Alternatívne pohony automobilov

 LPG 

Používanie LPG ako paliva pre motorové vozidlá začalo v Nemecku v tridsiatych rokoch kvôli nedostatku benzínu. Snažili sa vyvinúť pohon, ktorý by bol ekonomicky výhodnejší. Druhá vlna rozvoja sa začala po druhej svetovej vojne v každej krajine iným tempom.

Popis fungovania LPG zariadenia

V nádrži s pretlakom skvapalnené LPG prejde medenou plastovou rúrou po uzatvárací ventil plynu, ktorý púšťa LPG do splyňovača podľa polohy ovládača, nachádzajúceho sa pri volante. V splyňovači nastáva premena skupenstva z kvapalného na plynné a taktiež klesne tlak na hodnotu, ktorá je o málo vyššia ako hodnota atmosférického tlaku. Po napojení splyňovača na chladiacu sústavu motora sa získa energia potrebná na vyparenie plynu. Následne sa odparený plyn dostáva hadicou do zmiešavača, kde z neho vzniká pohonná zmes. Potrebné množstvo je regulované regulátorom ovládaným riadiacim počítačom a elektronikou.

Pohon LPG sa montuje pri výrobe alebo dodatočne a sú doplnené o nasledujúce časti:

Plynová nádrž je pevne montovaná mimo priestoru kabíny vozidla a disponuje plynotesnou skriňou a taktiež ventilom na odvetrávanie plynov do okolia. Palivo v nádrži pri plnení nesmie presiahnuť 80% kapacity nádrže. K jej príslušenstvu patrí aj takzvaný multiventil. Plynové nádrže montované vo vozidle zaberajú batožinový priestor, čo môže byť považované za nevýhodu  

Multiventil

Ventil slúži viacerým účelom a je hlavným prvkom bezpečnosti zariadenia. Ich rozdelenie záleží od typu nádrže t.j. valcové a toroidné. Ďalej sa môžu rozdeľovať podľa uhla ich montovania do nádrže. Je to uhol zvierajúci ventil a rovinu.   

Viac účelový ventil je zložený z viacerých komponentov a funkcií. Prevádzková funkcia

zabezpečuje dodávku paliva z nádrže do motora a taktiež slúži ako ukazovateľ množstva paliva v nádrži. Bezpečnostná funkcia ich plní hneď niekoľko:

• Dovoľuje naplniť nádrž do 80% jej kapacity (rozpínanie plynov),
• spätný ventil bráni úniku plynu z nádrže po natankovaní pri zle tesniacej plniacej koncovky LPG,
• elektromagnetický ventil otvára výstup z nádrže až keď sa vozidlo naštartuje v režime prevádzky na plyn a v prípade nehody alebo vypnutia motora sa ventily uzatvoria,
• ak pretlak plynu dosiahne 2,7 MPa, otvorí sa pretlakový ventil a tým zabráni roztrhnutiu nádrže,
• v prípade zvýšenia teploty sa roztaví tavná poistka a tým sa zvýši prietok plynu ktorý zhorí avšak nedôjde k jeho výbuchu.

Regulátor- splyňovač

Regulátor je najdôležitejšou časťou zariadenia. Palivo prichádzajúce do splyňovača v kvapalnom stave sa premieňa na plynné skupenstvo. Ak sa pri tejto premene rýchlo znižuje tlak, potom poklesne aj teplota a nastáva odparenie. Pri tomto jave dochádza k zrýchlenému rozpínaniu plynu, ktorý môže zamrznúť a spolu sním aj celý regulátor, čím by sa znefunkčnil plynový systém. Ako vhodné opatrenie sa používa chladiaca kvapalina motora, ktorá taktiež ohrieva regulátor a zabezpečuje funkčnosť systému.

Riadiaca jednotka

Riadiaca jednotka LPG prijíma a vyhodnocuje signály zo senzorov motora a taktiež signály z plynového reduktoru a následne po ich úprave posiela vstrekovačom plynu. Ďalšou funkciou riadiacej jednotky je upravovanie kontrolovanie pomeru vzduchu s plynom LPG v závislosti od tlaku. Ak sa vyprázdni celá nádrž na plyn, jednotka automaticky prepne vozidlo na spaľovanie benzínu.

Identifikácia vozidiel na LPG

Pri dopravnej nehode automobilov je potrebné správne identifikovanie typu vozidla pre efektívne vedenie zásahu. Jednou z možností zistenia druhu paliva je nálepka, ktorá je umiestnená v zadnej časti vozidla.

Ďalej sú namontované v priestore motora prídavné zariadenia. Na palubnej doske je taktiež ukazovateľ množstva plynu v nádrži. Samotná nádrž slúži tiež ako rozpoznávací znak a je umiestnená v kufri, v nákladnom priestore alebo pod vozidlom. Na plnenie plynu slúži plniaci otvor a pri úniku LPG je cítiť silný zápach už pri malom množstve plynu.

Na Slovensku sa toto palivo používa hlavne v autobusoch pretože pre použitie v osobných automobiloch chýbajú čerpacie stanice. Sú to sériovo vyrábané vozidlá, do ktorých sa namontuje systém CNG a sú doplnené o:

• Tlakovú nádrž na CNG s Multiventilom.
• Prívodné potrubia.
• Vstrekovač CNG.
• Riadiacu jednotku.

Identifikačné znaky sú podobné ako pri LPG a to konkrétne:

• Nálepka v zadnej časti vozidla.
• Prístroj na ukazovanie množstva plynu v nádrži na palubnej doske.
• Prídavné zariadenia v priestore motora.
• Nádrž, ale môže ich byť i viac, v nákladnom priestore, kufri alebo v podlahe.
• Plniaci otvor.
• Silný zápach pri úniku plynu.

V systéme CNG je nádrž najväčšou hrozbou, respektíve tlakový zásobník, ktorý je chránený Multiventilom. Ten funguje podobne ako pri LPG. Plyn v nádrži je pod tlakom 220 bar.

Vodíkový pohon

Energia vodíka môže byť uvoľnená dvomi formami. Prvá z nich je priamo spaľovacím motorom, alebo premenou na elektrický prúd v palivovom článku. Pomer vodíka a vzduchu v palivovom systéme určuje elektronický zmiešavací systém. Spaľovanie prebieha za pomoci prebytku vzduchu. Tento prebytočný vzduch odoberá teplo v spaľovacom priestore a vďaka tomu klesá teplota plameňa pod kritickú hranicu. Ak by prekročila stanovenú hranicu, mohla by sa zmes vznietiť. Vodíkové motory produkujú takmer nulové emisie bez akýchkoľvek prídavných zariadení. Voči benzínu sú emisie nižšie o takmer 99,9% 

Druhý systém používa batériu pre zásobovanie palubnej siete elektrickou energiou. Palivový článok má funkciu klasického akumulátora s výkonom 5 kW a účinnosť takmer 50% a je neustále v prevádzke.

Palivové články sú zariadenia v ktorých dochádza k premene energií. Vďaka elektrochemickým procesom sa premieňa vnútorná energia na elektrickú. Na nasledujúcom obrázku je znázornený palivový článok najjednoduchšieho typu.  

Palivový článok spája vodík a kyslík na vodu a vytvára elektrickú energiu. Aj keď sa to teda volá palivový článok, v skutočnosti tu neprebieha spaľovanie plameňom pri vysokej teplote, ale iba katalytická reakcia pri nízkej teplote.

Palivom tu je vodík a kyslík. Ten je v bežných podmienkach v podobe molekúl, ktoré sa privádzajú na špeciálnu membránku. Na jej povrchu sa molekuly plynov vplyvom katalyzátora štiepia na atómy až ióny. Protóny vodíka, ktoré už elektróde odovzdali svoj elektrón, prechádzajú cez membránku k opačnej elektróde, kde sa zlučujú s aniónmi kyslíka za vzniku molekuly vody. Elektróny pritom prechádzajú cez vonkajší elektrický obvod a sú zdrojom elektrickej energie.

Aj keď je pravda, že palivové články a vodíkové technológie sú pre mnohých neznáme, mnohé spoločnosti už majú vyvinuté komerčné produkty založené na tejto technológii. Je len otázkou času kedy sa dostupnosť a cena palivových článkov dostane na takú úroveň, že vodíkové technológie budeme využívať každý deň.

Výhody vodíkových palivových článkov spočívajú najmä v nulových emisiách. Ďalšou výhodou je ich minimálna hlučnosť a oproti klasickým pohonom minimálne mechanické opotrebenie. Účinnosť takéhoto článku vie dosiahnuť takmer 60%. Vznetové motory dosahujú účinnosť okolo 35%. V dnešnej dobe sa stále pracuje na zdokonaľovaní tejto technológie avšak podľa General Motors je práve vodík palivom 21. storočia. 

Identifikačné znaky:

• Označenie Fuel Cell na vozidle.
• Otvor v streche slúžiaci ako úniková klapka.
• Otvor pod vozidlom na vypustenie emisií v podobe vody.
• Označenie Hydrogen na kryte motora.
• Označenie nálepkou alebo štítkom
• Potrubie rozvodu vodíka a nádrže sú červenej farby.