| Υβριδικά λεωφορεία |
Διαβάστηκε από 7059 αναγνώστες
|
|
|
|
|
|
|
Eίναι σίγουρο πως οι ιστορικοί του μέλλοντος θα αναφέρονται στον κινητήρα εσωτερικής καύσης ως μία από τις σημαντικότερες εφευρέσεις του εικοστού αιώνα, αντάξια της επινόησης του τροχού.
Αυτή η ίδια εφεύρεση, όμως, παρ' όλο που αποτέλεσε κομβικό σημείο στην εξέλιξη της ανθρωπότητας, λογίζεται στις μέρες μας ως η αιτία του σημαντικότερου προβλήματος σε παγκόσμια κλίμακα, που δεν είναι άλλο από τη μόλυνση του περιβάλλοντος.
Οι συνέπειες από το "φαινόμενο του θερμοκηπίου" είναι πλέον άμεσα αντιληπτές και οι περιβαλλοντολόγοι προειδοποιούν, πως αν δε ληφθούν δραστικά μέτρα για τη μείωση των εκπεμπόμενων ρύπων, η κατάσταση σε λίγα χρόνια θα είναι μη αναστρέψιμη.
Παράλληλα, οι προβλέψεις για την εξάντληση των πετρελαϊκών αποθεμάτων στις επόμενες δεκαετίες κάνουν επιτακτικότερη την ανάγκη χρησιμοποίησης εναλλακτικών ενεργειακών πηγών και καυσίμων, που αφ' ενός δε θα επιβαρύνουν το περιβάλλον και αφ' ετέρου θα είναι πρακτικώς ανεξάντλητα.
Ανταποκρινόμενες στις νέες αυτές απαιτήσεις (αλλά και λόγω των πιέσεων που ασκούν κυβερνήσεις και παγκόσμιοι περιβαλλοντικοί οργανισμοί -είναι αλήθεια), οι αυτοκινητοβιομηχανίες επενδύουν σημαντικά κονδύλια στην έρευνα και εξέλιξη των τεχνολογιών, που θα αποτελέσουν τις μελλοντικές εφαρμογές -και προϋποθέσεις- για την "καθαρή" κίνηση των οχημάτων.
Ποιες είναι οι μορφές εναλλακτιικής ενέργειας; Κυριότερες τάσεις στο πεδίο των εναλλακτικών μορφών ενέργειας είναι τα Βιοκαύσιμα, το Φυσικό Αέριο, τα Υβριδικής Κίνησης Οχήματα και οι Κυψέλες Καυσίμων.
|
|
|
|
|
|
| ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΑ ΚΑΥΣΙΜΑ |
|
To καλαμπόκι, όπως και άλλα είδη φυτών, αποτελούν την πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοκαυσίμων
|
|
| Σταθμός ανεφοδιασμού βιο-πετρελαίου. Μέχρι στιγμής,
λειτουργούν ελάχιστοι στον πλανήτη. |
|
|
Τα βιοκαύσιμα υγρής ή αέριας μορφής αποτελούν παράγωγο της φυσικής διαδικασίας αποσύνθεσης κυκλικών οργανικών ενώσεων, που -ανεξαρτήτως προέλευσης- ονομάζουμε "βιομάζα".
Η βιομάζα μπορεί να προέρχεται από φυτά όπως η σόγια, το καλαμπόκι, τα ζαχαρότευτλα ή να παράγεται από την επεξεργασία βιομηχανικών αποβλήτων, αστικών λυμάτων και απορριμμάτων.
Το όφελος από τη χρήση των βιοκαυσίμων αντικατοπτρίζεται στα μειωμένα ποσοστά έκλυσης μονοξείδιου και διοξειδίου του άνθρακα κατά την καύση τους, 60-80% χαμηλότερα από τα αντίστοιχα ποσοστά του πετρελαίου και της βενζίνης.
Σε ό,τι αφορά στο Υδρογόνο, αποτελεί το "καθαρότερο" μέχρι στιγμής εναλλακτικό καύσιμο, αφού τα παράγωγα της καύσης του είναι… νερό. Δυστυχώς, είναι συνάμα το πλέον δαπανηρό στην παραγωγή, ενώ η αποθήκευσή του απαιτεί ειδικά διαμορφωμένους χώρους υψηλής πίεσης και χαμηλής θερμοκρασίας, οι οποίοι καταλαμβάνουν μεγάλο χώρο.
Οι κυριότερες κατηγορίες βιοκαυσίμων-εναλλακτικών καυσίμων είναι:
•Φυτικά Έλαια •Βιο-ντίζελ •Βιο-υδρογόνο •Αιθανόλη •Μεθανόλη •Βουτανόλη •Οινόπνευμα •Υδρογόνο
|
|
|
|
|
|
|
|
| ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ |
|
| Αντλία πλήρωσης φυσικού αερίου.
Μπορεί να μοιάζει με μία συμβατική αντλία, αλλά οι διαφορές είναι πολλές, αφού διαχειρίζεται αέρια καύσιμα. |
|
|
|
| Η χρήση φυσικού αέριου, είναι η πιο
διαδεδομένη μεταξύ των εναλλακτικών καυσίμων και πολλά
αστικά λεωφορεία, κινούνται με αυτόν τον τρόπο. |
Το φυσικό αέριο είναι αποτέλεσμα της αποσύνθεσης οργανικών ενώσεων και η ύπαρξη μεγάλων κοιτασμάτων στην υδρόγειο εξασφαλίζει επάρκεια για τις επόμενες δεκαετίες.
Σε σχέση με τα συμβατικά καύσιμα (βενζίνη-πετρέλαιο), το φυσικό αέριο παρουσιάζει μεγαλύτερη θερμοδυναμική απόδοση, σε συνδυασμό με χαμηλότερες εκπομπές υδρογονανθράκων και οξειδίων του αζώτου.
Προκειμένου να είναι εφικτή η χρήση του ως καύσιμο, το φυσικό αέριο συμπιέζεται σε αέρια μορφή μέσα σε δεξαμενές, ή υγροποιείται, κάτι το οποίο αυξάνει την ικανότητα αποθήκευσης, αλλά παράλληλα και το κόστος.
|
|
|
|
|
|
|
|
| ΚΥΨΕΛΕΣ ΚΑΥΣΙΜΩΝ |
|
| Μία κυψέλη καυσίμων. Η εφαρμογή τους, προϋποθέτει να λυθούν τα προβλήματα παραγωγής και αποθήκευσης του υδρογόνου.
|
|
|
|
| H αρχή λειτουργίας των κυψελών καυσίμου βασίζεται στην
ηλεκτρόλυση και στην ανταλλαγή φορτισμένων σωματιδίων.
|
Οι κυψέλες καυσίμων αποτελούν μηχανισμούς, οι οποίοι μετατρέπουν το καύσιμο υλικό σε ενέργεια μέσω ηλεκτρόλυσης.
Ο τρόπος λειτουργίας τους είναι αντίστοιχος των μπαταριών που χρησιμοποιούμε σήμερα στα οχήματά μας, με τη διαφορά ότι οι κυψέλες καυσίμων δεν είναι συσκευές αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά παράγουν ηλεκτρική ενέργεια απαιτώντας την τροφοδότησή τους με καύσιμο. Στις περισσότερες των περιπτώσεων, οι κυψέλες καυσίμων χρησιμοποιούν το υδρογόνο προκειμένου να παράγουν ενέργεια, ενώ διαφοροποιούνται -αναλόγως του καταλύτη ή του καυσίμου που χρησιμοποιούν- σε:
• Κυψέλη καυσίμου πολυμερισμένης μεμβράνης (PEM)
• Κυψέλη καυσίμου φωσφορικού οξέος (PAFC)
• Κυψέλη καυσίμου μεθανόλης (DMFC)
|
|
|
|
|
|
|
|
| ΥΒΡΙΔΙΚΑ ΟΧΗΜΑΤΑ |
|
| Η εφαρμογή της ανωτέρω διάταξης σε ένα αστικό λεωφορείο.
Ο κατανεμητής ισχύος αποκλείει ή εμπλέκει τον πετρελαιοκινητήρα στην κίνηση του οχήματος, ενώ
παράλληλα διοχετεύει το παραγόμενο από τη γεννήτρια ηλεκτρικό ρεύμα στον
ηλεκτροκινητήρα ή στις μπαταρίες προς αποθήκευση. |
|
|
|
| Μια απλοποιημένη απεικόνιση της λειτουργίας ενός υβριδικού συστήματος κίνησης. Οι μπαταρίες και οι ενεργοπραγωγές μονάδες είναι συνδεδεμένες μεταξύ τους, προκειμένου να χρησιμοποιούν,
να ανταλλάσσουν και να αποθηκεύουν την ενέργεια.
|
Υβριδικά οχήματα θεωρούνται αυτά που φέρουν δύο διαφορετικού τύπου ενεργοπαραγωγές πηγές, οι οποίες συνεργάζονται (έμμεσα ή άμεσα) για την παραγωγή του απαιτούμενου έργου κίνησης.
Στη συντριπτική πλειοψηφία των υβριδικών οχημάτων, εφαρμόζονται ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης και ένας ηλεκτροκινητήρας, οι οποίοι αναλόγως του τρόπου με τον οποίο συμβάλουν στην κίνηση, χωρίζονται σε:
Παράλληλους Υβριδικούς Κινητήρες
Όπου αμφότεροι μεταδίδουν (ταυτόχρονα ή εναλλάξ) την ισχύ τους στους τροχούς του οχήματος.
Σειριακούς Υβριδικούς Κινητήρες
Όπου ο κινητήρας εσωτερικής καύσης λειτουργεί ως γεννήτρια για την τροφοδοσία / φόρτιση των κυκλωμάτων του ηλεκτροκινητήρα, χωρίς να εμπλέκεται στην κίνηση του οχήματος.Και στις δύο περιπτώσεις, η παραγωγή έργου του κινητήρα εσωτερικής καύσης είναι σημαντικά μικρότερη, αφού η απαιτούμενη ισχύς για την κίνηση του οχήματος επαφίεται εξ ολοκλήρου -ή κατά το ήμισυ- στον ηλεκτροκινητήρα. Κατ' επέκταση, επιτυγχάνεται μικρότερη κατανάλωση και χαμηλότερες εκπομπές ρύπων του κινητήρα εσωτερικής καύσης, ενώ δεν είναι απαραίτητο αυτός να λειτουργεί καθ' όλη τη διάρκεια κίνησης του οχήματος.
|
|
|
|
|
|
|
|
| H… ΑΝΤIΘΕΤΗ AΠΟΨΗ |
|
Τις επιπτώσεις από την ραγδαία ανάπτυξη των καλλιεργούμενων εκτάσεων φοβούνται οι ειδικοί, στην περίπτωση που επικρατήσει η χρήση των βιοκαυσίμων.
|
|
|
| Οι ογκώδης και δαπανηρές εγκαταστάσεις που απαιτούνται για την παρασκευή και αποθήκευση του υδρογόνου, είναι τα προβλήματα που θα πρέπει να
λυθούν άμεσα. |
|
|
Σκεπτικισμός και επιφυλακτικότητα
Αν και η πλειοψηφία των επιστημόνων είναι θετικά προσκείμενη στην προοπτική αντικατάστασης των ορυκτών καυσίμων και των συμβατικών κινητήρων με αντίστοιχα εναλλακτικά συστήματα, υπάρχει μια μερίδα συναδέλφων τους, που υποστηρίζει πως αυτή η τακτική μπορεί να επιφέρει σωρεία προβλημάτων στο μέλλον.
Το σίγουρο είναι, πως υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος στο πεδίο της έρευνας και της εξέλιξης των εναλλακτικών συστημάτων ενέργειας και η εφαρμογή τους σε μαζικό επίπεδο προϋποθέτει μία σφαιρική εξέταση των παράπλευρων επιπτώσεων που θα προκύψουν.
Βιοκαύσιμα
Με τη γενίκευση της χρήσης τους αυτομάτως θα αυξηθεί η ζήτηση σε παγκόσμιο επίπεδο. Αυτό σημαίνει ραγδαία εξάπλωση των μονοκαλλιεργειών για την παραγωγή βιοκαυσίμων, προερχόμενα από φυτικούς πόρους, εις βάρος των βρώσιμων αγροτικών προϊόντων.
Παράλληλα, η κάλυψη τεράστιων εκτάσεων της επιφανείας του πλανήτη με καλλιέργειες, οι ποσότητες των φυτοφαρμάκων που θα χρησιμοποιούνται, αλλά και οι αυξημένες απαιτήσεις για νερό θα επιβαρύνουν το οικοσύστημα με άγνωστες -προς το παρόν- συνέπειες.
Φυσικό αέριο
Σε ό,τι αφορά στο φυσικό αέριο, το κυριότερο πρόβλημα εντοπίζεται στο γεγονός ότι τα κοιτάσματά του δεν είναι ανεξάντλητα. Παρ' όλο που υπάρχει δυνατότητα παραγωγής του με τεχνικά μέσα, οι εγκαταστάσεις και η ενέργεια που απαιτείται για κάτι τέτοιο, θα αυξήσουν την τιμή του πολύ περισσότερο από το κόστος που απαιτεί η εξόρυξή του.
Μια εντελώς διαφορετική προσέγγιση αναδεικνύει τα προβλήματα που θα προκύψουν σε πολιτικο-οικονομικό επίπεδο, αφού τα κοιτάσματα του φυσικού αερίου βρίσκονται σε συγκεκριμένες γεωγραφικές περιοχές, οι οποίες προβλέπεται ότι θα αποτελέσουν το "μήλον της Έριδος" για τα ισχυρά οικονομικά κράτη.
Υδρογόνο
Το Υδρογόνο συγκεντρώνει τα περισσότερα πλεονεκτήματα μεταξύ των εναλλακτικών καυσίμων. Βρίσκεται σε μεγάλη αφθονία (μεγαλύτερη από κάθε άλλο στοιχείο), είναι πλήρως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας και η χρήση του δεν επιβαρύνει καθόλου το περιβάλλον.
Το κόστος για το διαχωρισμό και την αποθήκευσή του όμως είναι εξαιρετικά υψηλό.
Χρειάζονται ειδικοί θάλαμοι πολύ χαμηλών θερμοκρασιών και μεγάλης πίεσης (συνθήκες ιδιαίτερα ενεργοβόρες), προκειμένου να υγροποιηθεί και να αποθηκευθεί σε μεγάλες ποσότητες, ώστε να εξασφαλίζεται ικανοποιητική αυτονομία στα οχήματα που θα το χρησιμοποιούν.
Με τη σημερινή τεχνολογία, οι κινητήρες υδρογόνου και οι κυψέλες καυσίμων μπορούν να εφαρμοσθούν μόνο σε ορισμένα οχήματα, αφού ο χώρος που απαιτείται για την τοποθέτηση όλων των εγκαταστάσεων είναι πραγματικά μεγάλος.
|
|
|
|
|
|
|
|
| ΗyFLEET: Cute |
|
| Τα αποτελέσματα των πιλοτικών δοκιμών που πραγματοποιούνται σε πολλά μεγάλα αστικά κέντρα
παγκοσμίως, θα χρησιμοποιηθούν ως βάση για την περαιτέρω
εξέλιξη των εφαρμογών του
υδρογόνου στην αυτοκίνηση.
|
|
|
Παγκόσμιας κλίμακας ευρωπαϊκή πρωτοβουλία
Υπό την αιγίδα της Ε.Ε., ο οργανισμός αυτός προωθεί την έρευνα, την εξέλιξη και την εφαρμογή της υδρογονοκίνησης στον τομέα των μαζικών μεταφορών. Με τη συνεργασία εκπροσώπων της αυτοκινητοβιομηχανίας, των εταιρειών ενεργείας, πληθώρας ερευνητών και την αρωγή κυβερνητικών φορέων και οργανισμών, έχει επιτευχθεί η λειτουργία και δοκιμή -σε πραγματικές συνθήκες- 33ων λεωφορείων με συστήματα κυψελών καυσίμων σε εννέα μεγάλα αστικά κέντρα παγκοσμίως, ενώ 14 λεωφορεία, με κινητήρες εσωτερικής καύσης υδρογόνου, επιχειρούν στην πόλη του Βερολίνου. Η αποκομιδή των επιστημονικών στοιχείων από τα πιλοτικά αυτά προγράμματα θα αποτελέσουν τη βάση για την από κοινού κατασκευή εξελιγμένων κυψελών καυσίμων και υδρογονοκινητήρων εσωτερικής καύσης.
Παράλληλα, καρπό της παγκόσμιας αυτής σύμπραξης αποτελεί η έρευνα για την αποτελεσματικότερη και οικονομικότερη διαδικασία παραγωγής υδρογόνου, καθώς επίσης η μελέτη και οι προϋποθέσεις ασφαλείας, που χρειάζονται για την κατασκευή σταθμών ανεφοδιασμού υδρογόνου.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
