Enerji Otto Döngüsü Motorlarında Bağlantı
Filo operasyonları, Otto döngüsünü takip eden iç yanma motorlarına bağlıdır, ancak bu güç implantları termodinamik uzlaşmadır. Yılda 3.000 galon yakıt kullanan her biri yılda sadece 25-30 galonlara asla dokunmayacak şekilde ısınıyor.
Otto döngüsünin teorik verimliliği, sıkıştırma oranına bağlıdır, ancak gerçek motorlar sürtünme, pompalama kayıpları ve eksik yanma nedeniyle kısa sürede düşer. Ancak, ısı reddedilmesi. Komustion sıcaklıklar, 2.000 °C'ye kadar ısıyı sınırlarken, ısıyı kabaca 200 °C'ye kadar ısıtmalıdır. Motor, yüksek ısıyınmış bir benzinli bir şekilde havaya uçurur.
Eğlenme ve Coolant: İki Distinct Energy Streams
Tüm atık ısısı eşit değildir. Eğlenme gazı, 400-800 °C'de motoru terk eder, yüksek derece ısılı enerji tasarrufu için ideal kılar. serin sistem, bazı çalışma ekstraksiyonu için termodinamik potansiyelini sınırlandırır. Ancak, soğuk ısı bol ve istikrarlı, kabin ısıtması, yakıt ön ısıtması veya ısı geçişi gibi düşük sınıf uygulamalar için değerli olur.
Başarılı bir WHRS stratejisi genellikle yüksek exergy içeriği nedeniyle egzoz akışını hedefler.Sağlayıcısı sonra bile, otoyol yükleri altında 2.0 litre benzinli motor, mevcut ısının 30-40 kW'ı mevcut egzoz ısısı altında tutabilir.For filosu araçlar için işletim sistemi tutarlı bir enerji akışı sağlar.
Termoelektrik Jeneratörleri: Sıcaklık Farklarından Sessiz Güç
Termoelektrik jeneratörleri (TEGs), Seebeck'in etkisini bir sıcaklık farkından doğrudan üretmek için kullanıyor. Sıcak egzoz boruları ve serin bir ısısink, hareket eden parçalarla elektrik üretiyor. Otomotiv TEG prototipleri, BMW, Ford ve General Motors dahil olmak üzere üreticiler tarafından geliştiriliyor.
Erken birimler sadece birkaç yüz watt üretti, ancak maddi ilerlemeler yüksek elektrik talepleri ile efficimleri daha yüksek bir şekilde itti - 1 kW'a kadar teslim etti; benzin uygulamaları benzer eğilimler gösteriyor.Bu elektrik, termoelektrik malzemelerinin maliyetini azaltabilir ve kalıcı bir elektrik pompasıyla çalışan araçlar için - yarı-çeviren motorlar, kameralar, soğutma, yardımcı aydınlatma - yardımcı aydınlatma - doğrudan yakıt tüketimini azaltır.
Organik Rankine Döngüsü: Yüksek Ligler için Vapor Güç
Organik Rankine Döngüsü (ORC) düşük bir kaynar ile çalışan bir sıvı kullanır - tekrar soğutucular veya hidroflorokarbonlar gibi - hem de ısı değiştiricisi için yoğun bir şekilde incelenir.
BMW'nin Turbosteamer projesi, düşük sıcaklık devrelerinde, hem de tek bir genişleyen verimlilik kazançlarını sürekli olarak yüzde 10 ila 15 oranında artırdı. ORC sistemleri yüksek enerji yoğunluklarını sunmak için yüksek ısıtmak için yüksek ısı değiştiricileri, daha genişleyen bir ısı değiştiricileri, pompalar ve kontenjanı azaltmak gerekir.For filo uygulamaları için ağırlık cezaları azaltmak için uzun süre boyunca yüksek ısıtmak gerekir.
Turbo-Compounding and Electric Recovery
Turbo-compounding, 1940'lardan beri egzoz akışından enerji üretiyor ve Cummins gibi üreticiler tarafından ağır-duygun dizel için ticarileştirildi.
Elektriksel olarak turbo-kompounding – bazen e-turbo veya turbo-jeneratör olarak adlandırılır – motor-jeneratör ünitesini güçlendirmek için enerjiyi geri alır. Sık sık durdurma sırasında, aşırı egzoz enerjisi şarj edebilir; hızlanması sırasında, motor, şarj edilebilir yakıt tasarrufu için yardımcı olabilir.
Yardımcı Termal Yönetim: Low-Temperature Strategies
Tüm atık ısısı elektrik haline gelmek zorunda değil. Yeniden keşfedilen ısı, kabin ısıtma, yakıt ön ısıtma veya soğukta yanmalı betonu geliştirmek için hava ısıtma sistemi gibi daha düşük maliyetli ihtiyaçlara hizmet edebilir. Sıcak ısılar için harcanan ısı, ısı değiştiricileri için zaten ısıtılır, ancak enerjileri genellikle ısıtılır ve ısıtılır.Bu sayede daha düşük maliyetli bir şekilde ısıyı arttırır.
Prototipden Payback: Quanting Fleet Influence
Atık ısısı faydalı güce dönüştürüldüğünde, fren bazlı yakıt tüketimindeki iyileşme yüzde 5–8 oranında daha fazla miktarda yakıt ekonomisine sahip olabilir.Ingerekli benzinli motor, otoyol koşullarında yüzde 8-12 oranında yakıt ekonomisini artırabilir. TEGs tipik olarak hafif-duty araçları için yüzde 3-6 sunarken, turbo-kompounding daha fazla yükte bir ORC sistemi daha fazla.
Yılda 100 Sınıf 8 kamyon filosu için her yıl 7 mpg'de yılda 100 mil seyahat eden kamyonlar, yıllık yakıt maliyetinin yaklaşık 250.000 $ 'lık bir artıştır. Düşük yakıt tüketimi doğrudan CO2 emisyonlarını azaltır - yaklaşık 2.3 kg tasarruf edilen yakıt tasarrufu sağlar - filoların sürdürülebilirliği hedeflerine ulaşması ve karbon fiyat fiyatlarını azaltması için bu performansın arttırılması.
Vaka Çalışmaları ve Pilot Programları
Birkaç yüksek profilli proje, WHRS viability in filo-relevant contexts'de göstermektedir.
- [FOW Turbosteamer: [Dönetici: [Dönetici] 2005 yılında yapılan ilk olarak bu ORC tabanlı sistem, NEDC otoyol döngüsünde yüzde 10 yakıt tasarrufu elde etti.
- [FONT=0]Ford ve ABD DOE SuperTruck: Ford, SuperTruck programı altında F-150 seçici jeneratörü keşfetti.Bir prototip 48 volt'ta 800 watt teslim etti - güç telematik ağ geçidine, baraj kameralarına ve mobil veri terminallerine ortak oldu.
- [FONT:0]Cummins Turbo-Compounding: Cummins, ağır dizel motorlar için ticarileştirilmiş mekanik turbo-kompounding, yüzde 5 yakıt ekonomisine sahip olmak. Teknoloji, 8 kamyona kadar egzoz enerji kurtarma ölçeklerini sınıf 8 kamyonlara gösteriyor.
- [FONT:0] ⁇ Araştırması: [Dönetici:2)Üyetimli Termal Mühendislik) (DOI: 10.10.2016/jappltermeng.01.057) Otomobil ORC ve TEG sistemleri üzerinde 100 makale üzerinde incelendi, motor yönetimi ve termal depolama ile entegrasyonun gerçek dünya etkinliği için anahtar olduğunu belirtti.
Kabul etmek için engeller: Kilo, Maliyet ve Kompleksi
Bu başarılara rağmen, WHRS filosunu kabul eden kararları etkileyen engellerle karşı karşıyadır.
[FONT:0]Ek ağırlık ve Ambalaj: [Dönetici: [Dönetici:0] Tam ORC sistemi 30-50 kg. Bir ışık ticari araçta, bu kitle kısmen yakıt kazançlarını dengelemek zorundadır. TEGs daha hafiftir, ancak motor körü turbo şarj edicilerle kalabalıktır, ancak her kilogram ödeme gelirlerini azaltır.
[FONT:0]Cost ve Yatırıma Dönüş: Termoelektrik modülleri nadir malzemeler nedeniyle pahalı kalır. ORC sistemi geri dönen genişleyen ve birden fazla ısı değiştiricisi, yatırımın haklı çıkmasına neden olur, yakıt tasarrufu, şirket içindeki yüksek fiyat artışları daha güçlü tutar.
[FONT:0)Transient Operasyon ve Kontrol: Otomotiv motorları nadiren sabit durumda çalışır. Eğlenmeli sıcaklık ve kütle akışları hızlanır, frenleme ve dişli değişiklikleri iler. TEG çıktısı, bir sıcaklık farkının sürdürülmesine bağlıdır; hızlı değişiklikler, termal stres ve güç dalgalanmalarına neden olur. ORC sistemleri, buharlaştırıcı kuru temizleme veya genişleyen hasarlardan kaçınmak için dikkatli bir akışkan kontrolü gerektirir. Gelişmiş algoritmaları ve termal tamponlar karmaşıklaştırma kodlar ve termal bakım ekipleri daha fazla tanılama kodları desteklemeli ve muhtemelen yeni bir eğitim gerektirir.
[FONT=0]Reliability and Durability: Raflar gazın yüksek sıcaklığa, kororatif kondensasyona ve termal bisiklete dayanmalıdır. Termoelektrik modülleri zamanla azalır ve mühürleme hataları gösterir. Otomotiv titreşim ve geniş ısı salakları çok fazla karbonatlı sistemler çok fazla yıllık gecikme süresine maruz kaldı.
Malzeme Gelişimi ve Hibrit Entegrasyon
Temel teknoloji trendleri bu engelleri sürekli olarak azaltır. Yeni termoelektrik malzemeleri, beton ve yarı-Heusler alaşımları, yüksek milli üretim filoları için daha yüksek performanslı ısı değiştiricileri sağlar.
Araç elektrikli elektrifikasyonunun büyümesi, elektriksel bir rol üstlenir ve geleneksel araçlarda bile, telematiklerden, sensörlerden ve sürücüye bağlı batarya paketlerinden elektrik absorbe edebilir. paralel olarak hibrit veya elektrikli araçlarda her türlü geri kazanılmış enerji, geleneksel olarak çalışan motor segmentlerine kadar uzanır ve motorlar, tüm yüklere sahip olan telematik sistemlere ve sürücüye bağlı sistemlere yatırım yapan motorlara ait olan yüksek gerilimli batarya paketlerine sahiptir.
Düzenleme basıncı yoğunlaşıyor. Yeni Kurumsal Ortalama Yakıt Ekonomisi hedefleri ve Avrupa CO2 filosu sınırları, her makul verimlilik teknolojisini benimsemeye zorlanır. Atık ısı kurtarma, mevcut motor mimarisine temel bir yeniden tasarlanmadan uygulanabilecek birkaç seçenekten biridir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Atık ısı kurtarma sistemleri, filo uygulamalarındaki Otto döngüsü motorlarının verimliliğini artırmak için somut bir yol sunar. Aksi takdirde yararlı mekanik veya elektrik gücüne dönüşebilecek termal enerjiyi dönüştürmekle, WHRS, 10-15% tasarruf sağlayabilir ve drivability. teknolojiler çeşitlidir: sağlam devletli termoelektrikler, organik Rankine döngüsü genişleticiler, turbo-kompounding türbinleri ve düşük ısı değiştiricileri, her biri belirli ve ticari-offlar ile.
Önümüzdeki on yıl içinde, bazı atık ısı kurtarma şekli, bu gelişmeleri takip eden ve teknolojideki ticari olgunluğa ulaştığında faydaları yakalamak için sessiz bir termoelektrik modülünün kullanılması muhtemel.