Spalovací motory přinesly moderní dopravu, ale za strašlivou cenu. Ve své době byly levnější než jiné typy pohonu, ale vyžadovalo to masivní těžbu fosilních paliv a vypouštění ohromného množství emisí, od klimatických až po brutálně toxické. Další věc je, že spalovací motory extrémně plýtvají energií. Musíte toho spálit hodně, abyste se rozjeli.
Spalovací motory promrhávají až 75 procent energie, která buď ohřeje motor anebo vyletí ven výfukem. Co kdyby se ale spalovací motory jako takové staly účinnějšími a vstřícnějšími vůči prostředí?
Pozoruhodné řešení nabízejí odborníci Pennsylvania State University, kteří vyvinuli technologii pro přeměnu výfukového tepla na využitelnou energii. Slouží k tomu nevelké zařízení, tedy termoelektrický generátor, který lze namontovat na automobilový výfuk. Takové generátory absorbují teplo a vytvářejí elektrický proud. Když se ocitnou blízko vnějšího zdroje tepla, jako je třeba výfuk, elektrony proudí z teplé na chladnou stranu generátoru a vzniká elektrický proud. Termoelektrický generátor pro výfuky je založený na polovodičovém materiálu teluridu bizmutu.
V podobných případech bývá problém udržet potřebný gradient teploty v rámci termoelektrického generátoru. Obvykle to vyžaduje komplikované technologie, někdy i chlazení vodou. Bed Poudel a jeho kolegové přišli s geniálním nápadem a vyvinuli chladič s „ploutvemi,“ obepínajícími výfuk, které odvádějí teplo nucenou konvekcí. Je to jako velký větrák pro procesor u nějakého herního počítače.
Prototyp nového termoelektrického generátoru dosahuje výkonu zhruba 40 W, což je dost pro aplikace méně náročné na energii typu nabíjení chytrého telefonu. V simulacích jízdy automobilem vysokou rychlostí se vědci dostali až na 56 W. S výfuky u vrtulníku to bylo 146 W. Stále to není úplně mnoho, ale jde o energii, která se doposud ztrácí zcela bez využití.
Velkou výhodou tohoto generátoru je, že ho lze snadno instalovat na rozmanité výfuky dnes existujících strojů, aniž by bylo nutné zavádět nějaké extra chladicí systémy. Technologie sice byla vyvinutá pro automobily, ale v zásadě ji lze posadit do všeho, co využívá výfuky s horkými spalinami. Byla by výhodná pro čtyřkolky a motorky, protože by jim usnadnila odvod tepla. Slušný potenciál má pro vozidla s hybridním pohonem, u nichž může vyrábět elektřinu pro baterie. Uvidíme, jak si technologie povede v budoucnu.
Video: Thermoelectric generator Electricity from heat | Generator with Thermoelectric
Literatura
Elektřina z výfuku
Autor: Ota Beran (06.06.2008)
Realita poráží science-fiction: Nové zařízení generuje elektřinu ze stínů
Autor: Stanislav Mihulka (08.06.2020)
„Nositelný“ termoelektrický generátor vyrábí elektřinu na horké trubce
Autor: Stanislav Mihulka (28.01.2022)
Brzy vyrazí do akce první komerční generátor poháněný teplem oceánu
Autor: Stanislav Mihulka (16.11.2023)
Diskuze:
Nebyl by lepší Stirling?
Martin Jahoda,2025-03-02 14:42:03
Účinost má stejnou jakp spalovák, pokud se dobře navrhne. Je ale mnohem jednoduší ho postavit na vyšší výkon než totéž dosáhnout s termočlánky. Teoreticky by se tak z benzinu dalo dostat místo max 40% celých 64% energie.
Cena generátoru
Ladislav Truska,2025-03-02 07:23:59
bude pravděpodobně vyšší, než úspora, které se dosáhne po dobu jeho využití...
ani ne promile
David Dobeš1,2025-03-01 21:11:43
Pokud je účinnost spalováku 30-40% (zbytek převážně teplo), běžný výkon kolem 80kW, hrubý výkon tedy přes 200KW a generátor získá zpět cca 50W. To je zachycení třeba 0,5 promile promrhané ztráty.
Re: ani ne promile
Honza .,2025-03-01 21:48:08
Ano, množství navrácené energie je zanedbatelné, čistý zisk možná záporný.
Kdyby to bylo schopné nahradit třeba alternátor, tak by to bylo "pozoruhodné řešení".
Telurid bizmutu také není jak blok hliníku nebo mědi, pokud se to srovnává s chlazením CPU/GPU.
Nabíjet z toho mobil bude jako šlapat na kole v obchoďáku na nabití mobilu - také se to zrušilo jako nesmysl, který slibovaný efekt nepřinese nebo přinese zdravotní újmu šlapajícímu majiteli mobilu.
F1 a jejich MGU-H byl jinak koncipován (spíše součást motoru než na konci procesu), takže účinnější, ale je to drahé, váha navíc, komplikované, možnost poruchy...prostě se to zrušilo.
Kdyby to bylo tak skvělé a dávalo to fyzikální, ekonomický a technický smysl, už je to dávno rozšířené.
Více paliva/energie/pneumatik/brzd/vozovky by se ušetřilo snížením váhy vozu, což je problém dnešních spalováků, ještě více hybridů, o těch monstrech s baterií nemluvě.
Re: Re: ani ne promile
Pavel Kaňkovský,2025-03-02 10:44:49
Přirovnání k chladiči na čipu je celkem adekvátní, protože ta žebrovaná věc, která je vidět zvenku, je skutečně chladič, snad z hliníku, který teplo odvádí do okolního vzduchu. Z BiTe je jen tenký termoelektrický článek pod tím chladičem, který má z druhé strany další hliníkový tepelný výměník, který naopak odebírá teplo ze spalin.
Re: Re: ani ne promile
D@1imi1 Hrušk@,2025-03-02 11:56:07
Jelikož ten termočlánek využívá externí žebrovaný chladič, bude mít vliv na koeficient odporu vzduchu. To může mít větší negativní dopad na spotřebu než níže diskutovaná hmotnost zařízení a bez problému může převážit přínos generátoru.
Re: ani ne promile
Florian Stanislav,2025-03-01 21:58:58
50 W výkon jedné žárovky světlometu auta.
50 W za 2 000 hodin ( řekněme 160 000 km) je 100 kWh=100kWh/8,9kWh/litr= 11,2 litrů benzínu.
Re: ani ne promile
Honza .,2025-03-01 23:30:03
Auto o 100kg lehčí = zhruba 0,4l/100km.
https://natural-resources.canada.ca/sites/www.nrcan.gc.ca/files/oee/pdf/transportation/fuel-efficient-technologies/autosmart_factsheet_16_e.pdf
160 000km = ~640l paliva.
Při 10kg lehčí = 64l paliva.
Při 2kg lehčí = 12l paliva. Ať nežeru, tak zmiňovaných 11,2l.
Pokud tenhle bazmek se vším všudy bude mít 100% účinnost během těch 160 000km, tak nesmí vážit více jak 2kg. Což mít nebude, protože na krátké trasy se výfuk ani neohřeje a nebude fungovat.
Dal bych tomu 1kg, aby to nebylo ztrátové.
Lepší z auta vyhodit zbytečnosti a ušetří se násobně více.
Nebo trochu hubenější posádka :-)
Re: Re: ani ne promile
D@1imi1 Hrušk@,2025-03-02 00:13:06
100kg = 0,4l/100km se mi zdá od pohledu jako přehnaný extrém platící jen při jízdním stylu brzda-plyn, kdy hmotnost vozidla hraje hlavní roli. S autem o hmotnosti 1000 kg a velmi lehkou nohou lze dosáhnout spotřeby 4 l / 100 km. JENŽE velká část spotřeby připadá na aerodynamický odpor a na ten hmotnost nemá vliv. Při dálničních rychlostech už aerodynamický odpor dominuje. Za část spotřeby může také klimatizace a volnoběh při stání (opět nesouvisí s hmotností).
Re: Re: Re: ani ne promile
Honza .,2025-03-02 10:25:06
O to mi šlo - má větší smysl hledat úspory váhy než podobné bazmeky.
1000kg dnes neváží ani holá Fóbie 1.0.nic ve výbavě holobit.
https://www.motorvize.cz/katalog/skoda/octavia/empty-weight-eu/
Mimochodem, na tom původním zdroji je hezký graf i s průměrnou váhou vozidel za poslední roky.
Styl jízdy, technický stav vozidla, kvalita paliva, počet zbytečných krámů ve vozdile...to všechno má vliv a to jako řidič/majitel mohu ovlivnit a je to moje volba.
Jestli hodlá Zelená ideologie přikazovat další bazmek, který opět zvýší cenu i hmotnost vozidel s opět pochybným přínosem, nechci.
Pokud je to dobrý nápad, ať si to lidé montují jako retrofit v rámci aftermarket záležitostí - prostě volba majitele a jeho peníze, tržní prostředí.
(neřeším teď homologace a STK)
Re: Re: Re: Re: ani ne promile
D@1imi1 Hrušk@,2025-03-02 11:32:42
Mně zase šlo čistě o ten údaj, že 100 kg zvýší spotřebu o 0,4 l, který je podle mého názoru přestřelený.
Ano, právě že Fabie váží více než 1000 kg a spotřebu má orientačně kolem 5 l/100km. To by ale připadala prakticky veškerá spotřeba na vrub hmotnosti vozidla a nic na vrub odporu vzduchu, což je nesmysl.
EU těžko bude přikazovat rekuperaci tepelné energie ze spalováků, když plánuje spalováky zakázat.
Samozřejmě souhlasím s Vaší hlavní myšlenkou, že "úspory" vykoupené vyšší komplexitou a hmotností vozidla jsou přinejmenším diskutabilní. Na druhou stranu nevím, co byste zvolil radši - tu současnou pokryteckou verzi ekologie s 1,5 tunovými vehikly schopnými jet pohodlnou cestovní rychlostí 150+ km/h a nebo skutečně ekologická auta, která by vážila půl tuny, rychlost by měla zastropovanou na 60 km/h, poháněl by je půllitrový atmosferický motor, hluk vevnitř by byl stejný jako venku, ale spotřeba by byla 2 l/100km.
Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
