- Αναδημοσιεύτηκε από την ΠΗΓΗ: ΕΦΗΜΕΡΙΔΑ ΤΟ ΒΗΜΑ
- Κατηγορία: Εφαρμογές
- Επισκέψεις: 491
Ποιό συμφέρει την τσέπη μας και ποιό το περιβάλλον; Πώς μετράμε την απόδοση; Αλλο όχημα για την πόλη και άλλο για ταξίδια; Απλές απαντήσεις σε σύνθετα ερωτήματα.
Η αλήθεια είναι ότι ο πυρετός προετοιμασίας για την εποχή της ηλεκτρικής αυτοκίνησης έχει χτυπήσει κόκκινο. Ποιες είναι όμως σήμερα οι επιλογές για όποιον θέλει να αποκτήσει ένα καινούργιο αυτοκίνητο; Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και ποια τα μειονεκτήματα του βενζινοκινητήρα, του ντιζελοκινητήρα, της ηλεκτροκίνησης ή των υβριδικών συστημάτων; Διαβάστε σχετικά με την ενεργειακή απόδοση της κάθε επιλογής, τις επιπτώσεις της στην τσέπη μας και στο περιβάλλον και τους υπόλοιπους παράγοντες που πρέπει να έχουμε υπόψη μας προτού προβούμε σε μια αγορά.
Το αυτοκίνητο έχει γίνει εδώ και καιρό αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινής ζωής μας: το χρησιμοποιούμε για τη δουλειά μας, για ψώνια, για εκδρομές ή και απλά για διασκέδαση. Ποιο άραγε είναι το πιο κατάλληλο αυτοκίνητο για τον καθένα μας; Η απάντηση δεν είναι εύκολη, γιατί το πρόβλημα έχει πολλές πλευρές, όπως είναι η απόδοση, ο εξοπλισμός, η αξιοπιστία και, πάνω απ' όλα, η οικονομική πλευρά -δηλαδή η τσέπη μας. Πώς όμως μπορούμε να υπολογίσουμε το κόστος της επιλογής μας, πέρα από το απολύτως προφανές, που είναι η τιμή αγοράς του αυτοκινήτου; Και, πέρα από αυτό, δεν θα έπρεπε να λάβουμε υπόψη μας και την οικολογική πλευρά του προβλήματος, δηλαδή τις συνέπειες της επιλογής μας στον κόσμο στον οποίο ζούμε και τον οποίο θα αφήσουμε στις επόμενες γενιές; Για την απάντηση των δύο παραπάνω ερωτημάτων, βασικό στοιχείο αποτελεί το είδος της ενέργειας που χρησιμοποιεί ένα αυτοκίνητο για να κινείται. Οι σημερινές δυνατές επιλογές είναι δύο: ο ηλεκτρισμός και τα ορυκτά καύσιμα, δηλαδή βενζίνη, πετρέλαιο, υγραέριο και φυσικό αέριο. Ποια από τις δύο επιλογές συμφέρει περισσότερο, ο ηλεκτρισμός ή κάποιο από τα ορυκτά καύσιμα - ή μήπως ένας συνδυασμός;
Σε ένα τόσο πολύπλοκο πρόβλημα όσο είναι η επιλογή ενός αυτοκινήτου, θα πρέπει να προσπαθούμε να ιεραρχήσουμε τα κριτήρια που χρησιμοποιούμε. Οπως ήδη ανέφερα, τα πιο σημαντικά ίσως είναι το συνολικό κόστος λειτουργίας και οι συνέπειες της χρήσης του στο περιβάλλον, και ειδικότερα στη μόλυνση της ατμόσφαιρας των πόλεων και στην ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου. Αυτά τα δύο στοιχεία δεν είναι ανεξάρτητα μεταξύ τους, επειδή κάποιος πρέπει να πληρώσει για τη ζημιά στο περιβάλλον! Αρχίζοντας λοιπόν με την οικονομική πλευρά του προβλήματος, παρατηρούμε ότι το βασικό στοιχείο του κόστους χρήσης ενός αυτοκινήτου είναι η κατανάλωσή του, που είναι στενά συνδεδεμένη με τον βαθμό απόδοσης του κινητήρα, δηλαδή με το πόση ενέργεια χρειάζεται να καταναλώσουμε για να μετακινηθεί το αυτοκίνητο σε μια συγκεκριμένη διαδρομή.
Εστιάζοντας στην απόδοση
Ολες οι θερμικές μηχανές, που παράγουν κινητική ή ηλεκτρική ενέργεια από την κατανάλωση θερμότητας, χαρακτηρίζονται από την απόδοσή τους, δηλαδή από το ποσοστό της θερμικής ενέργειας που μετατρέπεται τελικά σε κίνηση ή ηλεκτρισμό. Οι σύγχρονες ηλεκτρικές γεννήτριες έρχονται πρώτες, αφού για καύση λιγνίτη έχουν απόδοση γύρω στο 40% και για καύση φυσικού αερίου γύρω στο 50%. Για σύγκριση, μια καλή μηχανή ντίζελ αυτοκινήτου έχει καθαρή απόδοση (διαθέσιμη για την κίνηση) 36% και αντίστοιχα μια μηχανή βενζίνης ή υγραερίου μόνο 25%.
Οταν στην εξίσωση μπαίνει το βάρος
Η βασική φιλοσοφία της εφεύρεσης του αυτοκινήτου περιέχεται στο όνομά του: είναι ένα όχημα που μεταφέρει μαζί του την ενέργεια που χρειάζεται για να κινηθεί. Κάθε φορά που το όχημα αρχίζει να κινείται, καταναλίσκεται ενέργεια για να επιταχυνθεί και για να υπερνικηθούν οι τριβές, η οποία είναι τόσο μεγαλύτερη όσο «βαρύτερο» είναι το όχημα, δηλαδή όσο μεγαλύτερη μάζα έχει. Σε αυτό το σημείο υστερούν τα ηλεκτροκίνητα αυτοκίνητα, τα οποία απαιτούν βαριές μπαταρίες για την αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας. Επομένως για να έχουν «λογικό» βάρος θα πρέπει να έχουν και -σχετικά - μικρές μπαταρίες και μικρή δυνατότητα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, στοιχείο στο οποίο οφείλεται και η μικρή -σήμερα - αυτονομία τους.
Ο ρόλος της «εξυπνάδας»
Οι πολύ καλές αποδόσεις των σημερινών μηχανών αυτοκινήτου οφείλονται όχι μόνο στην εξέλιξη του σχεδιασμού των ίδιων των μηχανών, αλλά και στον έλεγχό τους από συστήματα ηλεκτρονικών υπολογιστών. Για παράδειγμα, το εξάρτημα των βενζινοκίνητων αυτοκινήτων που ήταν γνωστό ως «καρμπιρατέρ» δεν υπάρχει πια. Το καύσιμο εισέρχεται στους κυλίνδρους της μηχανής με ψεκασμό, γνωστόν και ως ιντζέκτσιον, και η ποσότητα του καυσίμου ελέγχεται από έναν μικρό ηλεκτρονικό υπολογιστή, τον γνωστό «εγκέφαλο» στην ορολογία των συνεργείων αυτοκινήτων. Αυτός ο υπολογιστής παίρνει πληροφορίες, μεταξύ άλλων, από το πόσος αέρας - και άρα πόσο οξυγόνο - εισέρχεται στη μηχανή, πόσο πατάμε το «γκάζι», τι θερμοκρασία έχει το σύστημα ψύξης και τι σύσταση έχουν τα καυσαέρια. Η τεχνολογία αυτή βρήκε εφαρμογή και στους κινητήρες ντίζελ, οι οποίοι εξαρχής χρησιμοποιούσαν ψεκασμό του καυσίμου. Σε πιο εξελιγμένα συστήματα ηλεκτρονικού ελέγχου του αυτοκινήτου, η μηχανή σβήνει όταν αυτό δεν κινείται, για παράδειγμα όταν είναι σταματημένο σε έναν φωτεινό σηματοδότη, τόσο για οικονομία βενζίνης όσο και για μείωση της ρύπανσης. Ο κινητήρας «παίρνει μπρος» και πάλι μόλις πατήσουμε το γκάζι ή αφήσουμε το ντεμπραγιάζ ή αγγίξουμε τον μοχλό των ταχυτήτων.
Η τούρμπο απάντηση του ντίζελ
Ενα πολύ σημαντικό στοιχείο μιας μηχανής είναι ο ρυθμός με τον οποίο αυτή μπορεί να παρέχει ενέργεια για την κίνηση του αυτοκινήτου. Από τον ρυθμό αυτόν, που μετρείται σε ίππους ή σε κιλοβάτ, εξαρτάται τόσο η ικανότητα επιτάχυνσης του αυτοκινήτου όσο και η τελική ταχύτητά του, με άλλα λόγια οι επιδόσεις του. Ο ρυθμός αυτός εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, αλλά βασικά από το είδος του καυσίμου και από τον εσωτερικό όγκο των κυλίνδρων της μηχανής, αυτό που ονομάζεται κυβισμός. Σε αυτόν τον τομέα έπασχαν παραδοσιακά τα αυτοκίνητα ντίζελ: παρά την πολύ καλή απόδοση του καυσίμου, έπρεπε να χρησιμοποιούμε μηχανές σημαντικά μεγαλύτερου κυβισμού για να πάρουμε ιπποδύναμη συγκρίσιμη με αυτήν ενός βενζινοκινητήρα. Ετσι για πολλά χρόνια οι κινητήρες ντίζελ περιορίζονταν σε αυτοκίνητα μεγάλου κυβισμού, τα οποία σε πολλές χώρες, συμπεριλαμβανομένης της Ελλάδας, είχαν απαγορευτική φορολογία για τον μέσο καταναλωτή.
Το μειονέκτημα αυτό έπαψε να υπάρχει με την ανάπτυξη της τεχνολογίας των στροβιλοσυμπιεστών, γνωστών και με την ονομασία τούρμπο. Ενας στροβιλοσυμπιεστής χρησιμοποιεί την ενέργεια των καυσαερίων για να κινήσει έναν στρόβιλο, ο οποίος συμπιέζει τον ατμοσφαιρικό αέρα που εισέρχεται στους κυλίνδρους της μηχανής. Με περισσότερο αέρα διαθέσιμο μπορούμε να κάψουμε μεγαλύτερη ποσότητα καυσίμου και να πετύχουμε έτσι μεγαλύτερους ρυθμούς παραγωγής ενέργειας. Η τεχνολογία αυτή αναπτύχθηκε για να προσφέρει βενζινοκινητήρες υψηλής ιπποδύναμης, αλλά βρήκε την τέλεια εφαρμογή στην κατασκευή κινητήρων ντίζελ μικρού κυβισμού και αξιοπρεπούς ιπποδύναμης. Οι κινητήρες αυτοί φαίνονται σήμερα ως η ιδανική λύση σε αυτούς που ενδιαφέρονται πρώτιστα για το χαμηλό κόστος λειτουργίας του αυτοκινήτου τους.
Και με τα εξαρτήματα τι γίνεται;
Στο κόστος λειτουργίας, βέβαια, θα πρέπει να συμπεριλάβουμε, πέρα από το κόστος του καυσίμου, και το κόστος συντήρησης ενός αυτοκινήτου. Εδώ τα πράγματα δεν είναι ξεκάθαρα, αφού, για παράδειγμα, ένας κινητήρας ντίζελ δεν έχει αναφλεκτήρες (μπουζί) αλλά έχει μιαν αντλία υψηλής πίεσης και έναν στροβιλοσυμπιεστή. Είναι πολύ πιθανό η οικονομία από το κόστος του καυσίμου και την έλλειψη της ανάγκης αλλαγής των μπουζί να αντισταθμίζεται από το κόστος επισκευής ή αλλαγής της αντλίας και του συμπιεστή. Αλλο παράδειγμα είναι η διακοπή της λειτουργίας του κινητήρα όταν το αυτοκίνητο δεν κινείται. Κάνουμε οικονομία στα καύσιμα, αλλά μάλλον θα χρειαστεί να αλλάξουμε τη μίζα σχετικά γρήγορα. Αυτά είναι δείγματα ενός γενικότερου προβλήματος: όσο περισσότερο εξελίσσονται τα αυτοκίνητα και όσο ελκυστικότερες ανέσεις δίνουν στον καταναλωτή, τόσο μεγαλύτερη πιθανότητα βλάβης έχουν. Από την άλλη μεριά βέβαια, η αξιοπιστία των μηχανικών και ηλεκτρονικών κατασκευών γίνεται όλο και καλύτερη. Το τι από τα δύο τελικά θα υπερισχύσει, η αύξηση της πολυπλοκότητας ή η αύξηση της αξιοπιστίας, θα το μάθουμε ύστερα από αρκετά χρόνια, όταν θα υπάρχει ο αναγκαίος όγκος στατιστικών στοιχείων.
Το υβριδικό θαύμα
Αφησα για το τέλος μια γενική σύγκριση μεταξύ ηλεκτροκινητήρων και μηχανών εσωτερικής καύσης. Τα δύο αυτά είδη κινητήρων έχουν μερικά στοιχεία που είναι διαμετρικά αντίθετα. Για παράδειγμα, ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης πρέπει να λειτουργεί σε έναν ελάχιστο αριθμό στροφών το λεπτό, αυτόν που είναι γνωστός ως ρελαντί, και έχει την καλύτερη απόδοση σε μια ταχύτητα περιστροφής στην περιοχή των 3.000-4.000 στροφών ανά λεπτό. Αντίθετα, ένας ηλεκτροκινητήρας μπορεί κάλλιστα να παραμένει ακίνητος και έχει τόσο καλύτερη απόδοση όσο μικρότερος είναι ο ρυθμός περιστροφής. Φυσικά αυτή η συμπληρωματικότητα δεν διέφυγε της προσοχής των μηχανικών, αλλά οι δυσκολίες συνδυασμού μιας μηχανής εσωτερικής καύσης με έναν ηλεκτροκινητήρα ήταν για πολύ καιρό αξεπέραστες. Η κατάσταση άλλαξε άρδην χάρη στην - τι άλλο; - ανάπτυξη των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Ετσι έγινε δυνατή η κατασκευή και η εμπορική προσφορά των υβριδικών αυτοκινήτων, που συνδυάζουν τα προσόντα των δύο τύπων μηχανών.
Πώς θα αποφασίσουμε;
Τελικά, δεν είναι εύκολο να δοθεί μια απλή απάντηση στο ερώτημα: Τι είδους κινητήρα αυτοκινήτου πρέπει να διαλέξω;
ΠΗΓΗ: https://www.tovima.gr/2017/07/07/science/ti-aytokinito-na-dialeksoyme/