Správná odpověď na pátou otázku energetické soutěže
15.03.2021
Dnes mám pro Vás odpověď na poslední otázku v rámci Energetické soutěže, která se věnovala primárně čisté mobilitě. Ptal jsem se, zda jsou auta se spalovacím motorem spíše „pojízdné teplárny“ než dopravní prostředky a pokud ano, tak proč.
Obecně je účinnost elektromotoru měřítkem efektivnosti, se kterou je elektrická energie přeměněna na mechanickou energii. Když trochu zapátráme, zjistíme, že účinnost spalovacího motoru je někde mezi 25 – 40 % a zbytek je ztrátová energie, tedy teplo. Přitom můžeme také zjistit, že účinnost elektromobilu je oproti konvenčnímu automobilu o hodně vyšší, tedy 85 – 95 %. Celkovou “účinnost” přeměny energie na pohyb samozřejmě ovlivňuje více faktorů, ale ty nejsou u obou typů aut zásadně odlišné. Mínusem většiny BEV je snad jen vyšší hmotnost a nemožnost využívat odpadní teplo pro vytápění, velkou výhodou je ale efektivní hospodaření s energií pomocí rekuperace.
Opět děkuji všem, kteří se zapojili a zde jsou odpovědi vybraných účastníků:
Dobrý den, je to jednoduché. Spalovací motor je zařízení pro přeměnu chemické energie na tepelnou a posléze mechanickou. Je jedno, jestli budeme uvažovat dieseluv, nebo ottuv cyklus. Energie uložená v palivu je pomocí hoření mění na tepelnou energii. Za rostoucí teploty roste i tlak, který je posléze převáděn na lineární pohyb pístu. Takže odpověď zní: ANO. (Autor 1)
Myslím, že to není výrok daleko od pravdy. I nejdokonalejší motory dnešní doby využijí jen něco málo přes třetinu energie uložené v palivu. Motor je z tohoto pohledu vlastně pec, která díky úsilí několika vynálezců umí teplo přeměnit na pohyb, ale stále jí to moc nejde a tak spíš topí než jezdí. Své v tom hrají i fyzikální a hlavně ekonomické limity, hnát účinnosti do vysokých čísel je lidově řečeno raketové inženýrství s velmi podobnou cenovkou. A velmi účinný motor by zlaté české ručičky už jen velmi těžko opravily doma v garáži, bohužel naše pohodlí má svou cenu. (Autor 2)
Rozhodně ano, jeden z nejúčinnější benzínový motor pro osobní automobily vyráběný v současnosti je od Toyoty a dosahuje měrné spotřeby paliva až 200 g/(kW⋅h) tedy účinnosti 40% (https://global.toyota/en/powertrain/engine#.YEah11w0Ffo) a současné dieselové motory pro osobní automobily dosahují účinnosti téměř 45%. Tím pádem tepelná energie současných spalovacích automobilových motorů má nadpoloviční většinu v neprospěch mechanické energie získávané na výstupu ze setrvačníku klikového hřídele a to jak ukazují naměřené BSFC mapy např. ta uvedená v předešlém odkazu nebo na https://en.wikipedia.org/wiki/Consumption_map zmíněné nejlepší účinnosti jsou dosahovány pouze ve velice omezeném rozsahu otáček a zatížení málokdy dosahovaného při běžené jízdě s konvenčním pohonem a o hodně lépe využitelné hybridním pohonem. Pokud budeme uvažovat motor opotřebený s několika najetými několika 100 tisíci km, nezahřátý na svou provozní teplotu či dokonce nesprávné servisovaný motor nebo kombinace předešlých neduhů tak neprospěch mechanické energie bude ještě větší. (Autor 3)