Išmetamųjų dujų energija – ratams sukti

Dabar transporto priemonėse montuojami dyzeliniai varikliai, kurių darbo naudingumo koeficientas siekia apie 40 proc. Tai yra aukštas naudingumo koeficientas, jei lygintume su kitų energijos šaltinių panaudojimu. Net 60 proc. degaluose esančios energijos tuščiai išeikvojama per aušinimo skystį, išmetamąsias dujas. Tai – šilumos nuostoliai. Kita dalis energijos sunaudojama dėl trinties nuostolių.

Nuolat brangstantys degalai ir griežtėjantys grėsmingo aplinkai anglies dioksido mažinimo standartai, taip pat ir vis didesnių išlaidų reikalaujantys automobiliai, įskaitant ir sunkiasvorius sunkvežimius, konstruktorius nukreipia naujų paieškų linkme, skatinančia ieškoti būdų, kaip sugrąžinus išmetamąsias dujas vėl panaudoti jų šilumos energiją.

Konstruktoriai jau sugeba be didesnių sąnaudų didinti variklio galią, mažindami degalų sąnaudas ir anglies dioksido emisiją. Tokią sistemą atitinkamai pritaikė ir jau naudoja šaldymo įrangos gamintojų firma „Behr“.

„Voith Turbo“ konstruktoriai sukūrė naują šilumos nuostolių sugrąžinimo  WHR (Waste Heat Recovery) sistemą.

Į WHR sistemą integruotame šilumokaityje iš išmetamųjų dujų gauta šiluma išgarinama ir vėl perkaitinama. Garintuvas įmontuojamas į išmetamųjų dujų grąžinimo aušintuvą. Perkaitintas garas 40 – 60 barų slėgiu patenka į plunžerinę plėtimosi kamerą, vadinamą garo espanderiu (Steam Expander) ir sukuria papildomą mechaninę energiją, kuri nukreipiama į WHR sistemoje esančią 750 kub. cm  darbo kamerą su  dviejuose cilindruose dirbančiais dviem stūmokliais.

Ši sistemos dalis primena motociklo variklį. Proceso eigoje atsiradusi energija panaudojama  alkūninio veleno darbui. Taip papildomai pasiekiamas iki 400 Nm sukimo momentas. Pasak vieno iš „Voith Turbo“ kompanijos vadovų Eberhard´o Bredel´io, tai – išmetamųjų dujų šilumos dovana, kurią konstruktoriai  panaudojo dyzelinio automobilio ratams sukti.

Visos energijos, gaunamos iš išmetamųjų dujų šilumos, žinoma, susigrąžinti neįmanoma. Pasak konstruktorių, pagal fizikos dėsnius tai riboja dyzelinių variklių terminis darbo ciklas. „Voith Turbo“ sukurtos WHR sistemos termodinaminis naudingumo koeficientas teoriškai siekia apie 18 proc. Pasak E. Bredel´io, tai praktiška ir, be abejonės, labai naudinga. Tačiau atmetus visus nuostolius WHR sistemoje,  galima realiai kalbėti apie 5 proc. sumažintas degalų sąnaudas. Iš išmetamųjų dujų atiduodamos šilumos dar galima laimėti nuo 1 iki 2 proc. energijos.
 

Taigi iki 7 proc. mažesnės dyzelino sąnaudos, neprarandant galios nuostolių, vilioja daug žadančia perspektyva. Vis dėlto, pasak konstruktorių, kol tokios sistemos bus parengtos serijinei gamybai, praeis dar šiek tiek laiko.  Ypač dideles užduotis konstruktoriams kelia WHR sistemos integracija ir jos valdymo sistema. Be to, prie „Euro 6“ variklio galima surasti tik labai ribotų matmenų vietą, kuri, be abejonės, reikalinga ir WHR sistemai, montuojamai prie automobilio širdies. WHR  pridės ir papildomą svorį automobiliui – ji svers apie 100 kg. Tačiau jau šiais metais tikimasi surasti optimalų sprendimą. Sistema pirmiausia bus išbandyta ant eksperimentinio stendo, po to bandomajame automobilių teste. Svarbus vaidmuo šiuo atžvilgiu teks ir transporto priemonių gamintojams, kurie po testo bandymų tars lemiamą  žodį, nuo kada WHR sistemas jie pageidaus montuoti kaip serijinę įrangą. Tai, žinoma, priklausys ir nuo kainos, kuri galutinai paaiškės tik baigus testuoti sistemos veikimą transporto priemonėse.

 „Voith Turbo“ specialistai tikisi, jog WHR sistemos naudojimas sunkvežimiuose tarptautiniais tolimaisiais maršrutais sąlyginai per trumpą laikotarpį padengs jos įsigijimo išlaidas. Pasak sistemos gamintojų, nuo 5 iki 7 proc. sumažėjusių dyzelino sąnaudų ekonomija per metus sudarys nuo 2 500 iki 3 500 EUR, o einamosios išlaidos, kai naudojami sunkvežimiai su naująja sistema – nedidės. Gamintojai užtikrina, jog WHR sistema dirbs patikimai. Jai pakaks minimalios techninės priežiūros.