Reklama
niedziela, 29 października 2017 19:09

Między hybrydą a silnikiem spalinowym

Napisane przez  Administrator

Z prof. Jerzym Merkiszem rozmawia Maja Netter

Chcielibyśmy porozmawiać o silnikach spalinowych, o których jest ostatnio głośno i krótko zacząć od spektakularnego wydarzenia, jakim był czerwcowy kongres podejmujący tę tematykę. Na ile kongres spełnił misję zintegrowania naukowo-technicznego środowiska silnikowego?

 

W dniach 27–29 lipca 2017 roku w Poznaniu odbył się pod patronatem Jego Magnificencji Rektora Politechniki Poznańskiej VII Międzynarodowy Kongres Silników Spalinowych (VII International Congress on Combustion Engines). Głównym organizatorem kongresu było Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych, którego prezesem jestem od blisko 15 lat. Na kongresie było ponad 300 osób, w tym 45 osób z zagranicy, znane osobistości, powiedziałbym sławy, goście z tak odległych krajów jak: Japonia, Chiny czy USA. Naszą misją i głównym celem jest łączenie specjalistów z uczelni i przemysłu. Tak więc w kongresie licznie brali również udział przedstawiciele koncernów samochodowych, między innymi takich jak: Fiat, Chrysler, BMW, Nissan, Solaris. Podobnie przedstawiciele firm badawczych branży motoryzacyjnej, w tym z zagranicy (np. AVL, FEV).

Od 2003 roku wydajemy kwartalnik  „Combustion Engines”, który przedtem był wydawany przez Zakłady Cegielskiego. W tym roku opublikowano w nim blisko 200 artykułów.

Pewnie Pani zapyta, jaka jest przyszłość silników spalinowych? Praktycznie do roku 2050, takie są prognozy, silniki spalinowe będą stosowane w około 75% pojazdów.

Aż 75%? To bardzo dużo…

Proszę pamiętać, że pojazdy hybrydowe też mają silnik spalinowy,  nam się wydaje, że pojazd hybrydowy jest bezemisyjny… Natomiast silniki spalinowe ze względu na normy toksyczności, według mojej opinii, należą do jednych z „najczystszych maszyn cieplnych”. O wiele bardziej groźne są nasze piece czy przemysł, który emituje składniki toksyczne. Silniki mają tak wyśrubowane normy, że jeśli porównamy je z zapalniczką, posiadającą propan-butan, to jest to tyle węglowodorów, ile emituje 250 samochodów amerykańskiej klasy SULEV, czyli Super Ultra Low Emission Vehicle, w czasie testu, który ma około 18 km, więc spaliny współczesnych silników są naprawdę bardzo czyste. Ponadto w przypadku samochodu, który już jest nagrzany i ma nagrzane systemy oczyszczania spalin – popularnie mówiąc katalizatory, pojazd oczyszcza powietrze z węglowodorów, czyli jest większa emisja na wejściu niż na wyjściu z silnika!

Wyśrubowane limity stały się m.in. powodem afery w Volkswagenie…

Jeżeli na danym etapie robi się nierealne normy, to tak się to kończy. W tej chwili normy sprawdza się według testów europejskich czy amerykańskich i pojazdy Volkswagena zostały im poddane. Pytanie: jak ten test ma się do rzeczywistych warunków eksploatacji? Od dziesięciu lat nasz zespół bada pojazdy aparaturą do pomiaru toksyczności, rejestrując emitowane podczas jazdy składniki. Natomiast test toksyczności, tzw. zgodny z normami, wykonuje się w laboratorium, a więc w sztucznych warunkach, gdzie nie występują kałuże, dziury, deszcz, piasek, objazdy itd. i w 22°C, a nie na przykład w temperaturach ujemnych. Więc wyniki muszą się różnić. Fachowców nie dziwi, że zużycie paliwa w komfortowych warunkach laboratorium jest mniejsze niż w rzeczywistym ruchu, ale niefachowców tak. Przy piętnastominutowym postoju w korku, gdy mamy zerowy przebieg, to ułamek zużycia paliwa jest nieskończony. 

Pewnym novum jest ogłoszenie propozycji Bundestagu, żeby po 2030 roku nie rejestrować w Niemczech nowych samochodów właśnie z silnikami spalinowymi.

Możemy także powiedzieć, że np. od roku 2020, 2030 nie będzie obowiązywać prawo ciążenia. (śmiech!!!) 

Można takie uchwały wprowadzać. Gdy się okaże, że nie ma czym jeździć albo dowieźć jedzenia, nastąpi powrót do aut z silnikami spalinowymi. W roku 2012 dla emisji CO2 w autach zamierzano wprowadzić normę – 120 gramów na kilometr. Ale nie można tego osiągnąć! Podobnie ma się sprawa z pojazdami elektrycznymi. Elektryczne taksówki czy autobusy, których wiodącym producentem jest Solaris, sprawdzą się w centrach miasta, ale nie na trasie, bo na razie ich zasięg, pomijając niektóre rozwiązania, wynosi 200 km. Wyobraża sobie Pani statek albo samolot na bateryjkę? Przestrzegałbym przed takimi a priori odezwami o zakazie rejestracji.

Czy w takim razie auta wodorowe są lekarstwem na całe zło?

Są, tylko że najbliższa stacja wodorowa znajduje się w Berlinie. Więc jak  możemy mówić o autach wodorowych, jeśli nie ma gdzie tankować? W przyrodzie, w sensie dostępności, wodór nie istnieje. Na ogół trzeba go pozyskać metodą elektrolizy, a to są olbrzymie nakłady energetyczne. Trzeba go wysoko sprężyć do 700 barów – jedna metoda, lub skroplić w temperaturze minus 253°C przez wysokie sprężenie i rozprężenie. Proszę sobie wyobrazić, że w zbiorniku kriogenicznym musi być poniżej minus 253°C, a na dworze jest np. plus 50°C. Nie mówię nie. Wszystko jest do rozwiązania, ale w nauce czy w technice nie można postanowić, że każdy człowiek będzie ważył 50 kg. Nasz Instytut pracuje nad wszystkimi rodzajami napędów. Obecnie panuje moda na zrównoważony rozwój. Transport miejski może być elektryczny, pozamiejski – hybrydowy, ale w transporcie dalekosiężnym muszą pozostać silniki Diesla. Wyobraża sobie Pani ciężarówkę na benzynę? 

Ja w ogóle kocham diesle, jeżdżę dieslem.

Ja akurat kocham benzynę, ale w Instytucie zajmuję się dieslami. One mniej palą, mają największą sprawność. Średnie zużycie paliwa dla danego koncernu samochodowego odpowiada emisji około 120 gramów CO2 na kilometr, czyli wznosi poniżej 5 litrów na 100 km. Podejrzewam, że Pani też tyle w mieście nie uzyska… 

… raczej nie.

Z jednej strony chcemy mieć małe zużycie paliwa, a z drugiej nie chcemy diesli. Panowała kiedyś moda na obniżenie zużycia paliwa i zakładano wprowadzanie małych silników o pojemności 1,4 litra zamiast trzech litrów. Tylko żeby zapewnić małemu dieslowi moc dużego diesla, on musi być turbodoładowany i trzeba mu dostarczyć np. dwa razy więcej paliwa niż normalnemu silnikowi! Dlatego w tej chwili wszystkie koncerny wycofują się z tych pomysłów i stawiają na pojemność i liczbę cylindrów odpowiednią do masy pojazdu.

I…

Porównywano opla z silnikiem 1.0 i Mazdę z silnikiem 2.2 i okazało się, że Mazda pali mniej, bo ma silniczek o małych parametrach i można, jak to się mówi, wcisnąć gaz do dechy. 

To dlaczego Toyota zajmuje się właśnie wodorem? 

Można sobie kupić toyotę mirai z ogniwem paliwowym, które na bazie tlenu i wodoru produkuje energię elektryczną, tylko, jak  już mówiłem, w Polsce nie ma wodoru. To tak jakby chciała Pani produkować pojazdy elektryczne, a za chwilę zabraknie kadmu. Tu trzeba stosować katalizatory, tutaj jest platyna, a jej też nie mamy w nadmiarze…

Poza tym jest droga.

Każda rewolucja w technice wywołuje koszty. Pytanie: czy ludzi będzie stać na takie auta? Na ogół ekologią zajmują się ludzie bogaci. Kiedy nie mają co robić, to się zastanawiają, jak zdrowiej żyć, biegają, chodzą do siłowni, kąpią się w oślim mleku jak Kleopatra, a biedni nie mają na to czasu ani pieniędzy.

Ja nie krytykuję wszystkich uchwał Bundestagu czy innego sejmu. Pozytywnym aspektem jest skłanianie konstruktorów czy producentów do myślenia nad nowymi pojazdami. Obowiązuje na przykład zakaz wjazdu do Berlina samochodami z silnikiem Diesla, które nie spełniają wymogów normy emisji spalin Euro 6, ale mieszkańcy Berlina legitymują się odpowiednią plakietką i muszą tam wjechać, nawet jeśli ich auto nie odpowiada wymogom... W każdym razie to nie dowód, że nie należy stosować pojazdów elektrycznych, natomiast hybrydowe na pewno, ogniwa paliwowe też. Jako zaplecze badawcze wspólnie z firmą Solaris przy pomocy Narodowego Centrum Badań i Rozwoju wyprodukowaliśmy autobus elektryczny z ogniwem paliwowym, czyli  doładowywaczem  pozwalającym na pokonywanie dalekich odległości. Dzienny zasięg autobusu miejskiego powinien wynosić około 300 km, a na razie wynosi mniej. Pojazdy doładowuje się na przystanku przy pomocy pantografu czy przez tzw. wtyczkę. Granty otrzymuje głównie Solaris, a my jesteśmy ich zapleczem badawczym.

Nad czym Państwo teraz pracują?

Cały czas nad silnikami spalinowymi i widać znaczny postęp. Ja pracuję na uczelni prawie 50 lat i gdy rozpoczynałem studia, wszyscy mówili, że silników spalinowych nie będzie, a oleju napędowego starczy na 20 lat. W tej chwili minęło 50 lat, silniki spalinowe nadal są, a olej napędowy według dzisiejszych prognoz ma starczyć na 50 albo 100 lat. Mamy jeszcze inne źródła napędu, np. sprężony gaz ziemny, czyli popularny metan. Bardzo ciekawą inicjatywą jest pozyskiwanie biometanu z biomasy. Obecnie zbieramy odpady zielone –  skoszoną trawę, resztki jedzenia, liście – to wszystko po sfermentowaniu może go wytworzyć. Po sprężeniu i załadowaniu do butli może napędzać autobusy miejskie. W Szwecji czy w krajach skandynawskich te rozwiązania już się wykorzystuje. 

Myślę, że pracując w ogrodzie, doświadczyłam takiej produkcji metanu w moim kuble, gdzie złożyłam trawę, liście i inne resztki, zostawiłam zamknięte i coś tam zaczęło fermentować.

No właśnie. Więc wie Pani, na czym to polega. Rozwój musi być zrównoważony. Możemy ustalić, że od któregoś roku zaczniemy produkcję miliona pojazdów elektrycznych, tylko kto je kupi, jeśli jedna sztuka kosztuje dwukrotnie więcej niż podobne auto nieelektryczne? Ja mieszkam w szeregowcu i gdyby wszyscy jego mieszkańcy nocą ładowali samochody, za chwilę wszystko by padło, bo moce elektryczne są niewystarczające. W Polsce brakuje prądu. Bo skąd mamy go wziąć? Węglowy jest niedobry, ponieważ emituje CO2. Co do wiatrowego – wiatr występuje w górach do 30%, ale nie zastawimy całego świata wiatrakami… W Niemczech mają bardzo dużo – prawie 20% energii odnawialnej i gdy nagle przez dwa, trzy tygodnie nie wiało, pojawiła się potrzeba budowy elektrowni dieslowskich, żeby w razie braku wiatru włączyć diesle, które dadzą go natychmiast.

To wszystko nie jest takie proste. Mówi się, że pojazdy elektryczne są bezemisyjne, bo się wydaje, że prąd jest z gniazdka, ale trzeba go tam doprowadzić. W przypadku Polski z elektrowni węglowych... My liczymy zużycie paliwa od dystrybutora w stacji benzynowej, a przecież na jego wyprodukowanie i dostarczenie składa się cały proces. Najpierw trzeba wydobyć ropę np. w Arabii Saudyjskiej, przetransportować do portów, przepompować na tankowiec, przewieźć do portu w Gdańsku, potem rurociągiem do Płocka, z Płocka do rafinerii, gdzie następuje proces rafinacji, a stamtąd  samochodami do głównej bazy i stacji benzynowych. Wszystko to jest energochłonne i emisyjne.

Reklama
  • Galeria
  • Galeria
  • Galeria
  • Galeria
  • Galeria
  • Galeria
  • Galeria
  • Galeria
  • Galeria
  • Galeria
  • Galeria

 © Merkuriusz Polska | Redakcja: tel. +48 501 180 575, +48 515 079 888, redakcja@merkuriusz.com.pl 

xnxx