Témata
Reklama

Kamiony s APU už nepoběží naprázdno

Na výstavě k Hybrid Truck Users Forum v Dearbornu (USA) předvedl největší světový automobilový subdodavatel Delphi Automotive pomocný zdroj energie (APU) pro kamiony, první s palivovým článkem typu SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) na přímou přeměnu všech druhů automobilových paliv na elektrický proud.

Nejdříve byly pomocné zdroje energie APU (Auxiliary Power Unit) jako malé spalovací turbíny s generátorem a kompresorem pro ovládání a start zaváděny u dopravních letadel začátkem 60. let místo pozemních startovacích zdrojů na letištích – prvním byl Boeing 727 v roce 1963.

U kamionů je APU při odstávkách úspornějším zdrojem proudu pro vozidlo a komfort kabiny než běh motoru naprázdno. Zatímco převážná část APU stále spoléhá na dvou- až tříválcové vznětové motory, roste nabídka APU s palivovými články. Převažují články typu PEMFC (Proton- nebo Polymer Exchange Membrane Fuel Cell) na bázi vodíku nebo paliv upravitelných vlastním reformerem na směs s min. 40 % vodíku a max. 0,005 % (50 ppm) CO. Delphi Automotive, který zahájil vývoj APU pro kamiony v roce 1998, přišel nejnověji s prvním APU na palivový článek typu SOFC, které pracují na všechny druhy paliv.

Provoz APU se SOFC šetří až 85 % paliva

Současný Delphi APU je účinný elektrochemický generátor proudu z palivového článku s tuhými oxidy typu SOFC. Slouží při odstávkách a přerušení jízdy s vypnutým motorem jako zdroj pro světla, chlazení motoru a komfort kabiny – klimatizaci, chladničku, ventilátor, mikrovlnku, TV/audio a vytápění. Hravě zvládá osmihodinové odstávky s vlastní spotřebou 0,5–0,8 l/h. Dává stejnosměrný proud 110 V a 12 V a výkon až 5 kW. Používá stejné palivo jako motor – benzin, benzin E85, motorovou naftu, bionaftu, LNG, CNG, propan, vodík a armádní logistické palivo. Proti běžícímu motoru šetří až 85 % paliva. Má životnost až 10 000 hodin provozu, o 30 až 50 % vyšší účinnost než APU se vznětovými motory, nulové emise SOX, NOX a CO a hlučnost max. 65 dBA od 3 metrů. APU s objemem 350 l váží do 100 kg a umísťuje se vedle palivové nádrže nebo pod kabinu tahače.

Reklama
Reklama
Reklama
Stání kamionu v zácpě s motorem běžícím déle než 3 minuty se v New Yorku oceňuje pokutou 50 až 500 dolarů nebo 20 dny vězení již při prvním přestupku. Foto: archiv autora

Předností SOFC je tuhý elektrolyt bez kapaliny

Článek Delphi SOFC používá iontově vodivý keramický elektrolyt na bázi YSZ zirkoniové keramiky (ZrO2 stabilizovaná Y2O3, příp. dopovaná Sc2O3), katodu ze (La,Sr)MnO3 a anodu z porézního Ni-YSZ cermetu. Palivo s max. obsahem síry 50 ppm, upravené vlastním reformerem na směs jednoduchých uhlovodíků, vodíku a CO, vstupuje na anodu, kde reaguje při teplotách 700 až 900 °C s kyslíkem ze vzduchu z katody přes elektrolyt na CO2, vodní páru a ochuzený vzduch. Právě vyšší reakční teplota byla materiálový problém, s nímž se však konstrukce vyrovnala.

Končí běh naprázdno

Vybavení kamionů APU se stává nutností při rostoucích cenách paliv, dopravních zácpách a stále tvrdších předpisech Anti-Idling Laws na ochranu životního prostředí. U kamionů již 25 států USA zakazuje noční běh naprázdno při odstavení a omezilo běh naprázdno při zastavení na 3 nebo 5 minut. Více než 3 minuty znamená v New Yorku pokutu 50 až 500 dolarů nebo 20 dnů vězení při prvním přestupku. V roce 2009 bylo podle U.S. Dept. of Energy (DOE) v provozu 5,23 mil. kamionů, z toho 470 tis. dálkových, které jezdí dále než 800 km a mají povinnou přestávku na spaní po desetihodinové jízdě. Při odstávkách připadne průměrně 1 456 h běhu naprázdno na kamion a rok. Pokud by APU ušetřil jen 2 l paliva/h, znamená to úsporu 1,37 mld. l paliva a 3,6 mil. t emisí CO2 ročně jen těmito kamiony! Přidáme-li obrovský objem regionální a místní přepravy, nabízí obrovský příspěvek k palivové bilanci USA.

Také Pentagon chce ušetřit

Velký potenciál APU se SOFC palivovým článkem ve vojenské logistice zaujal Ministerstvo obrany USA. Rozhodlo se o paralelním vývoji a aplikacích pro stacionární i mobilní zbraňové systémy a nebojová vozidla, kde je v prvním horizontu cíl min. 20% úspora paliv v příští dekádě a vyšší bojová pohotovost tanků, bojových vozidel a plavidel, ve druhém snížení logistických nároků v zásobování palivem pro armádu, námořní pěchotu a logistické jednotky.

Pomocný zdroj proudu APU se umisťuje na bok tahače vedle palivové nádrže pod kabinou nebo před zadní nápravou. Foto: Delphi

Alternativa vodíkového pohonu

DOE podporuje rozvoj APU systémů s PEMFC (Proton- nebo Polymer Exchange Membrane Fuell Cell), SOFC a DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) technologiemi 42 mil. dolarů, kde Delphi získá 2,4 mil. dolarů. Na vývoji APU je podíl technologií PEMFC 65 %, SOFC 9 %, MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) 7 % a ostatní 19 %. Podle všeho se ukazuje, že ještě na mnoho let budou APU s palivovými články výhodnou alternativou vodíkového paliva, než se stane samozřejmostí.

V roce 2011 bude Delphi APU ověřen a zaveden do konstrukcí výrobci vozidel k uvedení do modelů roku 2012. Zájem vzrůstá a prodej v USA by mohl dosáhnout až 200 tis. ročně. S životností až 10 000 hodin provozu by se i vysoká cena 8 000 až 9 000 dolarů měla zaplatit provozem kamionu 2 000 h ročně za zhruba 2 roky. Evropský vývoj a prodej APU s palivovými články je roztříštěný a nepřehledný. Převažují levnější APU s dvou- až tříválcovými diesely. Delphi nejblíže je zřejmě švédský PowerCell, dřívejší spin-off Volvo, nabídkou APU s články PEMFC na bázi vodíku nebo paliv upravitelných vlastním reformerem na směs s min. 40 % vodíku a max. 0,005 % CO. Výrobu APU s výkony 1 až 7 kW zahájil v lednu 2011.

Při očekávaném zdražení paliv v souvislosti s vývojem v arabském světě může být zavedení APU naléhavější, mj. i proto, že se úsporami zaplatí dříve.

Alexandr Abušinov

abusinov@seznam.cz

On-line verzi časopisu MM Průmyslové spektrum si můžete nově zakoupit v digitální trafice PUBLERO

Reklama
Vydání #6
Kód článku: 110601
Datum: 09. 06. 2011
Rubrika: Servis / Zajímavosti
Autor:
Firmy
Související články
Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 8. díl: Jak se vláda ČR staví k e-mobilitě

V minulých dílech našeho seriálu jsme se zabývali dílčími problematickými aspekty předpokládaného úplného přechodu na elektromobilitu. Poukázali jsme kupř. na energetickou i ekologickou náročnost výroby trakčních baterií, na energetickou náročnost hypotetického přechodu na elektromobilitu, na problém energetického mixu, ale i na bezpečnostní rizika a na sociální, ekonomická i politická úskalí takového podniku. V tomto díle přinášíme rozhovor s Mgr. Janem Bezděkovským, pověřencem ministra dopravy pro čistou mobilitu, kterého jsme se na některá z uvedených témat zeptali. Má vůbec smysl v tuzemských podmínkách vést debatu o úplném přechodu na elektromobilitu? Jak se vláda České republiky staví k elektromobilům, jak bude reagovat na nízkou poptávku po tomto typu osobní dopravy a úroveň povědomí o něm? Bude mít fenomén elektromobility dopad i na provoz autoškol? Odpověď na tyto a další otázky nalezne čtenář v následujícím rozhovoru.

Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 7. díl: Bezpečnost trakčních baterií

V tomto díle se zaměříme na další problematickou stránku elektromobilů, na jejich bezpečnost. Oč nám půjde především, jsou rizika spojená s možným vzplanutím trakční baterie. Jak totiž v rozhovoru pro KdeNabíjet.cz uvedl plk. Mgr. Rudolf Kramář, mluvčí Hasičského záchranného sboru ČR, pokud požár elektromobilu nezasáhne trakční baterii, pak neexistuje významnější rozdíl mezi požárem bateriového elektrického vozidla a toho s klasickým spalovacím motorem. Jakmile však baterie vzplane, ať už jsou toho příčiny vnější anebo vnitřní, vyžaduje si uhašení elektromobilu rozdílné, a nutno říct, že komplikovanější a nákladnější hasičské techniky a další navazující postupy.

Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 4. díl: Jaké jsou limity lithiových baterií

Stěžejní součást bateriových elektrických vozidel představuje trakční baterie, soustava navzájem propojených sekundárních (nabíjecích) galvanických článků, které v podobě chemické energie akumulují tu elektrickou, již z baterie získává elektromotor. Protože se jako jedna z nevýhod elektrických vozidel oproti těm konvenčním uvádí poměr uložené energie a hmotnosti akumulátorů, tedy jejich relativně nízká specifická energie, zaměříme se v tomto díle našeho seriálu právě na ni, představíme si některé možnosti jejího navýšení a zmapujeme důsledky, jaké může pro mobilitu mít.

Související články
Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 3. díl: Energetický mix České republiky

V minulém díle jsme upozornili na tu skutečnost, že elektromobily lze za vozidla s nízkými anebo nulovými emisemi skleníkových plynů považovat pouze podmíněně a že jednou z takových podmínek je energetický mix dané země. To jsme ilustrovali na rozdílných emisích bateriových elektrických automobilů mezi Řeckem (155,3 g CO2/km) a Švédskem (4,1 g CO2/km). V tomto díle se zaměříme právě na energetický mix, jak všeobecně, tak v souvislosti s očekávaným postupným přechodem na elektromobilitu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 1. díl: Proč elektromobily? Kontroverzní debata

Eletromobilita se postupně stává realitou. Přestože se názory na ni významně liší, faktem je, že se stane součástí našich životů (do jaké míry, to se ještě uvidí). Co všechno přechod na elektromobilitu ovlivní a jakým způsobem, se pokusíme nastínit v tomto desetidílném seriálu, který jsme připravili ve spolupráci a pod odborným dohledem profesora Jana Macka a inženýra Josefa Morkuse z Ústavu automobilů, spalovacích motorů a kolejových vozidel na FS ČVUT v Praze a spolu s dalšími odborníky. Jednotlivé příspěvky představí různé úhly pohledu na hromadné zavádění elektromobilů, jeho možné důsledky a technologické, ekonomické, ekologické, ale i politické dopady pro Českou republiku.

Úspory naruby - Pravda a lži o vytápění, 2. část

S neustálým zdražováním energií se mnoho obyvatel ptá, čím ekologicky a současně i ekonomicky, tedy levně a s účinností pokud možno přes 100 %, vytápět svůj rodinný dům?

Vyvíjí se nový solný reaktor

Ruští vědci zahajují přípravu koncepce reaktoru chlazeného tekutými solemi, který je považován za nezbytnou součást budoucnosti jaderné energetiky. Tento reaktor je totiž schopen spalovat nejrizikovější radioaktivní odpady pocházející nejen z jaderné energetiky. Dále se připravuje tendr na výstavbu reaktoru BREST-300, který také přispěje k řešení problému použitého jaderného paliva.

S uranem v podpalubí

V březnovém vydání MM Průmyslového spektra jsme publikovali článek pod názvem Jaderné ledoborce pro Severní cestu. Jelikož tento text vzbudil zájem řady čtenářů, rozhodli jsme se na toto téma připravit další podrobnější příspěvek.

Jaderná energie: Příliš drahý exit

Provozování jaderných elektráren s sebou nese mnoho rizik. Příklad sousedního Německa ale ukazuje, že mnohem složitější a dost možná i finančně náročnější než atomovou elektrárnu postavit, rozjet a udržovat, je ji vypnout a zakonzervovat. Zatímco od června 2011, kdy Bundestag schválil zákon o postupném konci jaderné energetiky v Německu, bylo odstaveno osm reaktorů, s jejich demontáží a bezpečným uložením odpadu se ještě ani nezačalo.

Jaderná energetika: Liga přestárlých

Kam nemůže slunce, tam musí lékař, praví staré přísloví. I ten si ovšem může na ledacos v těle posvítit – třeba pomocí radionuklidů v injekční stříkačce. Výroba nejpoužívanějších radiofarmak na bázi metastabilního izotopu technecia 99mTc, s nímž se provádí více než tři čtvrtiny vyšetření, je přitom závislá na několika dosluhujících reaktorech. A přestože v Česku podobné radionuklidy umíme vyrobit také, zatím stále marně čekáme, zda se na trhu naskytne další šance. V našem seriále o využití štěpení jádra pro civilní účely se tentokráte vypravíme do prostředí, které je nám všem blízké – lékařství a medicíny.

Bakterie a olej od hranolek zachraňují svět

Svět má slušnou šanci být zbaven jednoho ze svých nejtíživějších problémů. Týmu z Vysokého učení technického v Brně se totiž podařilo přijít s technologickou inovací, která dokáže zastavit pokrývání zeměkoule odpadem.

Jaderná energetika: Reaktor do každé kapsy

Postavit velkou jadernou elektrárnu je projekt na celé desetiletí, ve kterém se investice počítají na miliardy dolarů a délka použitých trubek a kabelů na tisíce kilometrů. Náklady i rozměrné technologie lze přitom už dnes srazit do téměř "kapesních" formátů, aniž by konstruktéři museli ustoupit od výroby energie postavené na jaderném štěpení.

Jak ušetřit za energie: Využijte odpadní teplo

Řada průmyslových provozů využívá různé technologie, při nichž vzniká velké množství odpadního tepla. Tato draze získaná energie často uniká bez užitku, například ve formě odvodu horkých spalin komínem. Na druhé straně teplo potřebujeme na ohřívání vody nebo na vytápění. K tomu, abychom unikající teplo zadrželi a využili je tam, kde je ho potřeba, slouží technologie zpětného získávání neboli rekuperace tepelné energie.

Energetická náročnost obráběcích strojů, část 3: Inteligentní technologie

Globální oteplování se stalo velmi diskutovaným tématem. I když bylo provedeno mnoho vědeckých studií a  napsáno neméně vědeckých článků, dosud se odborná komunita nesjednotila v celkovém názoru na globální změny klimatu. Smyslem předkládané trilogie článků není rozklíčovat současný stav a doporučit řešení, ale z pohledu konstrukce a provozu výrobních zařízení představit řešení firem, které primárně nehledí na byznys, ale na budoucnost naší planety.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit