Sisteme de propulsie alternative și combustibili alternativi pentru automobile - sinteză / Sistemi alternativi di propulsione e combustibili alternativi per le automobili - sintesi

    Majoritatea covârșitoare a sistemelor de propulsie pentru automobile, la nivel mondial, este reprezentată de motoarele cu ardere internă, care utilizează benzina și motorina pe post de combustibil. Un dezavantaj major al acestui tip de combustibili îl reprezintă emisiile poluante rezultate în urma arderii, emisii care au efect nociv asupra oamenilor și a mediului înconjurător.

    Pe lângă aceste soluții de propulsie, în industria automobilelor, există și sisteme de propulsie alternative, unele dintre ele utilizând și combustibili neconvenționali. Cercetările efectuate pentru aceste tipuri de sisteme de propulsie și combustibili, au la bază pe de-o parte, dorința și necesitatea de a reduce emisiile poluante (CO, HC, NOx, particule) și cu efect de seră (CO2) ale automobilelor, iar pe de altă parte, reducerea dependenței de combustibilii convenționali (benzină și motorină).

    Sistemele de propulsie alternativă sunt reprezentate de propulsoarele hibride (termic + electric), de celecomplet electrice și de sistemele cu pilă de combustie. De asemenea, combustibilii alternativi, neconvenționali sunt reprezentați de: gazul petrolier lichefiat (en: LPG), gazul natural comprimat (en: CNG), etanol (E85), biodiesel și hidrogen.

Automobilele cu propulsie hibridă

    Propulsoarele hibride (motor termic + motor electric) combină avantajele ambelor motoare, termic și electric și pot fi proiectate astfel încât să atingă diferite obiective: consum redus de combustibil (ex. Toyota Prius) sau performanțe dinamice ridicate (Porsche 911 GT3 Hibrid).

    La maggior parte dei sistemi di propulsione del covârșitoare per le automobili, al livello del mondo, è rappresentato dai motori a combustione interna, che usano la benzina ed il gasolio come combustibile.   Uno svantaggio importante di questo tipo di combustibile sta inquinando le emissioni derivando dalla combustione, emissioni che hanno effetti nocivi sulla gente e sull'ambiente.  

    Oltre che queste soluzioni dei mezzi di propulsione, nell'industria di automobile, esiste ed i sistemi alternativi di propulsione, alcuni di loro che usando e riforniscono il neconvenționali di combustibile.   Ricerca effettuata per questi tipi dei sistemi e dei combustibili di propulsione, sulla base sull'una mano, sul dorința e sulla necessità ridurre le emissioni della sostanza inquinante (CO, HC, NOx, particelle) e di gas della serra (CO2) delle carrozze ferroviarie e d'altra parte, la riduzione di tale convenționali di dependenței dei combustibili (benzina e diesel).   

    I sistemi alternativi di propulsione sono rappresentati dall'ibrido del propulsoarele (schermo di calore + elettrico), da tutti gli elettrico e sistemi con combustione d'acciaio.   Inoltre, i combustibili alternativi, neconvenționali sono proprietà descritta:   Gas di petrolio liquefatto (en:   GPL), gas naturale appiattito (en:   GNQ), etanolo (E85), biodiesel ed idrogeno.  

Automobili ibridi con l'azionamento posteriore della rotella.  

    I vantaggi dei combines di Propulsoarele (motore + motore elettrico) di entrambi i motori, termico ibrido ed elettrico e possono essere destinati in modo da raggiungere gli obiettivi differenti:   Consumo a bassa potenza di combustibile (per esempio   Toyota Prius) o di alte prestazioni dinamiche (ibrido GT3 del Porsche 911). 

Foto: Automobil hibrid - Toyota Auris
Sursa: Toyota

    Un automobil cu sistem de propulsie hibrid păstrează și chiar extinde autonomia unui automobil clasic cu propulsor termic. În cazul unui automobil hibrid, motorul termic este proiectat să funcționeze optim, din punct de vedere al consumului. De asemenea, energia cinetică din timpul frânării automobilului (energie mecanică) este recuperată (energie electrică) și stocată în baterii (energie chimică), pentru o utilizare ulterioară.

    Pentru accelerații puternice ale automobilului motorul electric poate asista motorul termic pe durate scurte de timp. De asemenea, la plecarea de pe loc a automobilului, propulsia este pur electrică, iar în timpul staționării automobilului motorul termic este oprit, pentru a evita consumul inutil de combustibil în timpul funcționării la regim de mers în gol (ralanti).

    Principalul dezavantaj al automobilelor hibride este dat de prețul ridicat, mult peste nivelul unui automobil convențional cu performanțe de consum și dinamice similare.

Automobilele cu pile de combustie

    Cu toate că sunt încă în stadiu experimental, automobilele cu pile de combustie, pe baza de hidrogen, au potențialul de a revoluționa industria automobilelor. Utilizarea pilelor de combustie reduc emisiile poluante ale automobilelor la zero, singurele produse rezultate în urma reacțiilor chimice fiind energia electrică și apa(H2O).

Foto:   Automobile ibrido - Toyota Auris.  

Fonte:   Deutsche Bank.  

    Un automobile con il sistema ibrido di propulsione effettua e perfino estende l'autonomia un classico con lo schermo di calore del propellent.   Nel caso di un automobile ibrido, il motore è destinato per funzionare ottimamente, dal punto di vista di consumo.   In più, l'energia cinetica durante il frenaggio dell'industria automobilistica (energia meccanica) è recuperata (energia elettrica) ed è memorizzata nelle batterie (energia chimica), per uso successivo.  

    Per il motore elettrico forte di industria automobilistica di accelerații il motore termico può aiutare nei brevi periodi di tempo.   Inoltre, sull'andare sul posto degli autoveicoli, è di una propulsione puramente elettrica e durante lo staționării di industria automobilistica il motore è bloccato, per evitare il consumo inutile di combustibile durante il motore di funcționării per girare al minimo (idle).   

    Lo svantaggio principale degli automobili ibridi è dato dal prezzo aumentato, da molto sopra il livello di un'automobile convenzionale con le prestazioni di consumo e da dinamico simile.  

Automobili con le cellule di combustione con tutti che siano ancora sperimentali, gli automobili con le cellule di combustione, in base ad idrogeno, hanno potențialul ad industria di automobile di revoluționa.   Le cellule di combustione di uso riducono inquinare le emissioni dagli automobili a zero, gli unici prodotti derivando dal reacțiilor chimico che è energia elettrica ed acqua (H2O).   

Foto: Automobil cu pile de combustie - Honda FCX
Sursa: Honda

    Automobilele cu pile de combustie sunt propulsate tot de motoarele electrice. Diferența față de automobilele electrice constă în sursa energiei electrice. În cazul pilelor de combustie cu hidrogen, energia electrică este produsă printr-un procedeu chimic de combinare a hidrogenului (H2) cu oxigenul (O2).

    Hidrogenul necesar producerii energiei electrice poate fi stocat, sub presiune, pe automobil, sau poate fi produs, tot la bordul automobilului, cu ajutorul unor reformatoare utilizând metanol, gaz natural sau chiar benzină. Dezavantajul utilizării unui reformator, în locul hidrogenului pur, constă în randamentul mai scăzut, datorită introducerii unei reacții chimice în plus pentru obținerea hidrogenului.

    Principalele dezavantaje ale acestor tehnologii sunt metodele de obținere ale hidrogenului pur și modul de stocare al acestuia la bordul automobilului.

Automobilele electrice

    Automobilele electrice (ex. Nissan Leaf) sunt propulsate de motoare electrice, alimentate cu energie electrică stocată în baterii. O particularitate a motoarelor electrice, utilizate pentru propulsia automobilelor, este dată de faptul că acestea pot funcționa și în regim de generator. Astfel, în timpul frânării sau a coborârii unor pante lungi, automobilele electrice produc energie electrică care este înmagazinată în baterii.

Foto:   Agovernment di combustione dell'automobile - Honda FCX.  

Fonte:   Honda.  

    Gli automobili con le cellule di combustione sono azionati dai motori elettrici.   La differenza anteriore delle carrozze ferroviarie consiste della fonte di corrente elettrica.   Nel caso delle cellule di combustione con idrogeno, l'elettricità è prodotta tramite un processo di combinazione dell'idrogeno chimico (H2) con l'ossigeno (O2).   

    L'idrogeno necessario per produrre l'energia elettrica può essere immagazzinato, sotto pressione, l'automobile, o può essere prodotto, tutti gli autoveicoli a bordo, con l'aiuto di metanolo usando innovatore, gas naturale o persino la benzina.   Lo svantaggio di usando un reformer, invece un idrogeno puro, è costituito nel rendimento può basso, a causa dell'introduzione dei prodotti chimici di reacții oltre che ottenere l'idrogeno.  

    Gli svantaggi principali di queste tecnologie sono i metodi per il richiamo dell'immagazzinaggio puro dell'idrogeno ed il modo dell'industria automobilistica a bordo.  

Automobili elettrici 

.  

    Gli automobili elettrici (per esempio   foglio di Nissan) sono azionati dai motori elettrici forniti con energia elettrica memorizzata nelle batterie.   Una caratteristica speciale dei motori elettrici, usata per la propulsione degli autoveicoli, è data dal fatto che possono funzionare e nel generatore.   Quindi, durante il frenaggio o l'abbassamento dei pendii lunghi, gli automobili elettrici producono l'energia elettrica che è memorizzata nelle batterie.  

Foto:   Automobile elettrica - fonte di modello di Tesla 

S.:   Motori di Tesla.  

    Il vantaggio elettrico degli automobili è costituito nelle emissioni di inquinamento di assenza, nel silențioasă di funzionamento e nel costo di manutenzione per di meno.   Tutti questi vantaggi sono protetti da una serie di svantaggi:   Valuti il high (pricipalmente perché batteria), le stazioni di carico della batteria ridotta e lunga di autonomia.  

Automobili con il gas di petrolio liquefatto.  

    Il gas di petrolio liquefatto (GPL) è un combustibile fossile che può essere usato sui motori termici delle carrozze ferroviarie.   La maggior parte degli automobili stanno funzionando con il GPL sono Bi-combustibile perché usano e un altro combustibile, solitamente benzina.   Questi automobili hanno i sistemi di memorizzazione, l'alimentazione e specifico in bianco per i due combustibili.

Foto: Automobil electric - Tesla Model S
Sursa: Tesla Motors

    Avantajul automobilelor electrice constă în lipsa emisiilor poluante, funcționarea silențioasă și costul de întreținere mai redus. Toate aceste avantaje sunt umbrite de o serie de dezavantaje: prețul ridicat (în principal datorită bateriei), autonomia redusă și durata mare de încărcare a bateriilor.

Automobilele cu gaz petrolier lichefiat

    Gazul petrolier lichefiat (GPL) este un combustibil fosil care poate fi folosit pe motoarele termice ale automobilelor. Majoritatea automobilelor care funcționează cu GPL sunt bi-combustibil deoarece utilizează și un alt combustibil, de obicei benzina. Aceste automobile au sisteme de stocare, alimentare și injecție specifice pentru cei doi combustibili.

Foto: Automobil cu gaz petrolier lichefiat - Chevrolet Aveo
Sursa: Chevrolet

    Principalele avantaje ale utilizării gazului petrolier lichefiat pentru motoarele termice sunt: emisii poluante mai reduse și prețul de cost mai mic. Dezavantajele utilizării GPL-ului sunt necesitatea unor sisteme adiționale de stocare și alimentare pe automobil, precum și consumul specific mai mare al motorului.

Automobilele cu etanol (flex-fuel)

    Motoarele clasice pe benzină pot fi adaptate să funcționeze și cu etanol în anumite proporții. Un automobil flex fuel poate funcționa cu benzină, etanol în proporție de 15% (E15) sau în proporție de 85% (E85). Aceste motoare folosesc același sistem de stocare, alimentare și injecție, indiferent de compoziția combustibilului.

Foto:   Automobile con il gas di petrolio liquefatto - Chevrolet Aveo.  

Fonte:   Chevrolet.  

    Il beneficio principale di usando il gas di petrolio liquefatto per i motori termici è:   Abbassi le emissioni della sostanza inquinante ed il prezzo di basso costo.   Gli svantaggi di usando i sistemi di GPL sono l'esigenza di immagazzinaggio supplementare e si alimentano sull'automobile, così come consumo specifico più grande di dal motore.  

Automobili con etanolo (flett-combustibile) i motori a benzina classici possono essere adattati a lavoro e con etanolo in determinato proporții.   Un combustibile della flessione dell'automobile può funzionare con la benzina, etanolo in un proporție di 15% (E15) o nel proporție 85% (E85).    Questi motori stanno usando lo stessi sistema di memorizzazione, gruppo di alimentazione e spazio in bianco, senza riguardo al combustibile di compoziția. 

Foto: Automobil cu etanol - Volvo C30 Green Racing
Sursa: Volvo

    Printre avantajele unui automobil flex fuel se regăsesc: obținerea combustibilului (etanol) din culturi agricole (porumb, trestie de zahăr), emisii poluante mai scăzute și aproximativ același cost de producție cu cel al unui automobil pe benzină. Dezavantajele sunt consumul mai mare de combustibil și dificultăți la pornirea la rece în cazul utilizării predominante a etanolului (E85).

Automobile cu gaz natural comprimat

    Similar cu automobilele pe GPL, cele cu gaz natural comprimat (GNC) funcționează pe două tipuri de combustibil. Gazul natural este o hidrocarbură incoloră, inodoră și nu are efecte corozive sau cancerigene. Gazul natural conține aproximativ 97% metan (CH4).

Foto:   Automobile con etanolo - corsa verde del pattino del gioco di Volvo C30 video.  

Fonte:   Automobile di Volvo.  

    I vantaggi di un combustibile della flessione dell'automobile possono essere trovati:   Richiamo del combustibile (etanolo) dei raccolti agricoli (mais, canna da zucchero), delle emissioni della sostanza inquinante al più basso e dell'approssimativamente stesso costo di produzione a quello di un automobile con benzina.   Gli svantaggi sono più alto consumo di combustibile e difficoltà quando a partire dalla prevalenza fredda nel caso di uso di etanolo (E85).   

Veicoli con gas naturale appiattito.  

    Simile agli automobili di GPL, quelli con gas naturale appiattito (CNG) che lavora a due tipi di combustibili.   Il gas naturale è incolore, inodoro e non ha effetti del corrosive o cancerogeno.   Il gas naturale contiene il metano di circa 97% (CH4).   

Foto: Automobil cu gaz natural comprimat - Opel Zafira
Sursa: Opel

    Fiind mai ușor ca aerul, gazul natural nu curge pe sol, ci se disipă în atmosferă. Acesta este în avantaj comparativ cu benzina deoarece se reduce foarte mult pericolul de incendiu în cazul unui accident.

    Avantajele automobilelor cu GNC sunt emisiile poluante și cu efect de seră mai reduse, precum și prețul de cost mai redus al gazului natural.

    Un dezavantaj al GNC-ului este densitatea de energie mai scăzută, comparativ cu benzina. Pentru a-i crește densitatea de energie, gazul natural se comprimă până la valori de 200 bari. Chiar și la aceste presiuni ridicate, densitatea de energie este de doar 20%, comparativ cu același volum de benzină. Din aceste motive autonomia automobilelor cu GNC este mult mai redusă comparativ cu cele pe benzină.

Automobilele cu biodiesel

    Biodiesel-ul este o formă de motorină produsă din uleiuri vegetale, grăsimi animale sau uleiuri menajere reciclate. Amestecurile uzuale de biodiesel sunt: B2 (2% biodiesel, 98% motorină), B5 și B20. Combustibilii biodiesel B2 și B5 pot fi utilizati fără probleme în majoritatea motoarelor diesel.

Foto:   Automobile su gas naturale appiattito - Opel Zafira.  

Fonte:   Opel 

.  

    Facile quanto l'aria, il gas naturale non circola sulla terra, ma inoltre ottiene sbarazzato nell'atmosfera.   È nel vantaggio comparativo con la benzina a causa di più piccolo molto pericolo di fuoco in caso di un incidente.  

    I vantaggi degli automobili con CNG stanno inquinando le emissioni e dei gas della serra possa ridotto, come pure il costo ridotto prezzo di gas naturale.  

    Uno svantaggio di CNG è densità di energia più bassa, rispetto a benzina.   Per aumentare la densità di energia, il gas naturale comprime la barra fino a 200.   Anche ad queste alte pressioni, la densità di energia è soltanto 20%, rispetto allo stesso volume di combustibile.   Per questi motivi l'autonomia degli automobili con CNG è molto rispetto a quelle sulla benzina.  

Automobili con biodiesel.  

    Biodiesel è una forma di combustibile diesel prodotta dai grassi animali vegetali, dell'olio o dagli olii residui riciclati.   Le forme usuali delle miscele del biodiesel sono:   B2 (biodiesel di 2%, diesel di 98%), B5 e B20.   I combustibili B2 e B5 di Biodiesel possono essere usati senza alcuni problemi in la maggior parte dei motori diesel.  

Foto: Automobil cu biodiesel - Volvo V40
Sursa: Volvo

    Comparativ cu o motorină, biodiesel-ul are următoarele avantaje: se poate produce din surse regenerabile, se poate utiliza în orice tip de motor diesel, în urma arderii se produc mai puține emisii poluante și cu efect de seră, este biodegradabil, nu este toxic și se manipulează în condiții mai puțin periculoase.

    Cu toate acestea, comparativ cu o motorină, un combustibil 100% biodiesel (B100) are următoarele limitări: consumul de combustibil este mai ridicat iar performațele dinamice mai reduse (cu aproximativ 10% la B100 și 2% la B20), prețul de producție este mai ridicat, apar probleme de ardere la temperaturi scăzute și fiabilitatea motoarelor poate fi afectată.

Automobilele cu hidrogen

    În cazul automobilelor, pentru propulsie, hidrogenul poate fi utilizat în două moduri: la pile de combustiesau ars direct în cilindri. Potențialul utilizării hidrogenului este imens, datorită faptului că poate elimina dependența de petrol.

Foto:   Automobile con biodiesel - Volvo V40.  

Fonte:   Automobile di Volvo.  

    Rispetto ad un diesel, il biodiesel presenta i seguenti vantaggi:   Può essere prodotto dalle fonti rinnovabili, può essere usato in qualunque tipo del motore diesel, come conseguenza di combustione accade meno hassle poichè le emissioni e la serra della sostanza inquinante è biodegradabili, non tossici e sarà maneggiato nelle circostanze meno pericolose.  

    Tuttavia, rispetto ad un diesel, un biodiesel 100% (B100) del combustibile presenta le seguenti limitazioni:   Il consumo di combustibile è più alto e performațele più dinamico ridotto (da circa 10% su B100 e da 2% di B20), prezzo di produzione è più alto, i problemi sono dovuti al chiarore alle temperature insufficienti e l'affidabilità dei motori può essere influenzata.  

Automobili con idrogeno.  

    Nel caso degli automobili, per la propulsione, idrogeno può essere usata in due sensi:   Le cellule di combustione o bruciato direttamente nei cilindri.   Usi l'idrogeno di Potențialul è enorme, dato che può eliminare il petrolio di dependența.  

Foto: Automobil cu hidrogen - BMW
Sursa: BMW

    Hidrogenul (H2) este cel mai ușor și abundent element din Univers. Problema este că, pe Terra, nu se găsește sub formă liberă, ci în combinație cu atomi de carbon (C) sau oxigen (O2).  Astfel, hidrogenul se poate obține prin electroliza apei, care presupune desfacerea legăturilor dintre oxigen și hidrogen cu ajutorul energiei electrice, sau prin reformarea combustibililor fosili (de obicei gazul natural).

    Un motor care arde hidrogen, în loc de benzină, este mai robust, deoarece presiune rezultată în urma arderii este mai mare. Un motor cu hidrogen are puterea mai mare cu aproximativ 20% față de motor similar, cu combustibil convențional.

    Odată stocat, de obicei sub formă gazoasă sau lichidă, hidrogenul poate fi utilizat ca și combustibil pentru motoarele cu ardere internă. Un dezavantaj, comparativ cu combustibili convenționali, este densitatea de energie mai scăzută. Utilizarea hidrogenului ridică probleme deosebite deoarece acesta este inflamabil și este de asemenea stocat la presiune foarte mari.

Concluzii

    Încet dar sigur, automobilele cu propulsie alternativă încep să fie o soluție viabilă a societății moderne. Primul salt tehnologic a fost reprezentat de propulsia hibridă. Deja, automobilele hibride sunt apariții normale, aproximativ toți marii constructori de automobile fiind antrenați pe acest domeniu.

    Saltul tehnologic următor cred că va fi cel al automobilelor pur electrice, dar va mai dura aproximativ 10 ani până când vor avea o cotă de piață similară cu cea a automobilelor hibride din prezent.

    Combustibili alternativi (GPL, GNC, E85 și B20), sunt utilizați de asemenea pe scară largă, la nivel mondial. Cu excepția GPL-ului, restul combustibililor au succes doar pe anumite piețe și sunt strâns legați de capacitatea de producție locală. De exemplu, o piață foarte dezvoltată pentru automobilele cu etanol (flex-fuel) o reprezintă Brazilia, unde, producerea acestui combustibil este facilă, datorită culturilor imense de trestie de zahăr.

    Utilizarea hidrogenului pentru propulsie, rămâne pentru moment, doar la nivel experimental. Problemele legate de costul de producție al hidrogenului, modul de stocare al acestuia și infrastructura necesară pentru distribuție, nu vor permite, pentru o perioadă lungă de timp, utilizarea pe scară largă a hidrogenului pentru propulsia automobilelor.

Foto:   Automobile con idrogeno - il premio era BMW.  

Fonte:   Il premio era BMW.  

    L'idrogeno (H2) è l'elemento di programma più facile e più abbondante nell'universo.   Il problema è che, su terra, non è trovato nella forma libera, ma congiuntamente agli atomi di carbonio (C) o all'ossigeno (O2).     Quindi, l'idrogeno può ottenere l'acqua con elettrolisi, che coinvolge l'allentamento dei collegamenti fra ossigeno ed idrogeno usando l'elettricità, o reforming i combustibili fossili (gas solitamente naturale).   

    Un motore che bruciano l'idrogeno, anziché la benzina, è più robusto, poiché la pressione che deriva dalla combustione è più grande.   Un motore con idrogeno ha più alimentazione a circa 20% della parte anteriore del motore, simile a combustibile convenzionale.  

    Una volta che immagazzinato, solitamente nel gas della forma o nel liquido, idrogeno può essere usato come combustibile per i motori a combustione interna.   Uno svantaggio rispetto al convenționali dei combustibili, densità di energia è basso.   Problemi speciali di uso dell'idrogeno perché è altamente infiammabile ed inoltre è immagazzinato a molto ad alta pressione.  

Conclusioni da disegnare.  

    Lentamente ma certamente, gli automobili con propulsione alternativa cominciano ad essere una soluzione possibile a moderno corporativo.   La tecnologia in primo luogo salta è stata rappresentata da propulsione ibrida.   Già, gli automobili ibridi sono caso normale, circa tutti i costruttori grandi degli automobili che sono storti su questo campo.  

    Salto tecnologico seguente non penso che sia quello degli automobili elettrici puri, ma occorra loro circa 10 anni abbia una percentuale del mercato simile a quella degli automobili ibridi dal presente.  

    I combustibili alternativi (che GPL, CNG, E85 e B20), sono uso inoltre su una più grande scala, su una base in tutto il mondo.   Tranne il sistema di GPL, il resto dei combustibili riesce soltanto in determinati mercati ed è molto attentamente legați di capienza locale di produzione.   Per esempio, un mercato fortemente sviluppato per gli automobili con etanolo (flett-combustibile) è il Brasile, in cui la produzione di combustibile è resa facile, i raccolti enormi di ringraziamenti della canna da zucchero.  

    Usi l'idrogeno per l'apparato propulsore, remains per il momento, soltanto il livello sperimentale.   Le edizioni concernenti il costo di produzione dell'idrogeno, come memorizzare esso e l'infrastruttura necessaria per distribuzione, non terranno conto un periodo di tempo esteso, uso molto diffuso di idrogeno per la propulsione delle automobili.