BMW z elektriko iz toplote izpušnih plinov

 

Tudi pri najbolj učinkovitem motorju z notranjim zgorevanjem (MNZ) se približno le ena tretjina energije goriva uspešno pretvori in porabi za koristno delo (beri: pogon vozila), preostali tretjini pa se izgubita v okolico skozi hladilno tekočino motorja, izpušne pline in motorno olje v obliki toplote.

Klub temu da se ob uporabi turbopuhal del te energije že danes uspe izkoristiti, pa ostaja na tem področju še potencial izkoriščanja sicer zavržene energije, ki bi lahko pomenil okoli petodstotno zmanjšanje porabe goriva in posledično zmanjšanje emisij ogljikovega dioksida.

 

 

Že pred časom je BMW predstavil tehnično izvedbo zamisli izkoriščanja odvečne toplote z vgradnjo miniaturne parne turbine, ki je povezana z glavno gredjo motorja, izkoriščala pa je toplotno energijo v izpušnih plinih in hladilni tekočini motorja. Laboratorijski poskusi so pokazali tudi do 15-odstoten prihranek, zdaj pa so šli še korak naprej in se izognili mehanskemu členu v verigi pridobivanja energije iz odpadne toplote izpušnih plinov ter predstavili tako imenovan termoelektričen generator energije.

Termoelektrični generator

 

Zelo svež pristop z neposredno pretvorbo toplote v elektriko je tehnika, ki jo je razvila in uporabljala NASA pred štirimi desetletji za potrebe poletov v vesolje, zdaj pa jo bodo Nemci očitno poskusili spraviti še na ceste.
Pri tej tehniki se izkorišča tako imenovani Seebeckov učinek, pri katerem se zaradi padca temperature v posebnih termoelektričnih polprevodnikih generira električna napetost.
Stopnja pretvorbe TEG-ov iz začetka razvoja je znašal le nekaj odstotkov, zdaj pa je z razvojem polprevodnikov ta delež že večji, razvojniki pa napovedujejo, da se bo z nadaljnjim razvojem materialov še povečal ter s tem postal smiseln tudi za vgradnjo v avtomobile.

 

Inženirji pri BMW-ju raziskujejo več različnih scenarijev uporabe TEG-a v avtomobilu. Glavni projekt je seveda njegova vgradnja v izpušni sistem vozila, kjer bi pridobivali elektriko in jo uporabljali recimo za segrevanje motorja in menjalnika v fazi hladnega zagona vozila ter seveda dodatno razbremenitev motorja, saj bi takrat klasični električni alternator le še redko kdaj sam proizvajal elektriko za potrebe avta.
Druga možnost je obrnitev poteka procesa za potrebe segrevanja katalitičnih pretvornikov v fazi hladnega zagona motorja, ko bi se izkoriščal tako imenovani Peltierjev učinek, kjer bi te termoelektrične polprevodnike napajali s tokom, slednji bi pa generirali toploto ter pospešili segrevanje katalitičnih pretvornikov na delovno temperaturo. Ob dosegu le-te bi se proces seveda ponovno obrnil v smer pridobivanja elektrike iz toplote izpušnih plinov.

 

Trenutno so uspeli iztisniti iz njega le do 200 watov električne energije, a tehniki so prepričani, da bi lahko to vrednost, z nadaljnim razvojem materialov polprevodnikov, ki naj bi ob trenutni stopnji  napredka zelo veliko obljubljala, povečali tudi do 1 kW. Tolikšna količina povrnjene energije, pa naj bi omogočala zmanjšanje porabe goriva v praksi do približno pet odstotkov.

Dodatna prednost TEG-a predstavlja njegovo izvrstno dopolnjevanje z nekaterimi drugimi sistemi kot je recimo regenerativni sistem pridobivanja energije med zaviranjem vozila. Za razliko od slednjega namreč TEG pridobiva največ energije ravno v trenutkih, ko je potreba po njej tudi dejansko največja, to je med izdatno obremenitvijo motorja med pospeševanjem ali pri vožnji v klanec.