Bruke bensin/diesel mer effektivt?

[Salvesen.]

Etter at jeg gikk til innkjøp av elbil har jeg blitt oppmerksom på hvor ekstremt ueffektiv forbrenningsmotoren er. 

 

som ett eksempel: 

 

http://www.dinside.no/936379/de-50-gjerrigste-bilene-paa-markedet#_ga=1.79481492.1626346581.1455281826

 

Dette er en test over reelt forbruk for en del biler, om man ser på dieselbilen med minst forbruk bruker den ca 3,9kWh pr mil, dette er en minibil også er den så ueffektiv. 

 

Til sammenligning bruker min store tunge elbil etter 6000km i vinter vær ca 2,7. 

 

Så, hvordan kan vi få brukt energikapasiteten til bensin/diesel på en bedre måte? Er det bedre å forbrenne den for å produsere strøm/fjernvarme for så å drive transport på el? Andre metoder?

 

Kraftvarmeverk har jo en virkningsgrad på rundt 90%, dette må da være ett mye bedre alternativ? 

Slik vi holder på nå missbruker vi jo energikilder. 

 

Håper ikke dette blir en diskusjon om elbiler og dens fordeler, det er ikke poenget. Poenget er å se på hvordan en kan utnytte energien til bensin/diesel mer effektivt enn vi gjør i dag. 

[Taake89]

Kraftvarmeverk har ikke en virkningsgrad på 90%, mer rundt 40, toppen 50%. https://en.wikipedia.org/wiki/Steam_engine#Efficiency

En bensinmotor har en virkningsgrad på ca 20%, med en teoretisk maks rundt 37%. https://en.wikipedia.org/wiki/Internal_combustion_engine#Energy_efficiency
 

[Salvesen.]

Kraftvarmeverk har ikke en virkningsgrad på 90%, mer rundt 40, toppen 50%. https://en.wikipedia.org/wiki/Steam_engine#Efficiency

En bensinmotor har en virkningsgrad på ca 20%, med en teoretisk maks rundt 37%. https://en.wikipedia.org/wiki/Internal_combustion_engine#Energy_efficiency

 

 

Sikker på at du ikke ser på varmekraftverk? 

 

Sakset fra Norsk wiki: 

 

 

 

Ettersom kraftvarme går ut på å selge varme til kunder kan den regnes som produsert energi. Dette gjør at virkningsgraden til anlegget øker fra ca. 30–40 % til rundt 90 %. Vanligvis planlegges driften av kraftvarmeverk i dag etter fjernvarmenettets varmebehov. Men de fleste anlegg kan gå over til ren el-produksjon og kobler da en kuldekondensator til dampsyklusen som kjøler den ned med sjøvann.

 

 

Men klart, det er nok mange andre effektive metoder, jeg er bare ute etter mer info på området  

[Taake89]

Kraftvarme selger varme, ikke arbeid. Du kan få en bil til å få en effektgrad på 100% i varmeproduksjon, det er bare å la den stå stille. Da gjør den null arbeid. Problemet er når du vil gjøre varme om til arbeid.

 

Etter termofysikkens 1. lov. Delta u=Q-W. Dvs endringen av den indre energien = tilført varme - arbeid utført på omgivelsene.

 

Når det kommer til biler så vil man maksimere arbeidet bilen utfører på omgivelsene. Dette er avhengig av mange faktorer, men det er en teoretisk maksimum på ca 37% for stålmotorer. Dvs at tilfører du 1 MJ så får du 370 KJ til nyttig arbeid. Resten av energien forsvinner som varme, både ved å varme eksosen, sylinderen og friksjon i de diverse delene.

[nebrewfoz]

Så, hvordan kan vi få brukt energikapasiteten til bensin/diesel på en bedre måte? Er det bedre å forbrenne den for å produsere strøm/fjernvarme for så å drive transport på el? Andre metoder?

 

Det gir jo ingen mening å produsere bensin/diesel i komplekse prosessanlegg dersom man ender opp med å brenne den.

Det blir omtrent som å dyrke hvete, for så å brenne det innhøstede kornet etterpå.

 

Råolje består av hydrokarboner som kan brukes til å lage et vell av ulike plastmaterialer. Hvis man resirkulerer plasten istedenfor å brenne den, så unngår man (i stor grad) CO2-problematikken. også.

[Taake89]

Diesel-elektriske motorer er vel noe av det mest effektive sliksett. La motoren alltid jobbe under optimale forhold til å produsere strøm, også så bruke elmotorer. Men tviler veldig på at dette er lønnsomt i små enheter som biler.

[Salvesen.]

 

Så, hvordan kan vi få brukt energikapasiteten til bensin/diesel på en bedre måte? Er det bedre å forbrenne den for å produsere strøm/fjernvarme for så å drive transport på el? Andre metoder?

 

Det gir jo ingen mening å produsere bensin/diesel i komplekse prosessanlegg dersom man ender opp med å brenne den.

Det blir omtrent som å dyrke hvete, for så å brenne det innhøstede kornet etterpå.

 

Råolje består av hydrokarboner som kan brukes til å lage et vell av ulike plastmaterialer. Hvis man resirkulerer plasten istedenfor å brenne den, så unngår man (i stor grad) CO2-problematikken. også.

 

 

Nei poenget er å finne en bedre løsning, så om man kan unngå prosessering er jo det også bra.  

[Salvesen.]

Kraftvarme selger varme, ikke arbeid. Du kan få en bil til å få en effektgrad på 100% i varmeproduksjon, det er bare å la den stå stille. Da gjør den null arbeid. Problemet er når du vil gjøre varme om til arbeid.

 

Etter termofysikkens 1. lov. Delta u=Q-W. Dvs endringen av den indre energien = tilført varme - arbeid utført på omgivelsene.

 

Når det kommer til biler så vil man maksimere arbeidet bilen utfører på omgivelsene. Dette er avhengig av mange faktorer, men det er en teoretisk maksimum på ca 37% for stålmotorer. Dvs at tilfører du 1 MJ så får du 370 KJ til nyttig arbeid. Resten av energien forsvinner som varme, både ved å varme eksosen, sylinderen og friksjon i de diverse delene.

 

Joda, jeg mente ikke 90% arbeid, men da sparer en iallefall mye på oppvarming av bygg osv. Det hele handler vell å effektivisere forbruket. 

[Salvesen.]

Diesel-elektriske motorer er vel noe av det mest effektive sliksett. La motoren alltid jobbe under optimale forhold til å produsere strøm, også så bruke elmotorer. Men tviler veldig på at dette er lønnsomt i små enheter som biler.

 

Poenget er ikke å sette dette i biler, poenget er å feks produsere strøm og la bilene driftes ved strøm, eller ved hydrogen osv. Vill bare se på effektive løsninger ift hvordan vi holder på i dag, for det er jo hårreisende. 

[Taake89]

Hydrogen er ikke ett reelt alternativ, det kreves altfor mye energi for å produsere drivstoffet.

Men du snakker som om dersom dieselen eller bensinen ble brukt anderledes kunne vi ha fått en mye større virkningsgrad, og det er ikke så enkelt.

[Taake89]

 

Kraftvarme selger varme, ikke arbeid. Du kan få en bil til å få en effektgrad på 100% i varmeproduksjon, det er bare å la den stå stille. Da gjør den null arbeid. Problemet er når du vil gjøre varme om til arbeid.

 

Etter termofysikkens 1. lov. Delta u=Q-W. Dvs endringen av den indre energien = tilført varme - arbeid utført på omgivelsene.

 

Når det kommer til biler så vil man maksimere arbeidet bilen utfører på omgivelsene. Dette er avhengig av mange faktorer, men det er en teoretisk maksimum på ca 37% for stålmotorer. Dvs at tilfører du 1 MJ så får du 370 KJ til nyttig arbeid. Resten av energien forsvinner som varme, både ved å varme eksosen, sylinderen og friksjon i de diverse delene.

 

Joda, jeg mente ikke 90% arbeid, men da sparer en iallefall mye på oppvarming av bygg osv. Det hele handler vell å effektivisere forbruket. 

 

Den effektgraden som blir snakket om hvor mye av den potensielle energien som blir brukt til å varme opp noe, ikke forflytte noe. Det er en vesentlig forskjell i arbeid og energi.

 

Dersom målet er å varme opp noe er det ikke vanskelig å få en veldig høy virkningsgrad. Men dersom man vil bruke energien til å gjøre arbeid så blir det mye vanskeligere.

 

Dersom man kunne omgjøre all varme til nyttig energi kunne man hatt en motor som ikke trengte noen form for kjøling, og eksosen som gikk ut også var lik den som gikk inn. I praksis så skjønner man at dette er umulig.

 

TL;DR ikke bland arbeid med varme.

[Salvesen.]

 

 

Den effektgraden som blir snakket om hvor mye av den potensielle energien som blir brukt til å varme opp noe, ikke forflytte noe. Det er en vesentlig forskjell i arbeid og energi.

 

Dersom målet er å varme opp noe er det ikke vanskelig å få en veldig høy virkningsgrad. Men dersom man vil bruke energien til å gjøre arbeid så blir det mye vanskeligere.

 

Dersom man kunne omgjøre all varme til nyttig energi kunne man hatt en motor som ikke trengte noen form for kjøling, og eksosen som gikk ut også var lik den som gikk inn. I praksis så skjønner man at dette er umulig.

 

TL;DR ikke bland arbeid med varme.

 

 

Men om man tar forbrenningen vekk fra motoren vill jo varmen kunne brukes, det er jo hele poenget. Å effektivisere bruken av tilgjengelig energi.

 

Kraftvarmeverk var uansett bare ett eksempel, jeg er jo på jakt etter alternativer. Hvordan kan vi gjøre forbruket mer effektivt. 

[Taake89]

Du vil få høyere effektgrad, men du legger nå også til flere ledd. Og det er tap i hvert ledd. Elektrisitet har også den store utfordringen at den ikke kan lagres på en god måte. I motsettning til bensin og diesel som kan utnyttes når det passer en best.

 

Busser er en god måte å utnytte drivstoffet mer effektivt, men dersom å få alle til og bruke buss har sine egne utfordringer.

 

Det beste man kan gjøre er å minimere bruket av bil, øke bruk av sykkel og bein samt forflytte flere over på kollektiv transport.

[Simen1]

Så, hvordan kan vi få brukt energikapasiteten til bensin/diesel på en bedre måte? Er det bedre å forbrenne den for å produsere strøm/fjernvarme for så å drive transport på el? Andre metoder?

 

Kraftvarmeverk har jo en virkningsgrad på rundt 90%, dette må da være ett mye bedre alternativ? 

Slik vi holder på nå missbruker vi jo energikilder.

Jeg skjønner idéen. I et stasjonært varmekraftverk basert på bensin/diesel får man potensielt utnyttet overskuddsvarmen til noe nyttig, noe man ikke får i en bil. Så fremt det finnes et behov for denne varmen så er det riktig, men hovedfokuset bør være på å maksimere framdriftsenergien, ikke det billige biproduktet varme. Jeg tror ikke forbrenning i et stasjonært kraftverk kan bli særlig effektivt tatt i betraktning at dette skal fraktes med tap, konverteres i flere ledd fra lavspent til høyspent og ned igjen, konverteres til DC og deretter en runde innom et batteri før det til slutt kan nyttes i en motor. Jeg tror man får mer høyverdig framdriftsenergi ved å forbrenne drivstoffet i bilen. At biproduktet går tapt er i mine øyne ikke et stort tap siden det finnes mange andre måter å produsere denne lavereverdige energiformen til stasjonært forbruk.

 

Men det finnes flere muligheter...

 

Håper ikke dette blir en diskusjon om elbiler og dens fordeler, det er ikke poenget. Poenget er å se på hvordan en kan utnytte energien til bensin/diesel mer effektivt enn vi gjør i dag.

Noen av fordelene og ulempene griper langt inn i spørsmålet om virkningsgrad, så vi får ikke unngått det. For å ta det først som sist, mange velger elbil etter behov for rekkevidde på de aller lengste turene de tar i løpet av året. Det er et viktig kriterie som vurderes og bilprodusentene prøver så godt de kan å balansere ulemper som vekt og pris opp mot fordeler som rekkevidde. De bilene med størst rekkevidde er tunge og dyre og selv 500 km er i minste laget for enkelte. Økt kapasitet betyr også økt vekt og det betyr i sin tur lavere virkningsgrad. Klarer man å holde vekta nede så får man høy virkningsgrad. Ulempen er som sagt rekkevidden. Det er her andre drivstoff bør finne sin plass. Plugin hybridbiler med rundt 20 kWh batteri kan i daglig bruk kjøres rent elektrisk.

 

En normal bensin/diesel-motor veier veldig mye så det ville gått opp i spinninga vektmessig (men vært langt billigere) å bruke en sånn fremfor å utvide batterikapasiteten kraftig. Men man trenger ikke en sånn motor. Har man batteri og elmotor så tar batteriet seg av effekttoppene på kanskje 100 kW den korte tida det tar å akselerere eller kjøre opp en bratt bakke. En bensin/diesel-motor trenger bare å levere gjennomsnittseffekt, noen få kW, for å etterfylle batteriet. Noe av problemet med rene bensin/dieselbiler er at motoren dimensjoneres etter toppforbruk (f.eks 100 kW), mens de er fysisk mye større enn nødvendig ved gjennomsnittseffekt. Stor størrelse betyr store friksjonsflater (sylinderomkrets * slaglengde, mye større kamaksel enn på en liten motor etc). Det vil si at man får bedre virkningsgrad av å redusere motoreffekten ned til den effekten som trengs for å etterfylle batteriet. En motor på noen få kW kan bygges svært lett og dermed bidra lite til bilens totalvekt. Mye mindre enn det et digert batteri ville gjort. En annen egenskap ved en slik batterivedlikeholdsmotor er at den kunne gått på konstant turtall og dermed hatt en turbo som er spesielt designet for å optimere effekten ved akkurat det turtallet. Girkasse kan man også fjerne siden akslingen skal gå rett inn i en generator. Man kan faktisk også fjerne hele akslingen og sette spoler rett på stempelarmen og sylinderveggen. Da fjerner man ennå flere mekaniske friksjonstap.

 

Det er flere slike teknologier på konseptstadiet og prototypestadiet. En kul sak jeg leste i går handlet om en Jaguar (X75 ettellerannet) som var hybrid mellom batterielektrisk og gassturbiner. Sistnevnte veide visstnok bare 20-30 kg og kunne lade batteriene med ganske høy effekt og høy virkningsgrad. Med andre ord tror jeg løsningen både nå og minst et tiår frem i tid bør handle om hybridbiler eller rettere sagt elbiler (i daglig bruk) med forbrenningsbaserte rekkeviddeforlengere (for de få lange turene).

 

Varmetapet kan forresten delvis utnyttes (med maks ca 20% virkningsgrad) via peltiérelementer. De konverterer varmestrøm til elektrisitet som kan fores inn i batteriet. Resten av varmetapet er ikke helt bortkastet det heller. Noen ganger kan det komme godt med når man skal varme kupéen.

[Taake89]

For ikke å snakke om hvor mye resurser som går med til å produsere batterier. Og disse har begrenset levetid.

[M98kF1]

[...] En bensin/diesel-motor trenger bare å levere gjennomsnittseffekt, noen få kW, for å etterfylle batteriet.[...]

Den trenger ikke gjennomsnittseffekt engang, så lenge du klarer å planlegge nok til at du starter langturen med fullt batteri og godtar å komme frem med tomt, vil en generator som lader med 60-70% av gjennomsnittseffekten gi en betydelig rekkeviddeøkning.

[Simen1]

Godt poeng. Det går også an å skru på en økonomimodus om batteriet nærmer seg tomt. Dvs. begrense maks hastighet, maks akselerasjon etc. Omtrent slik telefoner går over i lavenergimodus når batteriet nærmer seg tomt. Da kan det hende 60-70% er nok for kontinuerlig lavenergikjøring (eksempel: Man oppdager at ladekontakten på hytta er ødelagt eller hytta ligger under fire meter snø). For å trekke ennå en parallell: Fly har alltid nok drivstoff til X landingsforsøk pluss å kunne fly til alternative flyplasser + ennå mer ekstra.