Arhive blog

Stocarea hidrogenului la bordul vehiculelor

masini-pe-hidrogenSunt cunoscute trei metode, riguros studiate, de inmagazinare a hidrogenului la bordul autovehiculelor rutiere: in rezervoare de presiune, in rezervoare criogenie si in recipiente cu hidruri metalice. In ultimii ani sunt cercetate fara rezultate finale, procedee de stocare a hidrogenului in acumulatoare cu microsfere de sticla sau in medii poroase metalice precum si folosirea unor purtatori organici lichizi.

Rezervoarele criogenice au cel mai favorabil raport masic, cu exceptia rezervoarelor de combustibil de provenienta petroliera; un astfel de rezervor este insa complicat si scump, necesita un mare consum de energie pentru lichefiere, prezinta un oarecare grad de insecuritate, mai ales la umplere, iar sistemul de umplere se scumpeste si se complica; in plus, apar pierderi importante la transport, alimentare si in timpul depozitarii.

Hidrurile prezinta avantajul celor mai mici consumuri energetice primare, accepta sisteme de aprovizionare simple si ieftine, au un mare grad de securitate pasiva dar au un raport masic ridicat ceea ce reduce raza de actiune a vehicolului.

Spre deosebire de rezervoarele criogenie, stocarea hidrogenului in stare gazoasa in butelii sau in hidruri necesita cheltuieli primare mai mici, iar valoarea specifica a acestora scade cu presiunea de inmagazinare. In cazul particular al folosirii microsferelor de sticla sau a mediilor poroase metalice se mai adauga si energia de incalzire pana la 770-870 K, necesara depasirii pragului de difuzie care se ridica la cca. 1,8 kWh/kg.

Procedeul cel mai economic din cele disponibile il constituie hidrurile metalice combinate. In cazul autobuzelor cuplul Ti-MgNi permite sa se reduca costul specific de rulaj cu 5-12% la functionarea cu hidrogen pur si cu 15-22% cand se utilizeaza amestecuri.

Hidrurile metalice. Exista numeroase cupluri metalice care au proprietari de retinere a hidrogenului in diverse densitati variind intre 1-10% din masa materialului absorbant. Pentru a selecta materialul cel mai potrivit stocarii hidrogenului la bordul unui autovehicol trebuie sa se tina seama ca hidrura respectiva trebuie sa aiba o masa specifica cat mai mica, sa asigure o capacitate de absorbtie cat mai inalta, sa fie densa, sa nu ceara un consum energetic de desorbtie ridicat, sa prezinte un grad redus de insecuritate prin aprindere si explozie, sa aiba o caracteristica favorabila de modificare a presiunii in gama de temperaturi 20-200°C si sa fie cat mai putin costisitoare.

Utilizarea cuplului de hidruri pentru stocarea hidrogenului la bordul vehicolelor ar aduce urmatoarele avantaje:

  1. Eficienta ridicata datorita consumurilor energetice primare reduse.
  2. Sisteme de alimentare a rezervoarelor simple, ieftine si fara pericol, dat fiind ca presiunea de alimentare este de 0,2-1,0Mpa .
  3. Raport masic rezervor combustibil la valori care nu afecteaza obiectionabil masa vehicolului si permit atingerea unor raze de actiune acceptabile, mai ales in traficul urban.
  4. Fiabilitate teoretic nelimitata, deoarece cercetarile de pana acum nu au aratat o dependenta notabila a capacitatii de absorbtie a hidrurilor de numarul de cicluri incarcare-descarcare.
  5. Deoarece hidrurile au caracter de absorbtie selectiv ar putea folosi in perspectiva reteaua existenta de aprovizionare cu gaze, in care s-ar introduce si hidrogenul necesar transportului rutier.

Utilizarea hidrogenului in transportul rutier

Problemele care se ridica la utilizarea hidrogenului in transportul rutier deservit de motoarele cu ardere interna sunt: capacitatea motoarelor termice de a functiona cu hidrogen, efectele noului combustibil asupra performantelor motoarelor si modul de stocare la bordul vehiculului.

In ceea ce priveste motorul cu aprindere prin comprimare, se poate spune ca perspectiva functionarii sale cu hidrogen este nesigura. Afirmatia se sprijina pe faptul ca in stadiul actul de dezvoltare a instalatiilor de alimentare, hidrogenul se preteaza mai putin la formarea interioara a amestecului. Injectia sa in cilindru in faza lichida este foarte dificila din cauza temperaturii de fierbere extrem de coborate.

La valorile ridicate ale rapoartelor de comprimare specifice motoarelor diesel si la regimul termic ridicat al acestor motoare, alimentarea prin formarea exterioara a amestecului este legata de riscul unei aprinderi prea timpurii, necorespunzatoare dezvoltarii normale a ciclului motor.

La o ampla verificare a unor notite tehnice care mi-au fost puse la dispozitie pentru un studiu amanuntit am ajuns la concluzia ca randamentul motorului pe benzina este influentat daca in compozitia amestecului carburant se afla si hidrogenul. Inginerii au reusit sa sintetizeze tehnologii cu care au creat motorul cu hidrogen pur si motorul cu amestec hidrogen-benzina. Dupa utilizarea celor doua motoare in conditii similare, inginerii au tras concluzii vis-a-vis de cele doua motoare comparate intre le dar au facut si o comparatie a fiecaruia dintre ele vis-a-vis de motorul conventional pe benzina.horizon-h-racer-hidrogen-car-2

Motorul cu hidrogen pur. Incercarile de adaptare a motorului cu aprindere prin scanteie la functionarea cu hidrogen, incepute inca din deceniul al 3-lea al secolului nostru de Ricardo, Broustell si Erren, nu au capatat extindere decat dupa 1970. Materialul documentar acumulat in acest domeniu dispune de date suficiente pentru clarificarea aproape integrala a tuturor aspectelor problemei, cu unele rezerve privitoare la stocaj si distributie. Pornind de la premisa ca hidrogenul va constitui combustibilul exclusiv al viitorului, primele incercari au fost organizate pentru a se studia comportamentul motoarelor termice care folosesc hidrogen pur. Abia in al 8-lea au fost dezvoltate lucrari ample in care hidrogenul a fost privit ca un aditiv menit a prelungi existenta actualelor resurse petroliere si pentru a imbunatati caracteristicile de poluare. Ulterior s-a constatat ca interventia acestui combustibil in combinatie cu benzina poate aduce si ameliorarea randamentului termic la sarcini partiale.

Datorita domeniului de inflamabilitate relativ larg care a permis adoptarea calitativa a reglajului de sarcina, majoritatea studiilor au fost intreprinse pe motoare fara laminarea admisiunii, alimentarea cu combustibil in cantitati variabile facandu-se, de regula, in afara cilindrilor fie prin injectie, fie folosind carburatoare. Randamentul efectiv al motorului cu aprindere prin scanteie functionand cu hidrogen este superior cu circa 35% celui obtinut la functionarea cu benzina si se obtine pentru amestecuri mult mai sarace, fata de ~1,1 la functionarea cu benzina.

Dupa unele informatii, la motorul cu hidrogen puterea si presiunea medie sunt cu 20-25% mai mici decat cele intalnite la functionarea cu benzina, dar probabil ca scaderea este ceva mai mica (18-20%) tinand seama si de imbunatatirea arderii. Motorul cu aprindere prin scanteie se comporta diferit la functionarea cu hidrogen si in ceea ce priveste solicitarile mecanice, exprimate prin presiunea maxima de ardere si gradientul de presiune.

Experimentarile efectuate pa un motor standard pentru determinarea cifrei octanice IT-9/2 au relevat ca, modificand coeficientul de dozaj intre limitele 1,0-3,4 gradientul de presiune a scazut de la 0,45 Mpa/°RAC la 0,05 Mpa /°RAC atingandu-se astfel valori mult inferioare celor atinse uzual in motorul cu aprindere prin scanteie si mai ales in motorul diesel. Franarea arderii se poate realiza prin injectia de apa in amestecul aer-hidrogen, asa cum a relevat experimentul Daimler-Benz in 1984; deasemenea, la prototipurile „Pontiac Grande Ville”  si „Dodge”, in 1976, hidrogenul era amestecat cu aerul intr-un dispozitiv separat, iar carburatorul  motorului era folosit pentru pulverizarea de apa in galeria de admisie.

Un ultim aspect care se cere analizat este rezistenta la detonatie a motorului cu aprindere prin scanteie care utilizeaza hidrogen. In unele lucrari mai timpurii se releva slaba rezistenta la detonatia motorului cu aprindere prin scanteie  la functionarea cu hidrogen. O alta observatie in privinta motorului cu hidrogen vizeaza lubrificatia. Cercetarile efectuate in Japonia au aratat ca hidrogenul nu influenteaza negativ lubrificatia. In lucrarea mentionata se releva ca, consumul de ulei este echivalent cu cel al motorului cu benzina, daca regimul termic si presiunile inferioare din cilindru sunt aceleasi.

Consumul de ulei creste cand creste sarcina si depresiunea din colectorul de admisie precum si odata cu marirea vascozitatii. O cantitate de circa 10% din uleiul consumat se regaseste sub forma de hidrocarburi in gazele de evacuare. La motoarele uzate, scaparile de hidrogen in carter nu deterioreaza caracteristicile lubrifiantilor.

S-au extras urmatoarele concluzii privitoare la utilizarea hidrogenului pur in motorul cu aprindere prin scanteie:

  1. Procesele termodinamice din motorul cu hidrogen sunt stabile intr-o plaja larga de variatie a coeficientului de dozaj l in cazul in care alimentarea se face pulsatoriu in galeria de admisie;
  2. La amestecuri apropiate de dozajul stoichiometric functionarea motorului cu hidrogen este mai dura decat a celui cu benzina;
  3. Puterea motorului este inferioara celui cu benzina cu 18-20%dar prin formarea interioara amestecului puterea poate fi marita;
  4. Din punct de vedere al randamentului indicat, al consumului specific si al emisiei de NOx, valoarea optima a coeficientului de dozaj se situeaza intre limitele l=2,5-2,8;
  5. Functionarea motorului cu hidrogen la sarcini reduse si relantii este mai economica decat cea a motorului cu benzina.

Motorul cu amestec hidrogen-benzina fata de motorul cu benzina cel cu hidrogen functioneaza mai economic la sarcini inferioare dar creeaza o diminuare a puterii maxime. Aceasta a dus la ideea folosirii hidrogenului in amestec cu benzina; prin modificarea corespunzatoare a raportului hidrogen-benzina si a coeficientului de dozaj, se pot imbina avantajele economicitatii oferite de hidrogen la sarcini partiale cu obtinerea celor mai inalte densitati de energie de care este capabila benzina.

Formarea amestecului in acest caz s-a realizat atat prin injectie cat si prin carburatie, reglajul se poate efectua pastrand constanta cantitatii de hidrogen la toate regimurile functionale ale motorului; mentinand neschimbata cantitatea procentuala de H2 raportata la cantitatea de benzina; variatia permanenta a cantitatii procentuale de hidrogen in raport invers proportional cu sarcina in limitele 0-100%.

Primul procedeu este mai simplu si nu necesita dispozitive de reglare complicate  schimbarea sarcinii facandu-se ca la sistemele clasice numai prin variatia debitului de benzina. Deoarece cantitatile de hidrogen si benzina se modifica permanent, sistemul de alimentare devine mai complicat iar controlul sau exact impune interventia electronicii care favorizeaza astfel folosirea sistemelor de injectie. Incercarile pe standul cu role dupa ciclul urban au relevat ca, consumul de combustibil este inferior cu 30-35% fata de cel realizat cand se utilizeaza numai benzina. Aceasta inseamna ca in cazul folosirii amestecului hidrogen-benzina, se realizeaza o economie de combustibil hidrocarbonat de 70-75% in raport cu motorul cu benzina.

Sursa: Tehnium

Dacia Lodgy, oficial in Romania

De cateva zile puteti vedea, “pipai” si testa noul Lodgy, care a ajuns în showroom-urile Dacia din intreaga țara. Cel mai nou model Dacia are in Romania un pret de pornire de 9.500 de euro.
     Sa nu ne bucuram degeaba, caci unele zvonuri spun ca Lodgy nu este prea stralucit, ba chiar din contra, este un model cam prost, facut in graba. Acum nu putem decat sa asteptam sa vedem ce va decide piata. Insa eu spun ca Lodgy este un model de familie destul de reusit si de avansat. Oarecum!!
     Baietii destepti de la Dacia au venit cu 4 motorizari pentru Lodgy. Pe langa veritabilul benzinar de 1.6 litri de 85 CP, mai este oferit un motor pe benzina, propulsorul turbo de 1,2 litri cu injectie directa, care dezvolta 115 CP. Pe langa acestea, Lodgy poate fi comandat cu motorul diesel de 1,5 litri, oferit in doua trepte de putere: 90 și 110 CP.
     In schimb Echiparea Acces poate fi numita mult mai sugestiv “Cheala” sau “Zero”. Nu sunt rautacios, iata motivele: poate fi aleasa doar cu motorizarea 1.6 MPI, iar dotarea standard include doar ABS, airbaguri frontale/laterale pentru sofer/pasager si servodirectie. Vorbesc bineinteles de dotarile importante, nu de cele despre care se presupune ca nu mai trebuie mentionate, precum tetierele, centurile, jantele de otel sau stergatorul de luneta, pe care Dacia înca le mai trece în echiparea standard. E drept ca dacă nu ar face-o, rubrica dotari standard ar fi cam goala. Nici la opționale echiparea Acces nu îti da prea multe de ales. Dacia ofera un singur echipament optional, ASR-ESP, care costa 300 euro.
     Un Lodgy bine echipat sare de 16.000 euro. Daca facem un calcul si punem poate optiunile pe un Lodgy full-option cu 7 locuri si motorul 1.5 dCi 110 CP (singurul al carui cuplu poate misca cat de cat decent o masina de gabaritul lui Lodgy), costă 16.000 euro. Daca e mult sau putin, v-om afla curand. Cert este ca pretul de pornire de 9.500 de euro al echiparii Acces este unul de reclama, nu stiu cine va cumpara un monovolum cu un motor pe benzina de 85 CP, fara aer conditionat, radio sau inchidere centralizata (nici una din aceste dotari nu e nici macar optionala!).

     Nu sunt negativist si sper ca acest model de Dacia sa aiba sanse mai mari decat batranul Logan. sau cel putin la fel. 
%d blogeri au apreciat: