Vehicule electrice și hibride

[kitsune]

Totul se reduce la densitatea de energie. Un voiaj Saldanha Bay - Shanghai (Johanesburg nu are ieșire la mare ) înseamnă 7747 nm, 25 de zile cu 13 kn, deci un consum de 1200 mt combustibil greu RMG380 (cca. 40,5 MJ/kg). În momentul în care energia electrică stocată în baterii va ajunge la o valoare apropiată (mai mică de fapt, pentru că la ICE sunt pierderi mai mari și tratament al combustibilului și multe alte agregate care mănâncă din bilanțul energetic), atunci da, văd ce spui tu.
Dar deocamdată nu există așa ceva. Pentru drumuri scurte, feriboturi, da. Dar barabafte de sute de mii de tdw, nu, nu în viitorul apropiat. Mai repede pile de combustie cu hidrogen.



Cuplul nu e o problemă, se pun mai multe elici, nu cred că s-a inventat motorul electric care să scoată 25000 CP, nici nu ar fi fezabil. Dar mai multe și mai mici se practică deja, vezi pe la pasagere. De principiu, uite o schemă simplistă de bilanț energetic la un pasager cu propulsie electrică:

[Io]

^
Ma tem ca hidrogenul in actualele pile de combustie nu e o solutie nici pentru voi. Iar termic cu siguranta nu are suficienta "caldura" ca sa misti un mastodont fie ca-l arzi intr-un motor cu pistoane fie intr-o turbina. Sta Sadi Carnot cu paru' si zice NU!
Cu el poti misca acceptabil cu o autonomie "corecta", adica pe la 6-700 km cu un plin un automobil de 1.5-2 tone, tonaje mai sus nu prea. Trebuie o alta reactie si deci o alta tehnologie.

[kitsune]

Având în vedere faptul că hidrogenul are cea mai mare densitate de energie conform tabelului de mai sus, eu cred că totuși da. Iar Carnot nu prea are treabă aici, pentru că o pilă de combustie nu "arde" nimic, cel puțin nu o ardere violentă, la limită exploziei, precum un ICE sau o turbină ci e un dispozitiv care convertește energia chimică în energie electrică printr-o reacție chimică (redox), generând și ceva căldură.
Având un randament de circa 40-60% este mult peste ICE. Și cum la noi se recuperează căldura, se poate ajunge la 85% randament. Asta zic unii. Nu am studiat atent sistemul, dar cel puțin partea de teorie o cunosc, am lucrat la o teză pentru soție (tehnoredactare, nu cercetare  ) și mi-au rămas în cap desene și formule.
Până și recuperarea căldurii se face mai eficient decât la ICE, acolo fiind condiționați de punctul de rouă, nu putem extrage căldura complet.
Poți vedea o justificare pentru domeniul naval aici (merge cu orice email, nu doar de firmă).

Poate că soluția pilei de combustibil combustie (na, că atât de des se face greșeala asta că m-am molipsit și eu) pierde teren pe partea de auto, din varii motive, dar la noi e văzută ca o soluție, pentru că regulile devin tot mai stricte. În plus noi avem avantajul că nu ne speriem de greutatea unui sistem, avându-l pe Arhimede de partea noastră 

PS: discuția devine un pic off-topic, aici fiind la auto/moto/velo, dar eu consider că mai degrabă ar trebui să rămână aici, fiind o comparație între terestru și naval și diversele modalități de propulsie

[mihaimai]

^
As vrea sa contrazic un pic afirmatia cu hidrogenul care are cea mai mare densitate de energie. Cum se vede si in graficul cu 3 posturi mai sus, sunt doua tipuri de denistati de energie: raportate la masa si raportate la volum. Hidrogenul sta bine la cea raportata la masa, pentru ca este al naibi de usor.

Raportat la volum, insa, nu mai sta asa de bine. Daca vrei sa remediezi problema cu volumul trebuie sa il comprimi puternic (ceea ce consuma energie) sau sa îl lichefiezi pe la -250 grade Celsius (ceea ce consuma si mai multa energie). De exemplu, Toyota Mirai are 2 rezervoare de ~60L fiecare in greutate totala de ~90kg, in care incap doar 5kg de hidrogen la 700 bar.

La vapoare nu o conta prea mult greutatea, pentru ca tine Arhimede de vapor sa nu se scufunde, insa volumul conteaza, iar tocmai acolo hidrogenul e departe de a excela.

[kitsune]

Am uitat să spun că nici de volum nu prea ducem lipsă, sunt multe spații care pot fi folosite, cum sunt coferdam-urile, pe lângă tancurile de combustibil. Plus că o instalație de genul ăsta va duce la dispariția multor echipamente și se cam eliberează spațiu iarăși. Dispare tot ce ține de tratamentul combustibilului (gen tancuri de decantare, serviciu, amestec, sludge, oily bilge, separatoare, pompe, viscozimetre, preîncălzitoare, răcitoare, etc.), apoi ce ține de funcționarea ICE (instalații de răcire, ungere, LT, HT, abur), și așa mai departe.
Apoi, pila de combustie nu merge neapărat cu hidrogen, merge și cu alți combustibili. La noi se mai practică și folosirea gazelor din marfă pentru propulsie (la tancuri mai ales), deci alte avantaje.
@Io m-a întrebat de baterii, dacă văd un viitor acolo, eu am răspuns că mai degrabă pile de combustie și hidrogen, gândindu-mă și la presiunea (enormă) care se pune pe industria noastră cu privire la poluare. Pentru că suntem văzuți ca mari poluatori, CO2, NOx, particule, SOx și pe bună dreptate, dar nimeni nu face raportarea la cantitatea de marfă transportată. Un bulk de 180000 tdw cară 180000 de tone de minereu sau cărbune pe distanțe care de multe ori reprezintă peste jumătate de planetă (14000 nm am avut cel mai lung voiaj, de la Quebec la Tokyo). Nimeni nu calculează câte trenuri sau TIR-uri înseamnă cantitatea asta și cât ar polua ele dacă ar exista un drum de 14000x1,852=25928 km.
Din cauza acestei presiuni, la noi orice tehnologie nepoluantă va renta. Caz actual: de la 01.01.2020 nici un vapor nu va mai putea folosi combustibil cu >0,5% sulf. Asta înseamnă că, ori va cumpăra combustibil conform (dar scump), ori va instala un Scrubber (scump, voluminos, enorm de multe dureri de cap, greu de găsit, greu de instalat), ori va începe să se uite la tehnologii noi. S-a încercat cu vele, kite-uri și câte și mai câte. Se pare că fuel cell e considerat viitorul. Nu o spun eu, o spun alții.
Da, 90 kg pentru 5kg de combustibil e enorm. Dar uitându-te la un vapor, dacă e petrolier are cocă dublă, deci tot vaporul e practic un vas în vas, cu un spațiu nefolosit, sau dacă e Bulk, cam toată partea din față (cât ține teuga) și din spate de la castel spre pupă și sub castel sunt iarăși spații relativ goale. Ia un port-container de la 13000 teu în sus și vei vedea că are castel pe la mijloc și mașina spre pupa, cu coșul și ce mai e acolo. Sub cele două suprastructuri e gol, nu ai cum băga marfă. 52x20x20x2=41600 mc (grosso-modo) loc destul să bagi tancuri de gaz 
Problema este și de legislație/reguli/regulamente, dar se lucrează la așa ceva.
Pentru referință un studiu EMSA

[Anca_Emanuel]

Pot zice doar wow. Calitatea discuției și nivelul tehnic îmi reamintește de ce am ales acest forum.

[kitsune]

Cert este că lucrurile se mișcă și în direcția fuel-cell, hidrogen, etc., nu doar în cea a propulsiei electrice cu stocare în baterii. Și nu mă refer la autoturisme, unde se pare că în afară de câteva modele, se merge masiv spre soluția a doua, ci la industria grea, a transporturilor, apar trenuri, camioane, etc.

California, ca de obicei, cu CARB a impulsionat folosirea alternativelor la propulsia poluantă. Citeam de curând că vor să introducă încă 10 camioane cu hidrogen în Long Beach Port, pe lângă cele două de test. Australia convertește camioane miniere:



Germania parcă făcea un tren...

Da, viitorul este electric, ca și propulsie. De unde vine electricitatea... mai vedem

[kitsune]

Între timp am mai dat de un studiu, legat de eficiența sistemelor de propulsie de tip pilă de combustie, îmi permit să pun un screenshot cu un tabel unde se analizează diversele forme de propulsie și randamentul lor, pe baza mărimii sistemului respectiv:






Studiul se găsește aici

[Io]

^
De multa vreme camioanele gigant pentru cariere au avut propulsie electrica! Motoarele lor sint Turbo Diesel insa propulsia e in general electrica, ai nevoie de cuplu mare instant ca sa pleci din loc cu un payload de +400 de tone, toata harabaia cintarind intre 700 si 800 de tone!
Komatsu 980 E-4, Caterpillar 797 (asta are cutie de viteze automata comandata hidraulic si cu convertizor de cuplu), Terex MT 6300, Liebherr T 282/284 toate cara +400 de tone, cel mai mare fiind deocamdata Belaz 75710 cu o capacitate de incarcare de 496 de tone, propulsie electrica. Si cind te gindesti ca mai toate astea depasesc 60 de km/h, pina si constructia pneurilor trebuie ca pretinde tehnologii speciale.
La fel ca excavatoarele foarte mari, draglinele si majoritatea celorlalte utilaje mari miniere, electrice, sint pur si simplu mai eficiente la aceleasi puteri decit cele cu abur, motorina sau altceva.

+1 vad ca ai postat un grafic nou. Exact asta imi venise in minte, de ce nu gas turbines pe astfel de camioane?

[Liviu M]

Prin anii 80, am vazut la TIB un camion romanesc sub care puteam sta in picioare aproape fara sa ma aplec (1.78 m), actionat electric cu motoare pe fiecare roata. Comanda speciala pentru Canal, parca.

[Io]

^ Am auzit ca au fost facute citeva, cred ca la nivel de prototip, nu stiu de cine si unde, dar n-am lucrat in cariere sa fi vazut asa ceva, daca o fi fost functional, eventual folosit vreodata. Personal am motive serioase de indoiala, deja in anii '80 noi ramaseseram tehnologic foarte mult in urma cam cu toate, abia azi la 40 de ani dupa recuperam in citeva domenii. Asta-i situatia.
Acum cind vorbim Cuprumin Abrud are vreo 3 Komatsu mai "micute", pe la 90-100 de tone pentru o productie cu totul minora, undeva sub 40 000 de tone de concentrate pe an.

LE - uite ce zice Google despre "supercamionul DAC 120 DE": https://autoblog.md/istorie-super-camionul-lui-ceausescu-folosea-in-anii-80-o-tehnologie-similara-cu-cea-de-pe-o-toyota-prius/
De luat cu foarte mare prudenta informatiile din acel articol pentru ca descopar cel putin o traznaie, aceea cu exploatarea sulfului din Calimani. Nici vorba, acum si pururea si-n vecii vecilor!

[Liviu M]

Cum ziceam. l-am pipait, a existat. De functionat, nu stiu, nu l-a pornit nimeni cat am stat eu pe langa el.

[kitsune]

DAC 120 DE a fost un model de autobasculantă de carieră românească, cu o capacitate de transport de 120 tone. A fost proiectată la ICPAT Brașov și construită (începând din 1988, până în 1990) la Întreprinderea de Autocamioane Brașov, după modelul american Lectra Haul[1]. Un număr de 5 unități au fost construite și la Întreprinderea mecanică Mârșa, care, începând cu 1982, construia un model asemănător de 110 tone, DAC 100 E[2][3].

Greutatea la gol era de 90 de tone, lungimea de 10 m, diametrul roților 3,2 m iar înălțimea de 5,4 m (aproximativ 2 etaje). Modelul era propulsat de 2 motoare electrice (alimentate de un generator diesel) fabricate la Electroputere Craiova, plasate în axa spate și dezvoltând o putere totală de 1.040 CP. Viteza maximă a camionului era de 70 km/h gol și 55 km/h plin și avea 2 rezervoare de motorină totalizând 3200 l(cu un plin de combustibil gigantul putea rula o saptamana fara oprire). Bena avea un volum de 35 m3[1].

Costul unui asemenea camion era de aproximativ 300.000 $, de aproximativ 3 ori mai puțin decât alte produse similare. În 1988, 5 exemplare au fost vândute în Australia, alte 11 rămânând în România, la diverse exploatări miniere[1].

zice Wikipedia

Aia cu Australia o mai citisem într-un articol, parcă era și un interviu cu unul din inginerii care mersese acolo pentru garanție, dar nu mai găsesc sursa, ba da, aici

[Io]

Ceva nu e in regula, informatiile Wikipedia sint identice pina si in exprimare cu cele de pe site-ul .md. Basculantele respective nu au lucrat vreodata la Anina, nu au lucrat la bentonita pentru CS Hunedoara sau pentru activitati de foraj petrolier, poate ca au lucrat la Rosia Poieni (Cuprumin Abrud), nu au lucrat in Calimani la sulf, nu au lucrat la Baia Mare ca nu aveau la ce, nu aveau mai pe nicaieri in mineritul romanesc. Poate cele 5 sa fi lucrat la Canal?
Romania va fi vindut la pret de dumping si probabil in pierdere citeva, asta se poate. La anii 1988-1990 cind zice ca ar fi fost fabricate celelalte, noi nu aveam in functiune vreo cariera la care sa fi fost folosite astfel de camioane alta decit Rosia Poeni, dar acolo nu au fost folosite! Vor fi fost transportate acolo, asta da.

[kitsune]

,,Rămăşiţele pământeşti ale ultimelor «DAC-uri 120 DE» ar mai fi şanse să poată fi zărite la mina de cupru Roşia Poieni. Eu presupun că cel puţin trei ar trebui să mai fie acolo, dacă cumva n-au fost date la topit. Ultima oară când am fost chemat acolo în 2003 pentru o revizie, una lucra şi două erau în depou la reparat. ... - Adrian Novac, unul din cei 30 de ingineri proiectanţi ai autocamionului ,,DAC 120 DE"

din articolul din Adevărul (link în postarea mea de mai sus)