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
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?

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.

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.

Revoluce udržitelnosti: Digitalizací k úsporám

Průmyslová udržitelnost se v posledních letech stala nejen věcí image, ale také ekonomiky. Rostoucí ceny energií, tlak na snižování emisí i požadavky zákazníků nutí podniky hledat způsoby, jak vyrábět chytřeji. Jednou z hlavních cest je digitalizace. Ta dovoluje provoz detailně prozkoumat a z drobných optimalizací sestavit významné energetické úspory.

Revoluce udržitelnosti: Inovativní materiály zítřka

Ekologické alternativy technických materiálů dnes pronikají napříč nejrůznějšími odvětvími – od stavebnictví přes obaly a módu až po automobilový průmysl. Již dnes je například možné postavit dům z konopného betonu, zabalit elektroniku do myceliového obalu, obléct si oděv z „kůže“ vypěstované z podhoubí nebo jezdit autem, které obsahuje díly z rostlinných biopolymerů.

Evropská unie a my: Pavel Sobotka

Na podnikatelské subjekty je ze strany Evropské unie postupně kladeno celé spektrum požadavků. Unie vedle sledování svých fiskálních zájmů a cílů v poslední době upíná pozornost směrem k udržitelnému rozvoji. S novou unijní směrnicí CSRD (Corporate sustainability reporting directive) přibývá firmám povinnost zveřejnit spolu s výroční zprávou i zprávu o své udržitelnosti. Mají v ní být obsaženy plány a výhled v oblasti dekarbonizace a společenské odpovědnosti. Za rok 2024 měly povinnost reportovat firmy, které jsou na burze nebo mají vydané cenné papíry. V letošním roce se již povinnost týká všech firem s více než 250 zaměstnanci, obratem nad 50 milionů eur nebo rozvahou nad 25 milionů eur.

Revoluce udržitelnosti: Bezuhlíková ocel je pouze zdánlivý paradox

Výroba oceli je dlouhodobě strategickým odvětvím, na němž nevyhnutelně stojí obrovská část strojírenské výroby. Jak může být ocel „bezuhlíková”, když je uhlík její nedílnou součástí? Odpovědí je změna výrobního procesu – nové technologie, které místo uhlíku využívají vodík a zelenou elektřinu, již v dnešní době přispívají k dekarbonizaci tohoto odvětví.

Revoluce udržitelnosti: Uzavřené smyčky v kovoprůmyslu

Navzdory sebevětšímu úsilí o maximální efektivitu zůstává produkce odpadu v průmyslu kovovýroby nedílným doprovodným faktorem. Recyklace třísek, emulzí a olejů je proto, zvláště pro malé a střední podniky, moudrým krokem do budoucna - šetří peníze i planetu, zefektivňuje ekonomickou stránku provozu a přispívá k dobrému jménu v očích potenciálních zákazníků.

Evropská unie a my: Libor Witassek

Na podnikatelské subjekty je ze strany Evropské unie postupně kladeno celé spektrum požadavků. Unie vedle sledování svých fiskálních zájmů a cílů v poslední době upíná pozornost směrem k udržitelnému rozvoji. S novou unijní směrnicí CSRD (Corporate sustainability reporting directive) přibývá firmám povinnost zveřejnit spolu s výroční zprávou i zprávu o své udržitelnosti. Mají v ní být obsaženy plány a výhled v oblasti dekarbonizace a společenské odpovědnosti. Za rok 2024 měly povinnost reportovat firmy, které jsou na burze nebo mají vydané cenné papíry. V letošním roce se již povinnost týká všech firem s více než 250 zaměstnanci, obratem nad 50 milionů eur nebo rozvahou nad 25 milionů eur.

Ekologická odpovědnost jako firemní výhoda

Firmy čelí rostoucím požadavkům na udržitelnost, a přestože se dotační a rozvojové programy snaží ekologicky smýšlející podniky zvýhodnit, zelené investice mají dlouhou návratnost a vyznačují se vyšší administrativní zátěží. Mezi výsledné výhody nicméně patří zvýšená konkurenceschopnost, reputace a atraktivita pro investory i obchodní partnery

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