, ilave katalizörlerin (üre gibi) eklenmesi gerektiği, diğeri ise, rafine dizel cevherle aynı güç seviyesini elde etmek istiyorsanız, daha fazla yakmanız gerektiğidir. Biyodizel, bu durumda emisyonlar uygun olmayacaktır.
Bundan bahsetmişken, bir OEM düşünmeniz gerektiğini düşünüyorum: evet, o Volkswagen.
18 Eylül 2015'te, bazı üniversitelerin araştırma sonuçlarını ve kendi araştırma ve testlerini aldıktan sonra, ABD Çevre Koruma Ajansı, özel egzoz gazı çözümleri kurmak için Volkswagen markaları tarafından satılan bazı dizel araçların (Volkswagen, Audi vb. Dahil) kalite kontrolünü resmi olarak kontrol etti. "Yüksek çevre koruma standardı" testini geçmek için emisyon izleme için kopya yazılım.
Suçlama, bu araçların yaydığı kirleticilerin Amerika Birleşik Devletleri'ndeki yasal standartların 40 katına kadar çıkabileceğine işaret etti. Evet, uzun süredir çözülmemiş bir soruyu buradan anlayabilirsiniz: Halk hile yapmanın cezalandırılacağını biliyor, öyleyse neden hala bunu ortaya attılar? Doğru, yeni teknolojilerin getirdiği yeni standartlar Volkswagen Grubunu Tanrı'nın konumuna getirecek ve hatta dünyanın bir numaralı otomobil şirketi olmak bile mümkün. Bu cazibe, Volkswagen Grubu için bile bir succubus gibidir.
Yer kısıtlamaları nedeniyle önce buraya yazacağım. Umarım bu makale herkesin otomotiv enerjisi algısını tersine çevirebilir. Aslında, insanoğlunun enerji keşfi bundan çok daha fazlasıdır, tam da bu çeşitlilik sayesinde otomobil üreticileri gelişebilir. Tüketiciler olarak bunun iyi mi kötü mü olduğunu tartışmamıza gerek yok Bu araba tüm seyahat ihtiyaçlarınızı karşılayabildiği ve hangi yakıtı kullandığı sürece, OEM mühendislerinin bir çözüm düşünmesine izin verin.
Daha sonra, araçlarda metafiziğe eğilimli diğer yönlerden de bahsedeceğim, bu yüzden bizi izlemeye devam edin:
"Arabalarla ilgili NVH: şimdiye kadar insanların anlayamadığı bir sır"
"Arabalarla ilgili araba boyası:" zanaatkar "yöntemlerine en çok güvenen işçilik"
