Uprkos tome što se konstantno razvijao tokom prošlog veka kako bi postao agregat sa visokom potrošnjom goriva, dizel motor je sada ugrožen kao nikada ranije. Dakle, 'šta je budućnost dizel motora?' bila je tema pitanja postavljena dr. Staffanu Lundgrenu, višem tehnološkom savjetniku za pogonski sklop u Volvo Grupi.
Zašto je dizel ostao tako popularan izvor energije?
Difuzijsko sagorevanje – gde je sagorevanje koncentrisano oko paljenja, a kiseonik se difunduje oko područja sagorevanja – je veoma efikasno. Ima minimalne gubitke energije na zidovima motora zbog zračenja ili konvekcije – mnogo manje od benzinskog motora. Osnovni dizel motor je vrlo jak i može izdržati vrlo visoke pritiske.
Koliko je efikasan?
Došlo je do velikih poboljšanja – skok sa efikasnosti od oko 35% 1980-ih na današnjih 50% efikasnosti. To znači da se polovina goriva sada stavlja u koristan mehanički rad. Za referencu – benzinski motor je efikasan oko 35%. Ovi dobici su došli od visokog pritiska common rail sistema za ubrizgavanje goriva, turbo punjenja i uvođenja računarske snage za preciznu kontrolu sagorevanja i sistema upravljanja naknadnom obradom.
Da li je potražnja broj 1 kupaca za povećanje efikasnosti goriva?
Da, dobra efikasnost goriva je najvažniji element, ali kupci takođe zahtevaju dobre performanse motora i izdržljivost. Onda mora
budu izdržljivi i ispunjavaju zahtjeve za emisiju – a oni su ponekad u konkurenciji jedni s drugima.
Da li i motori postaju snažniji?
Postoji rastući trend – kupci prenose veće terete i to zahtijeva veću snagu. Najveća snaga Volvo grupe sada je 1,000 KS. Ali u poređenju sa putničkim automobilima, sve aplikacije za teške uslove rada i dalje su (relativno) slabe snage.
Dizel motor je optužen da nije ekološki prihvatljiv. Može li počistiti svoj čin?
Učiniti dizel motore vrlo čistim moguće je i to je nešto u čemu je teška industrija postigla veći napredak od sektora lakih tereta. Dio razloga za to je što je efikasnost koju traže kupci u sektoru teških teretnih vozila mnogo veća.
Koliko je teško bilo povećati efikasnost uz istovremeno smanjenje emisija?
Bio je izazov precizirati termodinamički proces kako bi se kompenzirao teret dodavanja SCR sistema naknadne obrade. Ali sada smo se vratili na pravi put da povećavamo efikasnost korak po korak.
Koliko dalje možete ići - nula emisija?
Zavisi šta mislite pod emisijama. Ako motor pokrećete gorivom koje nema ugljika i spojite ga s efikasnim procesom sagorijevanja koji ne stvara čađ, tada je moguće nulte emisije. Radili smo na korištenju metana i DME (dimetil etera) kao čiste alternative dizelu. Ovo nije nova ideja, 1900. godine dizel motor je uspješno radio na ulju od kikirikija. Problem nije u tehnologiji funkcionisanja čistih goriva, već u njihovoj dostupnosti. Ali ako se pitanje snabdijevanja obnovljivim gorivima može riješiti, onda je moguće da dizel motori rade 100% bez CO2.
Zar čista goriva nemaju i svoje ekološke izazove?
Proizvodnja biogoriva ne bi trebalo da se takmiči sa proizvodnjom hrane – ali postoje druga goriva kod kojih to nije problem. Elektro-goriva (E-goriva) koriste energiju sunca ili vjetra za 'razbijanje' vode i kombiniranje je sa CO2 iz metana – a ova goriva imaju prilično visoku efikasnost – tvrdi se do 80%. Ovo bi moglo biti zanimljiva dopuna elektrifikaciji.
Kako različita goriva utiču na sagorevanje?
Sa stanovišta efikasnosti, motoru je svejedno da li molekul goriva dolazi iz fosila ili iz obnovljivog izvora. Dakle, sa ulaganjem u pravu vrstu obnovljivih goriva, prelazak na obnovljive izvore energije trebao bi biti jednostavan.
Pa kako dalje smanjiti potrošnju goriva?
Sljedeći veliki korak u povećanju efikasnosti motora/smanjenju potrošnje goriva je njegova kombinacija s elektromobilnošću. Potražnja za motorima u budućnosti neće biti toliko raznolika kao danas. Postoji razlika između toga koliko je motor efikasan na svom 'slakom mjestu' i koliko je efikasan u cijelom stvarnom radnom rasponu. Partnerstvo motora sa elektromotorima, kao kod paralelnih hibrida, omogućava motoru da radi na svom najefikasnijem nivou. Bez sumnje, elektrifikacija će biti dio budućeg pogonskog rješenja sa sagorijevanjem.
Može li druga tehnologija pomoći u smanjenju računa za gorivo?
Primjeri su tehnologija stop/start i električni sistemi od 48 V koji napajaju pomoćne jedinice električno, a ne mehanički. Svi oni mogu imati buduću upotrebu u aplikacijama za teške uslove rada, kada se dokaže njihova robusnost. Ali još jedan važan izvor veće efikasnosti je povrat topline. Ovo nije lak zadatak na motorima za teške uslove rada, jer rade na relativno hladnim izduvnim gasovima, ali još uvijek postoji nada da se to uhvati i učini komercijalno održivim.
Koja je maksimalna efikasnost koju motor može postići?
Dizel motor ima teoretsku efikasnost sistema između 55-60%. Za referencu, najbolje elektrane rade sa 50-55% efikasnosti, a gorivne ćelije su također efikasne oko 50%+ – tako da dizel motori mogu biti nevjerovatno efikasni. Ovo, dodano činjenici da će motori koji rade s elektrifikacijom često imati nižu potražnju za snagom, značit će da će potrošnja goriva opasti u budućnosti.
Koliko dugo dizel motor može preživjeti?
Dizel motor sa unutrašnjim sagorevanjem ostaje veoma isplativo rešenje za stvaranje mehaničke energije. Međutim, zakonodavstvo, posebno u Evropi, prilično snažno gura ka elektrifikaciji, a to može direktno uticati na dugovečnost motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Naš osjećaj je da će se njegova upotreba temeljiti na aplikacijama i da će se nastaviti dugo vremena u upotrebi na velikim udaljenostima, kao što su okeanski brodovi i kamioni na duge relacije. Ali čak i ovdje će vjerovatno postojati mješavina tehnologija u upotrebi.
Da li je dizel dio budućnosti?
Dizel motor – u modificiranom obliku – može biti vrlo čist i efikasan. Također se dobro slaže s elektrifikacijom. Kao proizvođač moramo pronaći najbolje rješenje, na osnovu odluka koje društvo donosi. Kakvi god da su, moramo biti spremni.
