Podjetje IAV je razvili koncept prihodnosti z monovalentnim plinskim hibridnim pogonom in dosegom 920 km. Podrobnosti razkriva Emanuel Binder, ki je skupaj z drugimi inženirji razvil ta inovativen koncept pogonskega sklopa, ki porabi le 2,84 kg plina na 100 km.
Nemško inženirsko podjetje IAV predstavlja rešitev z učinkovitim pogonom. Vir: Posnetek zaslona/spletni seminar IAV
»CO2-nevtralnost želimo doseči hitro in na podlagi obstoječe infrastrukture. Zato smo se odločili, da bomo za avtomobile razvili hibridni pogon na metan, ki omogoča velik doseg«, pojasnjuje dr. ing. Emanuel Binder iz nemškega inženirskega podjetja IAV. »Infrastruktura polnih mest, kjer je na voljo tudi plin, je že vzpostavljena in je ni treba zgraditi na novo, kot to velja v primeru vodika.«
Pri konceptu limuzine srednjega razreda Metamax so inženirji morali premagati štiri glavne izzive, preden so našli rešitev: monovalentni plinski hibrid z dosegom 920 km in porabo le 2,84 kg/100 km. Prvi izziv je bil doseg, ki s plinom običajno znaša približno 450 km, preostali doseg pa z bencinom v rezervni posodi za gorivo. Inženirji podjetja IAV so se želeli izogniti predvsem bencinu, ki pri konceptu Metamax ne igra vloge, saj posode za plin s kapaciteto 27,4 kg omogočajo visoko učinkovitost in razblinjajo dvome o dosegu.
Preostali izzivi tega koncepta so bili: visoke emisije v območju nizke in delne obremenitve, hladen zagon in predvsem obnovljivost pogonske energije. »Z večjo učinkovitostjo in napredno zasnovo posod za plin smo s konceptom Metamax močno povečali doseg. Zahvaljujoč hibridnemu sistemu pa smo se izognili tudi emisijam v območju nizke in delne obremenitve«, nadaljuje Binder. »Ko smo razmišljali, kako umetno zvišati temperaturo izpušnih plinov in s tem bolje pretvoriti preostali CH4 v izpušnih plinih, smo prišli do rešitve kjer se jim ne izognemo, temveč preprosto ugasnemo motor z notranjim zgorevanjem, namesto da bi jih naknadno obdelovali? Tako smo prišli do zaporednega/vzporednega hibridnega pogona.«
Motor z notranjim zgorevanjem, ki je brezkompromisno optimiziran za popolno zgorevanje CH4, pri nizki obremenitvi razbremeni elektromotor. Tako smo dosegli več kot 45 odstotni izkoristek in še vedno odlično zmogljivost hibridnega pogona, ki ga tvori kombinacija dvolitrskega motorja z močjo 115 kW/156 KM, dveh elektromotorjev s po 40 kW/54 KM in baterije s kapaciteto 2,5 kWh. »Zahvaljujoč predgrevanju katalizatorja pred zagonom motorja z notranjim izgorevanjem, se lahko izognemo tudi temperaturam izpušnih plinov, nižjim od 550 °C, s tem pa tudi težavam z naknadno obdelavo metana«, pojasnjuje inženir IAV.
Bioplin omogoča medsebojno povezovanje različnih sektorjev. Vir: Posnetek zaslona/spletni seminar IAV
»Pri konceptu Metamax smo se torej lotili treh izzivov, na katere lahko vplivamo kot inženirji«, pojasnjuje vodja projekta Binder. Kajti na četrto točko, infrastrukturo polnilnih mest in zakonsko primernost obnovljivih goriv z vidika emisij CO2, inženirji enega največjih inženirskih podjetij na področju mobilnosti na svetu ne morejo vplivati. Glede glavnih novosti pri konceptu Metamax Emanuel Binder dodaja: »Zagotovo je to aktivna predkomora, znana tehnologija iz Formule 1, s katero smo lahko dosegli 45 odstotno učinkovitost. Poleg tega smo zamenjali tudi položaja katalizatorja in turbine, kar z vidika odzivnosti pri samostojnem motorju z notranjim zgorevanjem ni najboljša zamisel, pri hibridu pa zaradi pomoči elektromotorja ne predstavlja težave.«
Pri konceptu Metamax se izpuh konča približno na sredini vozila, zato je v zadnjem delu vozila dovolj prostora za namestitev petih posod za plin in baterije. »Tako smo občutno izboljšali umestitev celotnega paketa. V primerjavi s primerljivim serijskim avtomobilom na CNG, ki ga poganja samo motor z notranjim zgorevanjem, konceptno vozilo Metamax tehta približno 90 kilogramov več. K temu so prispevale predvsem dodatne posode za plin«, razkriva Emanuel Binder. »Zdaj smo predstavili hibridni pogon na metan za osebni avtomobil, v prihodnje pa bi ga lahko uporabili tudi v drugih vozilih.« V tem pogonu inženirji podjetja IAV vidijo tudi potencial za uporabo v lahkih gospodarskih vozilih in tovornjakih, pa tudi v avtobusih, ki vozijo na dolge relacije. »Poleg sedanjega (blagega) hibrida, ki ne omogoča polnjenja na električni vtičnici, je povsem uresničljiv tudi priključni hibrid«, še dodaja Nemec. »Toda to ni naš namen, saj bi potem morali vgraditi veliko večjo baterijo, kar spet pomeni več emisij CO2 in večjo porabo energije tako med proizvodnjo kot tudi med vožnjo.«
S premišljeno zasnovo smo dosegli, da je v zadnjem delu konceptnega avtomobila Metamax nameščenih do pet posod za plin, kar močno poveča doseg hibrida na CNG. Vir: IAV
Kar zadeva stroške hibridne tehnologije, je inženir podjetja IAV jasen: »Doslej je bil pogon na metan v razvoju motorjev z notranjim zgorevanjem vedno postavljen na stranski tir. Pri konceptu Metamax pa smo se povsem posvetili zasnovi motorja na metan. Seveda so vsi hibridni elementi povezani s stroški, ki pa jih po drugi strani lahko prihranimo, če se odpovemo vsem bencinskim komponentam.« In končni rezultat: monovalentni plinski hibrid z dosegom 920 km, ki od 0 do 100 km/h pospeši v 6,9 sekunde in doseže največjo hitrost 230 km/h.
»Za nas koncept Metamax s hibridnim pogonom na metan nikakor ni premostitvena tehnologija in ga tudi ne predstavljamo kot alternativo električnemu pogonu, temveč je predvsem način, kako povečati doseg. S tem konceptom smo pokazali, da ne štejejo zgolj emisije CO2, ampak tudi majhne (primarne) potrebe po energiji. Oboje je z biometanom mogoče uresničiti na kratek rok«, pojasnjuje Emanuel Binder in dodaja: »Za nas je Metamax dolgoročna rešitev, saj bo metan, ki ga lahko pridobivamo iz organskih odpadkov, vedno na voljo.«
Vir: CNG mobility