Результаты первых теоретико-экспериментальных испытаний убедительно доказали — новая технология, предложенная исследователями Политехнического университета Валенсии, снижает уровень загрязнений атмосферы при работе двигателя. При работе нового «зеленого двигателя» выбросы оксидов азота и сажи сократились на 92% и 88% соответственно, а CO2 из выхлопных газов трубы на 15% — до 52 г/ткм (грамм на тонну и километр). Новая разработка опережает строгие правила по борьбе с загрязнением, утвержденные правительством Испании на 2025 год. Кстати, новая конфигурация объединяет все преимущества гибридных и двухтопливных двигателей внутреннего сгорания. Результаты исследования публикует журнал Energy Conversion and Management.
Максимальная эффективность, меньшее загрязнение
Объединение двух технологий, двухтопливного сжигания и гибридной конструкции, позволяет максимально использовать преимущества двух технологий сразу, объясняют исследователи. «Электрооборудование предотвращает использование теплового двигателя в условиях низкой эффективности. В то же время добавление теплового двигателя в систему позволяет получить экономически рентабельные автомобили по сравнению с электрическими и относительно чистыми» — подчеркивает Антонио Гарсия, профессор Политехнического университета Валенсии (UPV).
Профессор подчеркивает, что технология двухтопливного параллельного гибридного сгорания позволяет снизить выбросы оксидов азота более чем на 90% по сравнению с дизельным двигателем. Сажа при этом практически не образуется. Кроме того, оптимизация электрических компонентов позволяет тепловому двигателю работать с максимальной производительностью при меньшем расходе топлива. А именно на 13% по сравнению с обычным дизельным транспортным средством.
Новая конфигурация объединяет все преимущества гибридных и двухтопливных двигателей внутреннего сгорания.
Почему важны математические модели
Сантьяго Мартинес, исследователь из CMT-Thermal Engines UPV, рассказал о ходе исследования.
«Для этого исследования была создана виртуальная модель оригинального транспортного средства с обычным дизельным механизмом. Она была подтверждена с использованием экспериментальных данных, полученных с грузовика компанией Volvo. После этого мы провели оптимизацию различных электрических компонентов — двигателя, генератора и аккумулятора. Были приняты во внимание реальные ездовые циклы грузовика с новым двигателем. Эта методология позволяет значительно сократить количество экспериментальных испытаний, а, следовательно, и стоимость разработки любой заданного технологии», — подчеркивает Мартинес.
Какая батарея будет наиболее эффективной?
Хавьер Монсальве, еще один член команды CMT-Thermal Engines, объясняет, что для определения потенциала новой технологии по сравнению с существующей необходимо оценить ее стоимость с учетом двух основных факторов. С одной стороны, цена батарей, а с другой — возможная экономия в виде штрафов за превышение выбросов CO2 в Испании.
В своем анализе исследователи приняли во внимание текущую цену батарей (около 176 евро/кВтч) и их ориентировочную стоимость в 2025 году (около 100 евро/кВтч). Также учитывался денежный штраф, который грозит производителям грузовиков, если они не будут соблюдать лимит выбросов CO2 в 2025 году — 4250 евро за г/ткм.
«Принимая во внимание текущую цену на аккумуляторы и штрафы, предложенные Европейским Союзом на 2025 год, двухтопливная технология для грузовиков от 18 до 25 тонн дает лучшие преимущества при использовании аккумуляторов малой емкости (до 10 кВтч). А использование пакетов с более крупными батареями существенно увеличит конечную стоимость автомобиля. Да, она упадет в связи с предсказуемым падением цен на литий-ионные технологии в ближайшие годы. Но до тех пор вряд ли можно увидеть производство чисто электрических грузовиков в широком масштабе», — заключает Монсальве.
Journal information