Alternatív járműhajtások

Tartalom

Előszó 11
1 Földünk energia menedzsmentje 15
2 Belsőégésű motorok kibocsátásai 19
2.1 A közlekedés szerepe a levegőszennyezésben 19
2.2 Kibocsátási előírások, normák 20
2.2.1 Egyesült Államok 20
2.2.2 Európai Unió 20
2.3 Kibocsátott gázkeverék összetétele 24
2.3.1 Üvegházgázok 25
Széndioxid (CO2) 26
Szén-monoxid (CO) 26
2.3.2 Savasesőt okozó gázok 26
Nitrogén-oxidok (NOx) 26
Sósav gáz (HCl) 27
Kén-dioxid (SO2) 27
2.3.3 Egyéb szennyezők 27
Szénhidrogének (HC) 27
Részecskék, szilárd anyagok 27
2.4 Belsőégésű motorok kibocsátás-csökkentésének motoroldali lehetőségei 28
3 Korszerű és újszerű hajtóanyagok 33
3.1 Bevezetés 33
3.2 Hajtóanyagok előállítása 34
3.2.1 Hagyományos hajtóanyagok 34
3.2.2 Bioetanol 36
Keményítő alapú bioetanol gyártás 38
Cellulóz alapú bioetanol gyártás 38
Cukor növényen alapuló bioetanol gyártás 39
Bioetanol forrásai 40
3.2.3 Növényi olajok 42
3.2.4 Biodízel 43
3.2.5 Biometanol 44
3.2.6 Biogáz 44
3.2.7 Hidrogén 45
3.2.8 Földgáz 45
3.2.9 Szintetikus hajtóanyagok 45
3.3 Hagyományos hajtóanyagok 47
3.3.1 Benzin 47
3.3.2 Gázolaj 51
3.4 Alternatív motorhajtóanyagok 55
3.4.1 Megújuló motorhajtóanyagok 56
3.4.1.1 Bioetanol 56
3.4.1.1.1 Etanol felhasználási módok Otto-motorokban 56
3.4.1.1.2 Etanol alkalmazása dízelmotorban 60
Etanol-gázolaj keverékek 60
Etanol-gázolaj emulziók 61
Etanol befecskendezés/bepárologtatás 63
Kettős tüzelőanyag-befecskendezés 63
Dízelmotor átalakítása etanol üzemre 64
Gyúlékonyság növelő adalékok 65
Bioetanol - biodízel - gázolaj emulziók 66
3.4.1.1.3 Alkalmazástechnikai kérdések 67
3.4.1.1.4 Alkalmazási példák 68
Thaiföld 68
Brazília 68
Svédország 69
Magyarország 70
3.4.1.2 Nyers növényi olajok 70
3.4.1.3 Biodízel 71
3.4.2 Biometanol 75
3.4.3 Biogáz 76
3.4.4 Hidrogén 78
3.4.4.1 Hidrogénnel működtetett szikragyújtású motorok 79
3.4.4.2 Dízel-hidrogén motorok 81
3.4.4.3 Alkalmazási példák 81
3.4.5 Mezőgazdasági és energetikai kérdések 82
3.4.5.1 Mezőgazdasági előnyök 82
3.4.5.2 Környezetvédelmi jellemzők 82
3.4.5.3 Energetikai szempontok 83
3.4.6 Fosszilis alapú alternatív motorhajtóanyagok 83
3.4.6.1 Földgáz 83
3.4.6.1.1 LPG 84
3.4.6.1.2 LNGésCNG 85
3.4.6.1.3 Alkalmazási példák 85
3.4.6.2 Hidrogén 86
3.4.7 Szintetikus motorhajtóanyagok 86
3.4.7.1 GTL 86
3.4.7.2 BTL 88
3.4.7.3 CTL 88
3.5 Hajtóanyagok tárolása 89
3.5.1 Benzin 90
3.5.2 Gázolaj 90
3.5.3 Bioetanol és biometanol 90
3.5.4 Biodízel és növényi olajok 91
3.5.5 Hidrogén 91
3.5.5.1 Nyomástárolók - nagynyomású tároló 91
3.5.5.2 Vákuum-szigeteit Kryogen-tárolók
(folyékony állapotú tárolás) 92
3.5.5.3 Fém-hidrid-tárolók 95
3.5.5.4 Nano-csöves tárolás 96
3.5.6 Földgáz, biogáz 97
3.5.6.1 Cseppfolyós gáz tárolása 97
3.5.6.2 Sűrített gáz tárolása 98
3.6 Merre tovább? - kitekintés 99
4 Hibridhajtású járművek 101
4.1 A hibridhajtású járművek története 101
4.2 Hibridrendszerek 108
4.2.1 Párhuzamos hibridrendszerek 109
4.2.2 Soros hibridrendszerek 110
4.2.3 Vegyes hibridrendszerek 111
4.3 A belsőégésű motor és a villanymotor teljesítményének aránya 112
4.4 A hibridhajtás szerkezeti elemei 119
4.4.1 Belsőégésű motor 119
4.4.2 Villamos gép 121
4.4.3 Villamos hálózat 124
4.4.4 Sebességváltó 126
4.4.5 Energiatároló 127
4.5 Hibridstratégiák 130
4.5.1 Soros hibridhajtás stratégiái 131
4.5.2 Párhuzamos hibridhajtás stratégiák 133
4.5.3 Vegyes hibridhajtás stratégia 136
4.6 Gyakorlati megvalósítások 137
4.6.1 Az Amerikai Egyesült Államokban
forgalmazott hibridrendszerű gépkocsik 137
4.6.1.1 Toyota Prius 137
4.6.1.2 Lexus RX400h 139
4.6.1.3 Toyota Highlander 139
4.6.1.4 Lexus GS450h 139
4.6.1.5 Toyota Dyna Hybrid 140
4.6.1.6 Honda Insight 140
4.6.1.7 Honda Civic Hybrid 142
4.6.1.8 Honda Accord Hybrid 142
4.6.1.9 Ford Escape Hybrid 142
4.6.1.10 Mercury Mariner 142
4.6.1.11 Chevrolet Silverado/GMC Sierra 143
4.6.2 Európai hibridek 143
4.6.2.1 Audi Duo 143
4.6.2.2 FIAT Multipla Ibrida 143
4.6.2.3 MAN Hybrid 143
4.6.2.4 Saab 9-3 Convertible
(Saab BioPower Hybrid Concept) 145
4.7 A hibridhajtás értékelése 146
5 Tüzelőanyag-cella 149
Előszó a fejezethez 149
5.1 A tüzelőanyag-cella története 150
5.2 Tüzelőanyag-cella technológiai alapismeretek 153
5.2.1 Elektrokémiai alapok 153
5.2.2 Egészoxidáció 154
5.2.3 A hidrogén oxidációja 155
5.2.4 Redukció 155
5.2.5 Az oxigén redukciója 155
5.2.6 Atom, molekula és a „mól-mennyiség" fogalma 156
5.2.7 Entalpia, entrópia fogalma értelmezése
a tüzelőanyag-cella működéséhez: 159
5.3 A tüzelőanyag-cella mint energia átalakító 160
5.3.1 A tüzelőanyag-cella működése 160
5.3.2 Tüzelőanyag-cella típusok 164
5.3.3 A tüzelőanyag-cella működésévelkapcsolatos további jellemzők 165
5.3.3.1 Cellafeszültség 165
5.3.3.2 Belső veszteség 166
5.3.3.3 Hatásfok 166
5.3.3.3.1 Termodinamikus (ideális) hatásfok(reverzibilis) 166
5.3.3.3.2 Feszültség/elektromos hatásfok 166
5.3.3.3.3 Cella-hatásfok 167
5.3.3.3.4 Faraday's (átalakítási) hatásfok 167
5.3.3.3.5 Elektromos rendszer hatásfok 167
5.4 Tüzelőanyag-cella típusok és működésük 167
5.4.1 Alacsony hőmérsékletű tüzelőanyag-cellák 167
5.4.1.1 AFC: Alkaline Fuel Cell:
Alkáli tüzelőanyagcella 167
5.4.1.2 PEMFC: Proton Exchange Membrane Fuel Cell:
Proton vezető membrán-elektrolitos tüzelőanyagcella 169
5.4.1.3 DMFC: Direct Methanol Fuel Cell:
Direkt-Metanol-Tüzelőanyag-cella 175
5.4.2 Magas hőmérsékletű üzemanyag-cellák 178
5.4.2.1 PAFC: Phosphor Acid Fuel Cell:
Foszforsav-elektrolitos tüzelőanyag-cella 178
5.4.2.2 MCFC: Molten Carbonatte Fuel Cell:
Alkáli-karbonát-olvadék-elektrolitos tüzelőanyag-cella 179
5.4.2.3 SOFC: Solid Oxide Fuel Cell:
Kerámia-oxid szilárd-elektrolitos tüzelőanyag-cella 181
5.5 Tüzelőanyag-cella technológia a gyakorlatban 182
5.5.1 Gépjárműves alkalmazástechnika 183
5.5.2 Autógyártók projektje 185
5.5.2.1 DaimlerChrysler 185
5.5.2.2 Ford Motor Company 187
5.5.2.3 General Motors (GM) 188
5.5.2.4 Honda 173
5.5.2.5 Toyota 195
5.5.2.6 BMW 198
5.5.3 Busz projektek 199
6 Hajtásmód hatásfokok összehasonlítása és a tüzelőanyag-cellás autó kilátásai 205
Optimista forgatókönyv 205
Realisztikus forgatókönyv 206
Pesszimista forgatókönyv 206
A legfontosabb szervezetek, melyek a tüzelőanyag-cella és a hajtóanyag-technológia terén évek óta fejlesztő és kooperációs tevékenységet folytatnak 209
Definíciók, fogalmak, rövidítések 215
Bibliográfia 223

Témakörök