211service.com
Vytápění Plug-in hybridy
Potenciál plug-in hybridů a elektrických vozidel omezit spotřebu ropy v poslední době upoutal velkou pozornost. Stále však existuje velká překážka, kterou je třeba překonat, než se taková auta stanou dominantními vozidly na silnicích: automobilky budou muset najít účinný způsob, jak jim dodávat teplo a klimatizaci. Je to proto, že konvenční systémy vytápění a chlazení v takových vozidlech buď nefungují, nebo jsou neefektivní, což výrazně snižuje jejich dojezd v horkém a chladném počasí.
Jeden z předních kandidátů na alternativní systém je založen na termoelektrice, polovodičových zařízeních, která mohou poskytovat teplo nebo chlazení v závislosti na směru toku elektrického proudu. Velké automobilky, jako jsou GM a Ford, nyní vyvíjejí systémy založené na stávajících termoelektrických polovodičích a experimentální materiály využívající nanotechnologie slibují, že takové systémy budou ještě přitažlivější.
První plug-in hybridy – auta, která lze dobíjet zapojením do elektrické zásuvky, ale mají malé benzinové motory pro prodloužení jejich dojezdu – budou využívat elektrické topení. Když se koncem roku 2010 začnou objevovat u velkých výrobců automobilů, budou stát o tisíce více než konvenční vozy, takže výrobci automobilů hledají způsoby, jak je zlevnit, aby rozšířili svou přitažlivost. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je najít účinnější systémy vytápění a chlazení, které umožňují používat menší, levnější baterie. Díky tomu by se v roce 2012 mohly v autech začít objevovat termoelektrické systémy.
Topné systémy v dnešních autech spoléhají na fakt, že spalovací motory jsou strašně neefektivní – asi dvě třetiny energie získané spalováním benzínu nepohánějí auto. Ale tato neefektivita generuje obrovské množství tepla. Část tohoto tepla se používá k zahřátí cestujících. Plug-in hybridy, které jezdí převážně nebo zcela na elektřinu pro místní jízdu, neprodukují takové množství odpadního tepla. Teplo se tedy musí generovat pomocí energie z baterie, přičemž se spotřebují tisíce wattů, které by jinak mohly být použity k pohonu vozidel. Zatímco plug-in hybridy spotřebují za mírného počasí dramaticky méně plynu než konvenční auta, v chladném počasí bude přínos mnohem menší, tvrdí Clay Maranville, vedoucí výzkumník v Ford Motor Company .
Podobný problém platí s klimatizací – elektrický dojezd plug-in hybridů se v horkém počasí sníží, buď proto, že se benzínový motor musí nakopnout, aby roztočil konvenční kompresor, nebo proto, že elektrický kompresor vybije baterii.
Termoelektrika jsou atraktivní pro vytápění, protože jsou účinnější než běžné elektrické ohřívače, které generují teplo průchodem proudu materiálem s vysokým elektrickým odporem. A co víc, termoelektrika umožňuje zcela přepracovat chladicí a topný systém. Ve většině dnešních vozidel jsou systémy vytápění a chlazení navrženy tak, aby vyhřívaly celý prostor pro cestující. Termoelektrika jsou kompaktní zařízení, která lze instalovat na místech v autě – v opěrce hlavy, sedadle, u nohou osoby atd. Namísto vyhřívání a chlazení celé kabiny tedy mohou vytápět nebo chladit jednotlivé cestující.
Úspory elektrické energie, které by takový systém mohl poskytnout plug-in hybridnímu vozu, by mohly být obrovské. Tam, kde konvenční elektrický systém vytápění a chlazení vyžaduje až 4 500 wattů k udržení požadované teploty uvnitř vozu, by termoelektrický systém podle odhadů spotřeboval 3 000 wattů, pokud je vůz plný cestujících, nebo méně než 700 wattů, pokud je řidič sám. z ministerstva energetiky. Budoucí generace termoelektrických materiálů, které se spoléhají na nanotechnologii, která je nyní demonstrována v akademických laboratořích, by mohly tyto úspory ještě zlepšit. (Viz Levná, účinná termoelektrika a přeměna odpadního tepla na energii.)
Jak Maranville, tak Jihui Yang, vědecký pracovník ve společnosti GM říkají, že termoelektrika budou pravděpodobně začleňována postupně, jak budou dostupné různé komponenty. Jedním z prvních způsobů, jak může pomoci, je zmenšení konvenční klimatizace, aby byla efektivnější. Yang říká, že vozy GM používají nadrozměrné klimatizace, aby splnily požadavek, že vychladí prostor pro cestující do dvou minut, a to i ve velmi horkých dnech. Dobře umístěná termoelektrika by mohla cestujícím okamžitě přivodit chlad tím, že jim zchladí krk nebo obličej, zatímco malá konvenční klimatizace postupně snižuje teplotu všude jinde.
Obecně se automobilky obávají, že většina spotřebitelů nebude ochotna smířit se s nepříjemnostmi, aby mohli řídit efektivnější auta. Pomoci by mohlo termoelektrické vytápění a chlazení. Naší velkou výzvou ve výzkumu je učinit technologii pro zákazníka transparentní, takže když nastoupí do vozidla, nezáleží na tom, zda je v konvenčním vozidle nebo ve vozidle s vyspělou technologií, říká Maranville.