موتور دیزل علیرغم توسعه مداوم در قرن گذشته برای تبدیل شدن به یک واحد نیروگاهی با مصرف سوخت بالا، اکنون در معرض تهدید قرار گرفته است. بنابراین "آینده موتور دیزل چیست؟" موضوع سؤالات دکتر استفان لوندگرن، مشاور ارشد فناوری برای پیشرانه در گروه ولوو بود.
چرا گازوئیل همچنان یک منبع انرژی محبوب باقی مانده است؟
احتراق انتشار - جایی که احتراق در اطراف احتراق متمرکز می شود و اکسیژن در اطراف منطقه احتراق پخش می شود - بسیار کارآمد است. کمترین تلفات انرژی را به دیواره های موتور از طریق تشعشع یا همرفت دارد - بسیار کمتر از موتورهای بنزینی. موتور دیزل پایه بسیار قوی است و می تواند فشارهای بسیار بالایی را تحمل کند.
چقدر کارآمد است؟
پیشرفت های بزرگی صورت گرفته است – از حدود 35 درصد راندمان در دهه 1980 به راندمان 50 درصد امروزی جهش کرده است. این بدان معناست که نیمی از سوخت اکنون در کار مکانیکی مفید قرار می گیرد. برای مرجع - یک موتور بنزینی حدود 35٪ کارایی دارد. این دستاوردها از سیستم‌های تزریق سوخت ریل معمولی فشار بالا، شارژ توربو و معرفی قدرت محاسباتی برای کنترل دقیق احتراق و سیستم‌های مدیریت پس از تصفیه حاصل شده است.
آیا افزایش بازده سوخت تقاضای شماره 1 مشتریان است؟
بله، راندمان سوخت خوب مهمترین عنصر است، اما مشتریان همچنین به عملکرد و دوام موتور خوب نیاز دارند. سپس مجبور است
بادوام باشد و الزامات انتشار گازهای گلخانه ای را برآورده کند - و اینها گاهی اوقات در رقابت با یکدیگر هستند.
آیا موتورها نیز قدرتمندتر می شوند؟
یک روند صعودی وجود دارد - مشتریان بارهای بزرگتری را جابجا می کنند و این به قدرت بیشتری نیاز دارد. بزرگترین خروجی گروه Volvo اکنون 1،{1}} اسب بخار است. اما در مقایسه با خودروهای سواری، همه برنامه‌های کاربردی سنگین هنوز (نسبتا) ضعیف هستند.
موتور دیزل متهم به عدم دوستی با محیط زیست است. آیا می تواند عمل خود را پاک کند؟
ساخت موتورهای دیزلی بسیار تمیز امکان پذیر است و این چیزی است که صنعت سنگین در آن پیشرفت بیشتری نسبت به بخش سبک داشته است. بخشی از دلیل این امر این است که راندمان مورد نیاز مشتریان در بخش کارهای سنگین بسیار بالاتر است.
افزایش کارایی و در عین حال کاهش انتشار گازهای گلخانه ای چقدر سخت بوده است؟
اصلاح فرآیند ترمودینامیکی برای جبران بار اضافه کردن سیستم پس از درمان SCR یک چالش بوده است. اما اکنون ما در مسیر افزایش کارایی گام به گام بازگشته ایم.
چقدر می توانید جلوتر بروید - انتشار صفر؟
بستگی به این دارد که منظور شما از گازهای گلخانه ای چیست. اگر موتور را با سوختی بدون کربن به حرکت در آورید و آن را با یک فرآیند احتراق کارآمد که دوده ایجاد نمی کند، جفت کنید، در این صورت امکان انتشار صفر وجود دارد. ما روی استفاده از متان و DME (دی متیل اتر) به عنوان جایگزین های پاکیزه برای دیزل کار کرده ایم. این ایده جدیدی نیست، در سال 1900 موتور دیزل با موفقیت با روغن بادام زمینی کار کرد. مشکل فناوری کارکرد سوخت های پاک نیست، بلکه در دسترس بودن آنهاست. اما اگر مشکل تامین سوخت‌های تجدیدپذیر حل شود، آنگاه این امکان وجود دارد که موتورهای دیزلی 100% بدون CO2 کار کنند.
آیا سوخت های پاک نیز چالش های زیست محیطی خاص خود را ندارند؟
تولید سوخت زیستی نباید با تولید مواد غذایی رقابت کند - اما سوخت های دیگری وجود دارند که در آنها مشکلی وجود ندارد. سوخت های الکتریکی (سوخت های الکترونیکی) از انرژی خورشیدی یا باد برای «شکستن» آب و ترکیب آن با CO2 حاصل از متان استفاده می کنند – و این سوخت ها دارای راندمان بسیار بالایی هستند – تا 80 درصد ادعا شده است. این می تواند مکمل جالبی برای برق رسانی باشد.
سوخت های مختلف چگونه بر احتراق تاثیر می گذارند؟
از نقطه نظر کارایی، موتور اهمیتی نمی‌دهد که مولکول سوخت از فسیلی باشد یا منبع تجدیدپذیر. بنابراین با سرمایه گذاری در نوع مناسب سوخت های تجدیدپذیر، انتقال به انرژی های تجدیدپذیر باید ساده باشد.
پس چگونه مصرف سوخت را بیشتر کاهش دهیم؟
قدم بزرگ بعدی در افزایش راندمان موتور/کاهش مصرف سوخت، ترکیب آن با حرکت الکتریکی است. تقاضا برای موتورها در آینده به اندازه امروز متفاوت نخواهد بود. بین میزان کارآمدی یک موتور در «نقطه شیرین» و میزان کارآمدی در کل محدوده عملیاتی دنیای واقعی تفاوت وجود دارد. همکاری موتورها با موتورهای الکتریکی، مانند هیبریدهای موازی، به موتور اجازه می دهد تا در کارآمدترین سطح خود کار کند. بدون شک، برقی‌سازی بخشی از راه‌حل آینده احتراق را تشکیل می‌دهد.
آیا فناوری های دیگر می توانند به کاهش قبض سوخت کمک کنند؟
به عنوان مثال، فناوری توقف/شروع و سیستم های الکتریکی 48 ولتی هستند که به جای مکانیکی، لوازم جانبی را به صورت الکتریکی تغذیه می کنند. همه اینها ممکن است در آینده در کاربردهای سنگین استفاده کنند، پس از اثبات استحکام آنها. اما یکی دیگر از منابع مهم بازده بیشتر بازیابی حرارت است. این کار برای موتورهای سنگین کار آسانی نیست، زیرا آنها از اگزوزهای نسبتاً سرد استفاده می کنند، اما هنوز امیدی وجود دارد که بتوان آن را به دست آورد و از نظر تجاری قابل دوام کرد.
حداکثر بازدهی که یک موتور می تواند به دست آورد چقدر است؟
موتور دیزل دارای بازده سیستم نظری بین 55-60٪ است. به عنوان مرجع، بهترین نیروگاه‌ها با راندمان 50-55 درصد کار می‌کنند، و پیل‌های سوختی نیز حدود ۵۰ درصد کارآمد هستند - بنابراین موتورهای دیزلی می‌توانند کارآمدی باورنکردنی داشته باشند. این به این واقعیت اضافه می‌شود که موتورهایی که با برق‌سازی کار می‌کنند اغلب تقاضای قدرت کمتری دارند، به این معنی است که مصرف سوخت در آینده کاهش می‌یابد.
موتور دیزل چقدر می تواند زنده بماند؟
موتور احتراق دیزل یک راه حل بسیار مقرون به صرفه برای ایجاد انرژی مکانیکی است. با این حال، قوانین، به ویژه در اروپا، به شدت به سمت برقی‌سازی سوق می‌دهند، و این ممکن است مستقیماً بر طول عمر موتور احتراقی تأثیر بگذارد. احساس ما این است که استفاده از آن مبتنی بر کاربرد خواهد بود و برای مدت قابل توجهی در استفاده های طولانی مدت مانند کشتی های اقیانوس پیما و کامیون های طولانی مدت ادامه خواهد داشت. اما حتی در اینجا نیز احتمالاً ترکیبی از فناوری ها در حال استفاده خواهد بود.
آیا دیزل بخشی از آینده است؟
موتور دیزل - به شکل اصلاح شده - می تواند بسیار تمیز و کارآمد باشد. همچنین با برق رسانی به خوبی بازی می کند. به عنوان یک تولید کننده، ما باید بر اساس تصمیماتی که جامعه می گیرد، بهترین راه حل را پیدا کنیم. آنها هر چه هستند، ما باید آماده باشیم.
