Category: авто

Category was added automatically. Read all entries about "авто".

Могут ли электрические грузовики конкурировать с дизельными?

Британская корпорация Anglo American объявила о планах создать к концу нынешнего года самый большой в мире грузовик на электрической тяге. Машина грузоподъёмностью 290 тонн пройдёт тестовые испытания на открытом платиновом руднике Mogalakwena в Южной Африке и, по мнению разработчиков, станет «ориентиром для экологически чистой тяжёлой техники».

Сегодня этот статус носят 65-тонные карьерные самосвалы E-Dumper компании Kuhn Schweitz. Ёмкость их батарей составляет 600 киловатт-часов, то есть от каждого из них можно зарядить шесть обычных электромобилей. Планируется, что накопители новой модели, на которую возложена миссия «стать частью концепции устойчивого развития горнодобывающей промышленности», будут почти вдвое больше.

Для того чтобы повысить запас хода своего монстра инженеры внесли в проект ряд конструктивных особенностей. В частности, предусмотрели дополнительный модуль топливных элементов, работающий на водороде, а также систему рекуперативного торможения. Суть последней технологии состоит в том, что при спуске двигатели грузовика превращаются в генераторы и начинают производить энергию, которая поступает обратно в аккумулятор для последующего ускорения на подъёме.

Collapse )

Электромобили влияют на климат не меньше, чем дизельные автомобили

Издание The Brussel Times сообщает, что новое немецкое исследование показывает, что электромобили вряд ли уменьшат выбросы CO2 в Европе в ближайшие годы, так как внедрение электромобилей не приведет к сокращению выбросов CO2 от дорожного движения.

Согласно исследованию, проведенному Кристофом Бухалем из Кельнского университета, опубликованному Институтом экономических исследований в Мюнхене (Ifo Institute) в апреле 2019 года, у электромобилей «значительно выше выбросы CO2, чем у дизельных автомобилей». Это связано со значительным количеством энергии, используемой при добыче и переработке лития, кобальта и марганца, которые являются критически важным сырьем для производства аккумуляторов для электромобилей.

Аккумулятор для электромобиля Tesla Model 3 выбрасывает в окружающую среду 11-15 тонн CO2. Срок службы каждого аккумулятора составляет примерно десять лет, а его общий пробег составляет порядка 151 000 км (94 000 миль), что означает от 73 до 98 граммов CO2 на километр (от 116 до 156 граммов CO2 на милю), сказал Бухал. Добавьте к этому выбросы CO2 от электростанций, которые приводят в движение такие транспортные средства, и фактические выбросы Тесла могут составить от 156 до 180 граммов CO2 на километр (249 - 289 граммов CO2 на милю).

Collapse )

Плазменно-топливная система (ПТС) для эффективного сжигания низкосортного угля

Плазменно-топливная система (ПТС) для эффективного сжигания низкосортного угля на тепловых электростанциях и в котельных

Сегодня на ТЭС до 10–15% угля не сгорает, а вылетает в дымовую трубу и отравляет атмосферу. Это несгоревший углерод и дымовые газы с оксидами азота и серы, которые, соединяясь с парами воды в атмосфере, выпадают на землю в виде кислотных дождей

ПТС как раз и решает эту проблему с помощью плазмотрона, который разогревает воздух до 5–6 тыс. градусов, что позволяет воспламенить плазменным факелом высокозольный уголь даже в холодной топке. В результате он сгорает практически полностью.

Черного дыма и сажи, которые сегодня можно наблюдать на любой электростанции, при использовании плазмотронов не будет. Снизятся и вредные выбросы: оксидов азота – на 50%; оксидов серы – на 30–40%. Преимущество плазменной технологии еще и в том, что при быстром воспламенении и более полном выгорании угля высоту котла можно уменьшить на 25–30%, что существенно снизит металлоемкость энергетического оборудования.

Несмотря на эти преимущества, разработка не востребована, хотя ею широко пользуются за рубежом. «Презентации проходят хорошо (в т.ч. на ЭКСПО-2017) , – рассказывает  автор идеи, заведующий лабораторией плазмохимии Института проблем горения МОН, доктор технических наук, профессор кафедры теплофизики и технической физики Казахского национального университета им. аль-Фараби   Владимир Ефремович Мессерле, – но когда дело касается ТЭО, настроение у бизнесменов меняется, окупаемость в четыре года никому не нравится. Получается, выгоднее заплатить экологический штраф, чем вкладывать инвестиции в модернизацию котлов». 

На всем постсоветском пространстве тепловые электростанции находятся примерно в одинаковом состоянии – они работают на пределе своего ресурса, имея амортизацию в 60–70%. Новые энергоблоки практически не вводятся. «Мы имеем дело с устаревшим оборудованием времен СССР, – подчеркивает профессор. – И, как следствие, либо губим окружающую среду, либо тратим большие деньги, чтобы улавливать вредные выбросы, вместо того чтобы подавить их образование на начальной стадии».

К слову, когда Владимир Мессерле проводил в Китае первое испытание своей системы, его снимало телевидение, представив плазмотрон как изобретение... китайских ученых при участии Казахстана! Обжегшись с «китайскими котлами», ученый отказался подписывать контракт с компанией «Сименс», который давал бы ей право внедрять его технологию по всему миру.
После того, как в 1995-м Владимир Мессерле   провел в Китае первые испытания ПТС вопрос там был быстро решён с помощью государства. Сегодня в Китае уже пять государственных компаний по внедрению плазменных технологий в энергетику. Каждая из них в год получает больше миллиарда юаней прибыли плюс значительное снижение экологической нагрузки.

Автомобиль на угле

Идея о применении угля в качестве моторного топлива возникла еще в XIX веке. Ее автором был знаменитый немецкий изобретатель Рудольф Дизель. Мало кто это знает, но дизельный двигатель создавался им специально под уголь, точнее — под угольную пыль.
Разработку теоретической термодинамики дизеля и постройку действующего прототипа финансировали угольные магнаты Германии, искавшие альтернативу завозной нефти. Угольная пыль должна была вводиться в камеру сгорания вместе с воздухом и самовозгораться при сжатии смеси.
В 1893 году Дизелю удалось построить действующую модель двигателя, но во время испытаний тот взорвался. Сам изобретатель чудом избежал смерти и в дальнейшем наотрез отказался от использования угольной топливовоздушной смеси. Тем не менее опыты и исследования в области поршневых двигателей на твердом топливе продолжались. Известный немецкий инженер Рудольф Павликовский создал несколько модификаций двигателя внутреннего сгорания на угольной пыли, но все они страдали из-за высокого абразивного износа трущихся поверхностей, проблем с подачей топлива в камеру сгорания и громоздкой системы смазки. В итоге сделать надежный поршневой ДВС на доступном и недорогом угле так и не удалось.
В первой половине ХХ века уголь все-таки стал источником моторного топлива. В Германии была разработана технология производства синтетического бензина из каменного угля по методу Фишера-Тропша. Во время Второй мировой войны Третий рейх таким образом компенсировал львиную долю необходимой ему нефти. После окончания войны мировые нефтяные ресурсы значительно выросли, и дешевое топливо хлынуло на рынок. Но идея двигателя на угле не умерла, а была отложена в долгий ящик. Ящик пришлось открыть в середине 1970-х годов, и сделала это американская корпорация General Motors.
В те времена в недрах многих крупных автомобильных компаний разрабатывался целый ряд проектов, так или иначе связанных с адаптацией газотурбинных двигателей к легковым автомобилям. Руководство General Motors было уверено, что запасы нефти в мире иссякнут уже в начале XXI века, и усиленно работало над различными альтернативными силовыми установками. Кроме того, в дело все чаще вмешивалась политика: зависимость от короткого нефтяного поводка раздражала американцев. Чем Америка могла заменить ближневосточную нефть? Только собственным углем, разведанные запасы которого составляют колоссальные 500 млрд тонн. Да и удельная энергоемкость твердого черного золота из расчета количества джоулей на доллар затрат всегда была выше, чем у ископаемых углеводородов. Синтез бензина по методу Фишера-Тропша сразу был отвергнут из-за своей нерентабельности. Вот тут-то и пригодился опыт инженеров General Motors в области газотурбинных двигателей.
Всеядная турбина, в отличие от традиционного ДВС, вполне успешно могла превращать тепловую энергию твердого угля в кинетическую. Сам двигатель несложен конструктивно, легок и компактен. Но все это были лишь теоретические предпосылки. Осуществить невероятный проект угольного автомобиля было поручено команде Альберта Белла, крупнейшего специалиста по автомобильным ГТД, ранее работавшего в Chrysler вместе с Джорджем Хюбнером, создателем культового Chrysler Turbine Car. И Белл сумел это сделать. В 1978 году он представил руководству GM полноразмерный седан Cadillac Eldorado, оснащенный вместо родной четырехлитровой бензиновой «восьмерки» компактным газотурбинным мотором, работавшим на угле.
Двигатель Eldorado действительно сжигал уголь, но, конечно же, не в виде булыжников или брикетов. Топливом для него служила угольная пудра. Инженеры из команды Белла спроектировали для ее получения специальную мельницу. Помол был настолько мелким, что, по словам одного из участников проекта, Пола Ульриха, рассыпанная пудра могла часами висеть в воздухе в виде тумана. Главной задачей команды Белла было создание системы питания силовой установки. Остальные компоненты малосерийного ГТД компании Detroit Diesel Allison практически не нуждались в модернизации. Руководство корпорации настаивало на использовании максимально возможного количества стандартных узлов и деталей в конструкции угольного мотора, и это серьезно замедлило процесс разработки.
Угольная пудра под воздействием вибрации быстро слипалась в крупные комки и твердела. Поэтому топливный бак, вернее, угольный контейнер, был оборудован компактным перемешивающим устройством. С этой задачей инженеры справились довольно быстро. А вот приготовление оптимальной топливовоздушной смеси и механизм ее дозированной подачи в камеру сгорания ГТД дались разработчикам куда тяжелее. Из пяти лет работы над проектом три с половиной года команда Белла занималась исключительно этим. В итоге им все-таки удалось придумать и создать хитроумное приспособление, напоминающее с виду транспортерную ленту.
В нижнюю часть топливного контейнера, располагавшегося непосредственно под капотом, был интегрирован специальный узел — газификатор, в котором угольная пудра смешивалась с поступающим под большим давлением атмосферным воздухом из компрессора. Это был функциональный аналог обычного карбюратора. Проникновению воздуха в контейнер препятствовал электромагнитный клапан. Уголь подавался в газификатор по транспортеру отдельными маленькими порциями, но с очень большой частотой, чтобы сделать смесь максимально однородной. Нажатие на педаль акселератора вызывало ускорение движения ленты и увеличение подачи воздуха. Готовая смесь поступала через сопло инжектора в камеру сгорания ГТД, где и происходило зажигание.
Eldorado был оснащен пусковым дизелем, который автоматически выключался в момент поступления топливовоздушной смеси в камеру сгорания ГТД. Двигатель Белла даже на холостом ходу выдавал ломовой крутящий момент (после понижающего редуктора), но набор оборотов в нем происходил с большой задержкой. Задумчивость, связанная с высокими оборотами турбины и, следовательно, значительной ее инерцией, — это характерная черта всех ГТД, а в угольном варианте она проявлялась особенно сильно. Твердые микрочастицы пудры медленнее смешивались с воздухом, да и сам процесс подачи угля в газификатор был не таким быстрым, как впрыск жидкого топлива.
Еще одна общая проблема адаптации ГТД к автотранспорту — высокие рабочие обороты силовой турбины. На холостом ходу она вращается со скоростью 35 000 об/мин. Средний диапазон работы под нагрузкой — 45 000−65 000 об/мин. В экстремальных режимах турбина выдерживает до 90 000 оборотов. Традиционные ДВС работают в 15 раз медленнее. Поэтому в конструкции газотурбинного двигателя Eldorado установили промежуточный понижающий редуктор. Поток крутящего момента от него передавался на стандартную трехступенчатую автоматическую трансмиссию, далее — на карданный вал и неразрезной задний мост. На средних и высоких оборотах мотор работал достаточно экономично, но на низких был ужасно прожорлив.
По словам еще одного участника проекта Eldorado, Джона Шульта, звук работающего двигателя был не похож ни на что другое. Запускался он с характерным тракторным постукиванием пускового дизеля, которое переходило в негромкий свист турбины. В общий хор вмешивались высокочастотный звук работы миксера в топливном контейнере и шипение воздушного компрессора. На ходу автомобиль был довольно быстр, но требовал привыкания к слишком медленным откликам на подачу газа. Большой проблемой была заправка топлива в контейнер. Чрезвычайно летучая угольная пудра повисала в воздухе, покрывала руки, лицо и одежду, а отмыть ее было очень непросто. Шульт вспоминает, что весь персонал лаборатории в дни проведения стендовых испытаний напоминал бригаду шахтеров после смены.
Когда параметры топливной системы угольного Eldorado были отработаны, команда Альберта Белла оснастила аналогичной силовой установкой еще один автомобиль — Oldsmobile Delta 88. В 1981 году обе модели были показаны журналистам. На презентации вице-президент General Motors Ховард Керл заявил, что в XXI веке большинство автомобилей в Америке будет оснащаться газотурбинными двигателями на дешевой угольной пудре.