Turbosteamer i TEG imaju za cilj iskoristiti toplinsku energiju
Čak i najučinkovitiji motori s unutarnjim izgaranjem mogu pretvoriti samo oko jedne trećine energije dobivene iz fosilnih goriva u mehaničku kinetičku energiju potrebnu za napajanje motora.
Tijekom posljednjih nekoliko godina BMW EfficientDynamics program je postigao velik napredak glede učinkovitosti motora sa tehnologijama kao što su izravno ubrizgavanje goriva, promjenjivo vrijeme otvaranja ventila, Brake Energy Regeneration sustav, funkcija Auto Start/Stop...
Međutim, oko 60 posto generirane energije i dalje se gubi, pola kroz ispušni sustav u obliku topline, dok preostalih pola topline se apsorbira od strane sustava hlađenja motora. Pronalaženje načina obnavljanja ove izgubljene toplinske energije je jedan od glavnih ciljeva koji se provode od strane inženjera koji rade na BMW EfficientDynamics programu. Zato je BMW-ova grupacija uključena u više projekata, svaki s različitim pristupima korištenju rasipanja toplinske energije, te na različitim razinama - u istraživanju, pre-proizvodnja i serijski razvoj. Među obećavajućim inovacijama posebno su se istaknuli Turbosteamer, te termoelektrični generator (TEG). O čemu je riječ, pročitajte u nastavku.
Turbosteamer i termo generator (TEG) usmjereni su na stvaranje električne struje iz otpadne topline kako bi poboljšali ukupnu učinkovitost motora, ali svaki projekt slijedi drugačiji pristup i vremenski okvir. Postoji velik potencijal za značajne uštede goriva, a ovo je još jedan korak BMW EfficientDynamics filozofije s ciljem povećanja snage i performansi uz smanjenje emisija i potrošnje goriva u isto vrijeme.
BMW TURBOSTEAMER - po uzoru na elektrane
Turbosteamer projekt istraživanja temelji se na sustavu za povrat topline koji se temelji na principu parnog procesa.Tehnologija koja je predstavljena u prosincu 2005. predstavljala je prvu generaciju Turbosteamer-a, koji se temeljio na maksimalističkom pristupu. Dizajnirana su dva sustava. Primarni sklop visoke temperature koji je zadužen za obnavljanje energije iz ispušnih plinova motora, i koji je bio povezan sa srednjim sklop koji prikuplja toplinu iz sustava hlađenja motora i tu toplinu kombinira sa primarnim sklopom.
Turbosteamer danas: manji i jednostavniji.
U cilju daljnjeg razvoja sustava za primjenu u serijskoj proizvodnji, pažnja je posvećena smanjenju veličine komponenata i stvaranje jednostavnijeg sustava kojim će se postići optimiziran cost-benefit omjer. Tako da su se znanstvenici usredotočili na projektiranje komponenta koji ima samo jedan sklop koji skuplja temperaturu samo iz ispušnih plinova. Energija ispušnih plinova se koristi za zagrijavanje tekućine, koja se onda pod visokim tlakom pretvara u paru i tako pokreće turbine za generiranje električne energije.
Najnovija generacija Turbosteamer-a temelji se na principu pogonskih turbina, a nudi mnoge prednosti u smislu troškova, veličine i težine vozila u odnosu na ranije koncepte, a to su čimbenici koji su vrlo korisni kada se je riječ o serijskoj proizvodnji.
Za desetak godina, kada završi razvoj, ovaj sustav bi mogao težiti samo 10 kg do 15 kg i biti sposoban proizvodnjom električne energije smanjiti potrošnju goriva do 10 posto.
Termoelektrični generator (TEG)
Termoelektrični generator pretvara toplinu izravno u elektricitet. Princip ove tehnologije je poznat kao Seebeck efekt, a to je da električni napon može biti generiran između dva termo materijala ako oni imaju različite temperature. Trenutna faza razvoja usmjerena je na integraciju ove jedinice u ispušni sustav, te naravno smanjenje težine i veličine samog sustava.
Prije nekoliko godina smatralo se da je učinkovitost TEG sustava prilično niska, i da ova tehnologija nije prikladna za automobilsku primjenu. Međutim, u posljednjih nekoliko godina napredak u području istraživanja materijala dovelo je do novih otkrića tako da su poboljšane performanse TEG modula.
Kada je ovaj modul predstavljen 2008. godine, dostavljao je najviše 200 W snage (relatvino slaba učinkovitost), no najnovija generacija TEG-a instaliranog u ispušnom sustavu je sposobna generirati 600 W električne energije. Ovo je značajan napredak, ali cilj je ipak dosegnuti 1.000 W. Trenutno se ovaj sustav testira na BMW X6 modelu, a projekt je financiran od strane US Department of Energy.
U BMW-u se nadaju da će njihov TEG sustav, kojeg razvijaju u suradnji sa NASA-inim znanstvenicima proizvoditi dovoljno struje za napajanje primjerice klima uređaja i na taj način rasteretiti sam motor.
Idealna kombinacija: upravljanje toplinom i BMW EfficientDynamics
Dok neke značajke BMW EfficientDynamics-a, kao što su Brake Energy Regeneration ili Auto Start Stop funkcija, pomažu u smanjenju potrošnje pri usporenju vozila ili tijekom razdoblja praznog hoda, inteligentno upravljanje toplinom može povećati učinkovitost kada vozilo ubrzava i kad je pod većim opterećenjem.
