Energiaátalakulások és veszteségek a különböző típusú járművekben

Először is csak a (termikus és elektromos) járműveket fogom vizsgálni, függetlenül attól, hogy az "energia" hogyan jutott el a járműhöz, akár egy benzinkútról (nem feledkezhetünk meg arról, hogy az autó üzemanyagai nem mások, mint a kémiai energia), vagy elektromos állomásról/dugóról (furcsa módon az elemek vegyi energiát is tárolnak). Lehet, hogy egyesek nem fognak egyetérteni ezzel, de a sokat keresett bibliográfia szerint a fosszilis tüzelőanyagok (például a fákból származó fa) a napenergia tárolásának egyik formája. Nos, az elemek kémiai energiatároló rendszerek is. A nagy különbségek az, hogy ezek visszafordíthatók, és energiatárolásként több nem hatékony.

Visszafordítható, mert ha az üzemanyagtartály elfogy, akkor egy benzinkútnál új üzemanyaggal kell feltölteni, míg ha egy elem lemerül, akkor újra kell dolgoznia a kémiai folyamatot, hogy az energia újra rendelkezésre álljon (de mi semmit sem változtatunk) csak az energiaátadás).
Nem hatékony, mert ugyanabban a térfogatban a fosszilis tüzelőanyagok több energiát tartalmaznak (egyelőre), és az üzemanyagtartály „újratöltése” időnként sokkal nagyobb energiaátviteli sebességgel rendelkezik (egyelőre szintén).

Most megpróbálom energia szempontból elemezni a létező járműtípusokat (személyes elképzelésem szerint).

Tartalomjegyzék

Hőmotoros járművek

A hőmotorok kapcsán úgy gondolom, hogy mindannyian többé-kevésbé tisztában vagyunk a működésükkel, de megközelítésem szerint (remélem, hogy a szakterület egyik szakértője nem fogja rossznak tartani, ha valamilyen szempontból tévedek) figyelembe kell venni:

Vázlatosan ezek az "energiaáramlások" a következő képen látható módon ábrázolhatók, ahol feltételeztem, hogy az összes veszteség egyenlő (természetesen nem az), és az egyszerűsítés érdekében a mechanikai veszteségeket (az utolsó két leírt pontot) csoportosítom. Úgy gondolom, hogy ebben az ábrán teljesen nyilvánvaló, hogy ha mind az égés, mind a mechanikai hatékonyságot 100% -nak vesszük, akkor az általános hatékonyság egy hőciklusé lenne, amely a gyártók szerint sokan nem haladja meg az 50% -ot.

Energiaveszteség hőmotorral

Villanymotoros járművek

Az elektromos járművek tekintetében és a fentiekkel párhuzamosan az elemzés a következő lenne:

Az előzőhöz hasonló „energiaáramlás” séma a következő ábrán látható, ahol az előző esethez hasonlóan azt feltételeztem, hogy minden veszteség egyenlő. Amit a legjobban szeretnék kiemelni ezen az ábrán, az az energia feltöltése a regeneratív fék használatakor. Ez a feltöltés azonban a sofőrtől és a megtett útvonalaktól függően nagyban változik. Ha elektromos jármű használata mellett dönt, úgy gondolom, hogy a maximális teljesítmény eléréséhez vezetésünk teljes átgondolása szükséges.

Energiaveszteség elektromos motorral

Vegyes járművek - hibridek

A hibrid járművek rendelkeznek a két előző modellben ismertetett jellemzőkkel, de azzal a sajátossággal, hogy a két motor hálós. Ezt tartom a legnehezebben elemezhető járműtípusnak az energiaveszteség alapján, ezért függetlenül fogom elemezni; előbb a hőmotorral, majd az elektromos motorral, végül a teljes működésre vonatkozó következtetésekkel.

Hőmotorral működő hibrid járművek

Az üzemanyag tárolásának és a forró pont megszerzésének első pontja hasonló a már megfontolt ponthoz, ezért nem tárgyalom újra.
A hőenergiát átalakító termikus ciklus kapcsán ki kell emelnem, hogy a hibrid járművek általában nem a tipikus benzinmotorok Otto-ciklusát használják (és nem is a homonim motorok Diesel-ciklusát), hanem egy Atkinson-ciklust. Ez a ciklus a "felelős" azért, mert a motorok kevesebbet fogyasztanak, mivel nagyobb teljesítményt nyújtanak, mint az Otto ciklus, bár alacsony fordulatszámon történő működésre tervezték, és olyan motorokban, amelyek nem "igényeltek" túl nagy teljesítményt. Ezt elmondva szeretném hangsúlyozni, hogy a benzinüzemű autó nem hasonlítható össze a hibriddel; sem a motorok nem azonosak, sem nem úgy vannak kialakítva, hogy ugyanúgy működjenek. Ha az emlékezet nem jár jól, az autópályán üzemelő benzinautók és a hibrid autók összehasonlításakor a hibridek többet fogyasztanak (ezeket nem arra tervezték, hogy reagáljanak ezekre a terhelésekre).
A lineáris mechanikai energia forgóvá történő átalakulását illetően a magyarázat megegyezik a hőmotorokéval, így ahogy a rész első pontjában, erre a magyarázatra hivatkozok ahelyett, hogy megismételném.
A főtengelytől a kerekekig tartó mechanikai teljesítmény ezen utolsó részében szeretnék tisztázni egy másik nagy különbséget a normál hőmotoros járművel szemben. A hibrid járművek forgástengelyének amellett, hogy az összes mechanikus alkatrészt mozgatnia kell, mint a szokásos hőmotor, meg kell "húznia" az elektromos motort, mivel (főszabály szerint) nincs leválasztva a tengelyről. Ez a további mechanikai terhelés nagyobb mechanikai veszteségeket okoz, mint az elemzett hőmotorokban; hiába tökéletes a sebességváltó, mindig vannak veszteségek.