|
Chcesz wiedzieć więcej? Zamów dobrą książkę. Propozycje Racjonalisty: | | |
|
|
|
|
Państwo i polityka » Energetyka
Długie konanie silnika benzynowego. Alternatywne paliwa jutra [2] Autor tekstu: Maciej Psyk
Znacznie bardziej od powyższych obiecujące i trendy
są pomysły częściowego lub całkowitego zastąpienia benzyny i ON prądem
elektrycznym. Do tej pory technologia ta znajduje się praktycznie w powijakach — elektryczne są rowery, hulajnogi, a ostatnio skutery. Jest tak, ponieważ
stosowane baterie NiMH cechują się zbyt niską na potrzeby motoryzacji gęstością
energii. Sprawę utrudniają dwa warunki sine qua non — temperatura pokojowa
(baterie mają lepsze parametry w bardzo niskich temperaturach) i odnawialność
(jednorazowe przekraczają 1 kWh/l). Do rozwoju samochodów elektrycznych
potrzebne są baterie litowo-jonowe, takie jak w laptopach i telefonach komórkowych.
Wykorzystanie ich w motoryzacji okazało się być bardzo trudne ponieważ
odpowiednio duże niebezpiecznie nagrzewały się i wymykały spod kontroli.
Wyniki udało się jednak poprawić i wkrótce mają pojawić się na rynku
samochody z tymi bateriami. Pierwszym będzie Saturn Vue Green Line zapowiadany na jesień 2009. Matsushita pokazała prototyp baterii Li-Ion trzeciej generacji o gęstości 740 Wh/l (nie przekłada się to bezpośrednio na użycie w samochodach). Mają one silnych konkurentów. Ich ewolucją są baterie
litowo-polimerowe (LiPo) o gęstości energii około 300 Wh/l. Jeszcze lepszymi
wynikami odznaczają się baterie litowo-siarkowe firmy Sion
Power Corporation. Obecnie uzyskują 400 Wh/l, a firma przewiduje, że wkrótce
osiągnie 600 Wh/l. Jej konkurentem jest Electrovaya z technologią SuperPolymer — potwierdzono 650 Wh/l. Wyniki te są bardzo szacunkowe gdyż w tej
dziedzinie ma miejsce gwałtowny postęp. W 2008 roku ma rozpocząć się masowa
produkcja „ultracapacitor-a" (połączenie baterii i akumulatora) firmy
EEStor (zob.),
który będzie napędzał samochód ZENN. Firma zapowiada, że samochód
elektryczny na jej hybrydowej baterii przejedzie 500 mil (800 km), co pokonałoby
piętę achillesową samochodów elektrycznych i odesłało do lamusa silniki
spalinowe. Szacuje
się, że krytyczną granicą dla samochodów na baterie jest prędkość
maksymalna samochodów miejskich czyli ok. 150-160 km/h oraz 500 km zasięgu -
po jej osiągnięciu będą wypierać dzisiejsze auta. W osiągnięciu tego może
pomóc samo wykorzystanie zbędnych elementów mechanicznych w samochodach
spalinowych — nie tylko samego zbiornika paliwa, ale także silnika, skrzyni
biegów, sprzęgła i całej reszty ciężkiego żelastwa, które ma tylko jeden
cel — zamienić paliwo na pracę mechaniczną. Razem jest to co najmniej 300
kg w każdym samochodzie osobowym. Baterie zaś znajdują się pod podłogą — i to prawie wszystko. Dobrym przykładem jest francuski BlueCar, wyjątkowo
przestronny przy długości zaledwie 3,05 metra i ważący mniej niż tonę.
Wykorzystanie na baterie zaoszczędzonej w ten sposób masy i przestrzeni
pozwoli zrównoważyć niższą gęstość energetyczną.
Samochód elektryczny ma wiele
innych zalet — jest banalnie prosty w obsłudze (nie ma sprzęgła ani skrzyni
biegów), jest bezszelestny, stały moment obrotowy dostępny jest przy każdej
prędkości, jego waga w czasie jazdy nie zmienia się, nie wymaga ani nowej
infrastruktury (jak E85) ani nawet istniejącej — do ładowania można go podłączyć
do dowolnego gniazdka elektrycznego. Korzysta więc z takich źródeł prądu
jakie zasilają sieć elektryczną i w tym sensie zanieczyszcza środowisko w takim samym stopniu jak każde urządzenie elektryczne, np. telewizor, który
szczęśliwie nie jest na celowniku ekologów. Tutaj zaś rozwiązaniem jest
najbardziej ekologiczna energia jądrowa oraz energia odnawialna, głównie słoneczna,
która według prognoz długoterminowych w połowie 21 wieku ma dostarczać połowy
zużywanej energii na świecie. Gwoli uczciwości trzeba zaznaczyć, że obecnie
ładowanie w zwykłym gniazdku odpowiada emisji 63 g CO2 na kilometr. Spada to
do zera w przypadku korzystania z „zielonej" energii, np. domowego panelu
solarnego. Nawet jednak 63 gramy to wynik daleko poniżej najsurowszych wymagań
ponieważ do 100 gram samochody oznaczane są jako najoszczędniejszego typu
„A" zaś samochód o napędzie spalinowym do podobnego wyniku musiałby
przejechać aż sto mil na jednym galonie (anglosaska miara zużycia paliwa,
odpowiednik europejskiego "litrów na sto kilometrów"). Ich największa
zaleta leży jednak w niezwykle taniej eksploatacji — od darmowej w przypadku
korzystania ze źródeł odnawialnych do ekwiwalentu cenowego ponad 100 mpg.
Dzieje się tak ponieważ samochody te można ładować w nocy, kiedy prąd jest
znacznie tańszy (w Polsce taryfa G12 nocna — prąd tańszy nawet o połowę w stosunku do G11). Oszczędności występują nawet w taryfie całodobowej. Licząc w ten sposób, najpopularniejszy samochód elektryczny G-Wiz osiąga do 600 mpg — 10 razy więcej niż najoszczędniejsze samochody konwencjonalne. Zamieniając
to na bardziej obrazowe porównanie — zużywa prądu w ciągu roku za tyle,
ile kosztuje jedno zatankowanie paliwożernego SUVa. Dodając liczne ulgi,
odpisy i przywileje jest to najtańszy samochód na świecie, jedyny, który w ciągu użytkowania może okazać się… bezpłatny, w porównaniu z typowym samochodem. Takiego interesu nawet najlepsi rabini nie wymyślili. Do
tego prąd może być objęty ulgową lub zredukowaną stawką podatku VAT -
we Włoszech jest to 4% a we Francji 5,5% (zob.),
podczas gdy w Polsce — 22% VAT-u plus akcyza (Polska nakłada akcyzę na prąd
jako jedyny kraj Unii; niesłusznie, bo prąd był towarem luksusowym, ale przed
wojną). Po planowanym na 2009 rok stworzeniu ogólnoeuropejskiego wolnego rynku
energii elektrycznej (zob.)
ekwiwalenty mpg wzrosną jeszcze bardziej. Może to wpłynąć na gwałtowny
rozwój samochodów BEV w ciągu dekady.
Drugą — poza obecnie niezadowalającym zasięgiem — wadą samochodów
elektrycznych (zwanych BEV) był długi czas ładowania, praktycznie uziemiający
samochód i jego właściciela przy mieszkaniu jak chłopa pańszczyźnianego. Tu też
dzięki nanotechnologii osiągnięto postęp i obecnie baterie firmy A123
można naładować do 90% w ciągu 5 minut. Jeszcze dalej idą naukowcy z MIT,
którzy naładowali całą baterię w ciągu sekund. Ładowanie przyszłej
baterii samochodowej nie będzie trwało dłużej niż dziś wlewanie paliwa.
Trzecim problemem, znanym także posiadaczom telefonów komórkowych, było
zmniejszanie się pojemności baterii w miarę kolejnych ładowań.
Nanotechnologia pozwala rozwiązać ten problem całkowicie — np. bateria
Toshiby rozładowała się o 1% po tysiącu cykli zaś w prototypie EEStor
samorozładowanie w ogóle nie występuje.
Z
tych powodów uważam, że przyszłość motoryzacji należy do samochodów
elektrycznych napędzanych dopiero opracowywanymi rodzajami wysokowydajnych
baterii lub hybryd bateryjno-akumulatorowych o gęstości energii ponad 500 Wh/l.
Przedtem jednak czeka nas „okres burzy i naporu" czyli samochody typu
PHEV — ewolucyjne rozwinięcie obecnych samochodów hybrydowych. Pojazdy takie
mogą korzystać z silnika elektrycznego na krótkich dystansach w czasie
codziennego użytkowania a na dłuższych trasach z tradycyjnego silnika
spalinowego (zob.).
Obliczono, że przeciętny Amerykanin pokonuje dziennie 29 mil, zaś 70% -
mniej niż 40 mil dziennie (zob.).
Gdyby trasę tę pokonywali na bateriach, wspomniany na wstępie plan Busha zostałby
wykonany z nawiązką, jednocześnie znacznie obniżając koszty eksploatacji
pojazdu. Obecnie (listopad 2007) nie ma seryjnie produkowanych PHEVów, ale
istnieje już rynek zamiany hybryd na PHEVy — głównie w światowej
Mekce „zielonych" samochodów i technologii, czyli w stanie Kalifornia.
Pomijając zużycie
prądu PHEVy będą mogły uzyskać zużycie paliwa około 100-150 mpg (w zależności
od dziennego przebiegu i miejsca jazdy). W dodatku (tak jak hybrydy) będą miały
lepsze wyniki w mieście niż na drodze — odwrotnie niż zwykłe samochody.
„Klasyczne"
PHEVy będą pojazdami na dwa równoważne paliwa — prąd i benzynę lub ON.
Niejako kolejnym krokiem naprzód było zaprojektowanie samochodu elektrycznego, w którym tradycyjne paliwo pełni już tylko rolę służebną. Tak działa
koncepcyjny Chevrolet Volt oczekiwany w salonach w 2010 roku. W prototypie nie
ma połączenia między kołami a silnikiem spalinowym. Paliwo (E85) użyte jest
do produkcji dodatkowej energii elektrycznej doładowującej baterię. Rozwiązuje
to największy (obecnie) problem samochodów BEV czyli ograniczony zasięg -
Volt może przejechać ponad 1000 km. Jako PHEV ma zasięg na bateriach 40 mil
(typ PHEV-40). Volt jest nadzieją GM na pokonanie Priusa trzeciej generacji na
jego własnym polu. Gdyby do tego czasu upowszechniono E100 byłby to samochód
elektryczny z dala od domu wspomagany alkoholem (co faktycznie może być
interesujące).
GM poszedł jeszcze dalej w drugiej generacji prototypu, w której zamiast
silnika na E85 użyto ogniw paliwowych na wodór żeniąc dwa główne napędy
alternatywne. Rozwiązanie takie (pierwszej generacji) w potencjalnie konkurującym z Voltem Volvo Recharge nazwano po prostu Pomocniczą Jednostką
Energetyczną (ang. Auxiliary Power Unit). Teoretycznie właściciel samochodu
wyposażonego w jednostkę ma do dyspozycji swój własny generator prądu na
wypadek przerwy w dostawie mocy.
Dodatkiem do hybryd, PHEVów i BEVów jest panel słoneczny zamontowany
na dachu o mocy ok. 240W. W eksperymentalnym Priusie w słonecznej
Kaliforni poprawiło to spalanie paliwa o 10%. Co ważniejsze, wydłuża to zasięg
samochodów o 15 km. Firma Solar Electrical Vehicles, która zamontowała już
ponad sto takich paneli zapewnia, że inwestycja zwraca się po dwóch do trzech
latach. Najbardziej interesująca jest możliwość uzyskania lakieru lub
cienkiej folii produkujących prąd. Laboratorium Angstroema,
potentat w dziedzinie innowacyjnych energii zaprezentował taką folię, ważącą
jedynie 20-30 g/m2. W Tybindze pokryto nią dach kościoła. Prawdopodobnie więc
przyszłe samochody będą wyposażone w takie fotoogniwa standardowo lub co
najmniej na życzenie. Na tak zwaną całość poszła firma Venturi
dodając do samochodu Eclectic montowany na dachu wiatrak produkujący do 400W
noszący dumną nazwę „osobistej turbiny wiatrowej". Według producenta w wietrzny dzień turbina pozwala na przejechanie 15 kilometrów. Niewykluczone,
że jest to strzał w dziesiątkę. Nowe turbiny produkują prąd już przy
wietrze 1,6 m/s (1 Beauforta czyli powiew), mają 60% efektywności, pracują do
45 km/h (6 w skali Beauforta) i nie mają ostrych krawędzi. Poza tym w warunkach ruchu miejskiego wiatr jest wręcz gwarantowany za sprawą ciężarówek,
pojazdów uprzywilejowanych i innych uczestników ruchu. Turbina wiatrowa może
wykorzystać do napędu sam ruch uliczny jednocześnie w nim czując się
najlepiej.
1 2 3 4 5 6 7 Dalej..
« Energetyka (Publikacja: 02-11-2007 Ostatnia zmiana: 02-06-2013)
Maciej Psyk Publicysta, dziennikarz. Z urodzenia słupszczanin. Ukończył politologię na Uniwersytecie Szczecińskim. Od 2005 mieszka w Wielkiej Brytanii. Członek-założyciel Polskiego Stowarzyszenia Racjonalistów oraz członek British Humanist Association. Współpracuje z National Secular Society. Liczba tekstów na portalu: 91 Pokaż inne teksty autora Liczba tłumaczeń: 2 Pokaż tłumaczenia autora Najnowszy tekst autora: Monachomachia po łotewsku | Wszelkie prawa zastrzeżone. Prawa autorskie tego tekstu należą do autora i/lub serwisu Racjonalista.pl.
Żadna część tego tekstu nie może być przedrukowywana, reprodukowana ani wykorzystywana w jakiejkolwiek formie,
bez zgody właściciela praw autorskich. Wszelkie naruszenia praw autorskich podlegają sankcjom przewidzianym w
kodeksie karnym i ustawie o prawie autorskim i prawach pokrewnych.str. 5612 |
|