Tema: 2 Eficiența energetică.

2.1       Tendințele sistemelor de propulsie

Sarcina 1. Lucrați în grup. Metoda „Păianjenul”. Citiți cu atenție materialele și colaborați pentru a răspunde la întrebările propuse. Fiecare membru al grupului va contribui la dezvoltarea unei hărți conceptuale, evidențiind ideile principale, conceptele-cheie și relațiile dintre acestea. La final, fiecare grup va prezenta concluziile în fața clasei. 

Optimizarea motoarelor cu combustie:

- îmbunătăţirea performanţei motoarelor cu ardere internă (injecţie, motor, echipament, etc.).

- hibride (electrice şi termice).

Utilizarea surselor noi de energie:

- Biocombustibili.

- GNC (gaze comprimat).

- LPG (gaz petrolier lichefiat).

- Electric.

- Hidrogen.

Figura 1. Modul de obținere a energiei electrice

a)    Prin termocentrale; b) Metoda eoliană, c) Prin energia solară, d) Prin hidrocentrale

2.2       Densitatea energiei

2.2       Densitatea energiei

2.3  Eficiența energetică

Pierderile de energie în diferite tipuri de angrenări

Motoarele cu combustie internă transformă energia chimică (combustibilul) în energie cinetică (mişcare). Motoarele electrice transformă energia electrică în mişcare, în ambele conversii, au loc pierderi. Pentru motorul cu combustie internă (figura 3 a) putem vorbi de următoarele pierderi:

Etot - Energia totală dezvoltată de motor prin arderea combustibilului;

Ee - Energia transformată în lucru mecanic efectiv;

Erăc - Energia cedată exteriorului prin sistemul de răcire;

Eev - Energia cedată exteriorului prin gazele de evacuare;

Eu - Energia cedată uleiului prin sistemul de ungere;

Ef - Energia pierdută prin învingerea forțelor de frecare;

Er - Restul de pierderi neluate în considerare

Ea.c.p. - Energia cedată amestecului proaspăt ce pătrunde în cilindru;

Ep.f și Q`p.f. - Energia cedată sistemului de răcire și ungere de la piesele din mișcare;

Ep.g. - Energia evacuată odată cu evacuarea gazelor arse;

Q`e - Energia pierdută pentru învingerea rezistențelor de frecare a  gazelor de evacuare;

Qdisp - Energia pierdută pentru dispersia gazelor.

Pentru motorul electric (figura 3 b), pierderile ar fi:

Erăc - Energia cedată exteriorului, pierderi electrice;

Ef - Energia pierdută prin învingerea forțelor de frecare.

Performanţa generală a randamentului, trebuie să țină seama de performanţa organelor care alcătuiesc lanţul de tracţiune, şi anume: motor electric, invertor şi baterie de tensiune înaltă. Fiecare din aceste organe are un randament mai mic sau egal cu 90 %:

ηmotor * ηinvertor * ηbaterie= ηgeneral = 0.9 * 0.9 * 0.9 = 0,73  [%]       (1)

Atunci când apăsați pedala de acceleraţie, motorul oferă lucru mecanic pentru deplasarea automobilului. Pentru a frâna, putem converti această energie cinetică într-o altă formă de energie. Vehicule electrice, hibrid sunt capabile de a recupera o cantitate semnificativă de energie în timpul frânării.

Tabelul 1 Eficiența energetică a motoarelor electrice în comparație cu motoarele cu ardere internă la diferite regimuri de funcționare.

Această energie cinetică stocate în vehicul este departe de a fi neglijabilă și depinde de greutatea vehiculului și viteza sa dacă este un drum drept:

                Ecinetic. = 1/2 * m * V2                                               [ j ]          (2)

 Unde:   

m –masa automobilului;  

V – viteza automobilului.

 Energie cinetică în pantă poate fi calculată după următoarea relație:

Ecinetic. = m * g * ΔH                                             [ j ]           (3)

Unde:     

m –masa automobilului;     

g – coeficientul gravitațional al pământului;

ΔH – altitudine pantei.

Exerciții:  Sarcina 3. Prin calcule determinați cât de efectiv poate fi încărcat o baterie de Plumb, Ni-MH, Li-ion în timpul decelerării de la 100 km/h  sau în timpul frânării într-o pantă.