Već više od jedne decenije slušamo priče kako će električna vozila zavladati svetom i spasiti našu planetu od pregrevanja, prevelikih emisija izduvnih gasova i previsokih računa za gorivo. Ta vremena se dugo najavljuju, ali nikako da stignu, vozila koja koriste fosilna goriva su još uvek nezamenjiva. Pitanje se samo postavlja: “Zaista, kakva je budućnost motora sa unutrašnjim sagorevanjem?”
U nastavku pročitajte naš pokušaj da zavirimo u “kristalnu kuglu” i predvidimo budućnost.
Prvo malo istorije
Motori sa unutrašnjim sagorevanjem (SUS) postoje još od sredine 19 veka. Njihova veća upotreba počinje krajem 19-og i početkom 20-og veka kada je Karl Benz konstruisao prvi automobil sa benzinskim motorom. Ali, pravi kamen temeljac je 1908 godine postavio američki preduzetnik Henri Ford sa svojim T modelom. T-model se smatra prvim serijski proizvedenim automobilom sa SUS motorom i od tada oni postaju standard, koji traje do današnjih dana.
Za sve ovo vreme motori sa unutrašnjim sagorevanjem su prošli kroz mnogobrojne modifikacije, i postajali sve pouzdaniji, snažniji, efikasniji i štedljiviji. Ali ljudska civilizacija je došla do trenutka kada postoji mogućnost da se sama uništi. A jedan od većih razloga za to su nekontrolisane emisije CO2 i drugih štetnih gasova iz sve brojnijih auspuha.
Motori sa unutrašnjim sagorevanjem su na tapetu. Da bi opstali, moraju da se prilagode. Njihov razvoj i inovacije se kreću u nekoliko pravaca:
1. Poboljšanje efikasnosti rada motora
Jedan od glavnih pravaca i ulaganja u razvoju SUS motora je povećanje termodinamičke efikasnosti i redukcija emisija štetnih gasova. Najviše se radi na unapređivanju sledećih tehnologija i koncepta:
- Promenjivi stepen kompresije - motori sa promenjivim stepenom kompresije (kao što je Nissanov VC-Turbo) prilagođavaju svoj rad u zavisnosti od opterećenja. Na taj način se poboljšava njegova efikasnost;
- Nove tehnologije sagorevanja goriva – novi koncepti sagorevanja goriva, poput homogene smeše kompresionog paljenja (HCCI), omogućavaju sagorevanje na nižim temperaturama, čime se smanjuje formiranje azotnih oksida (NOx) koji su među najvećim zagađivačima;
- Direktno ubrizgavanje goriva - direktno ubrizgavanje goriva pod visokim pritiskom (preko 500 bara) povećava preciznost i efikasnost sagorevanja pri čemu se smanjuju nepotrebni gubici goriva;
- Manje zapremine motora i turbo punjači – nove tehnologije omogućavaju upotrebu manjih motora koji su opremeljeni turbo punjačima. Ovi motori su lakši, efikasniji i imaju manje emisije gasova uz zadržavanje, pa čak i povečavanje snage.
Motor sa unutrašnjim sagorevanjem. Izvor slike. Pixabay. pexels.com
2. “Hibridizacija” SUS motora
Radi se o hibridnim pogonskim sistemima, koji kombinuju SUS motore sa elektro-motorima. Imaju veoma veliki podem i značajno doprinose smanjenju potrošnje goriva i smanjenih emisija štetnih gasova. Postoje sledeće vrste:
- Blagi hibridi (Mild Hibrid) imaju niskonaponske elektromotore (48V) koji pomažu klasičniim SUS motorima prilikom ubrzanja i regenerativnog kočenja;
- Puni hibridi (Full Hibrid) - pri manjim brzinama se koristi električni pogon, dok se pri većim uključuje benzinski ili dizel motor;
- Plug-in hibridi (PHEV) - ovi modeli mogu da pređu veća rastojanja jer su opremljeni baterijama i mogu da se pune preko punjača. Ali sa svaki slučaj, u njima je ugrađen i SUS motor;
3. Goriva nove generacije
Značajna pažnja je usmerena i ka razvoju alternativnih goriva koja imaju manji CO2 otisak:
- Sintetička goriva: - proizvode se putem procesa “Power to Liquid (skraćeno PtL)”. Ako se koristi ugljen dioksid iz atmosfere i energija koja je dobijena iz obnovljivih izvora, ovaj proces može da bude potpuno karbon neutralan;
- Biogoriva (bioetanol, biodizel);
- Hidrogen (vodonik) – u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem umesto dizela ili benzina može da se koristi vodonik;
- Tečni prirodni gas (LNG) se koristi kao zamena za dizel u teškim kamionima, autobusima, građevinskoj mehanizaciji i sl. Posebno dobre rezultate na ovom polju su postigli u Kini.
4. Upotreba novih materijala
U unapređenju SUS motora veoma važnu ulogu igraju novi, lakši i izdržljiviji materijali. Sve se više koriste:
- Aluminijum i magnezijum koji smanjuju težinu motora;
- Keramičke komponente koje su otporne na visoke temperature, smanjuju toplotne gubitke i omogućavaju rad motora na višim temperaturama;
- 3D štampa - omogućava preciznu proizvodnju kompleksnih i unikatnih komponenti, smanjujući otpad i troškove proizvodnje.
5. Upotreba filtera i tehnologije koje smanjuju zagađenje
Da bi bili u skladu sa pravilima i standardima o emisijama štetnih materija (poput Euro 7 u Evropi ili CAFÉ u SAD) u SUS motore najnovije generacije se ugrađuju:
- Filteri (DPF, GPF), EGR ventili, lamda sonde, katalizatori;
- SCR sistemi (Selective Catalytic Reduction systems) koji redukuju emisije azotnih oksida (NOx) kod dizel motora;
- Start-stop sistemi koji smanjuju potrošnju goriva tokom stajanja vozila.
6. Gde će motori sa unutrašnjim sagorevanejm najduže da se zadrže
I kada električna vozila u potpunosti preuzmu primat na tržištu, smatramo da će SUS motori biti nezamenjivi u određenim vozilima:
- Građevinarske i poljoprivredne mašine (traktori, kombajni, kamioni, bageri, buldožeri, mobilni kranovi, itd.). Veoma je teško nadmašiti robusnost i veliki obrtni momenat kod dizel motora koji se ugrađuju u ova vozila;
- Vojna vozila – tenkovi, borbena vozila pešadije, vozila inženjerije, itd.;
- Avio motori – i pored svih napora, još uvek je nezamisliv avion koji koristi električni pogon;
- Nerazvijena tržišta – u siromašnim državama SUS motori će još uvek biti dominantni zbog nerazvijene infrastrukture koja je potrebna za punjenje baterija električnih vozila.
Motor sa unutrašnjim sagorevanjem. Izvor slike.Tom Fisk. Pexels.com
I, kakva je budućnost motora sa unutrašnjim sagorevanjem?
Nije je lako predvideti. Iako se tranzicija ka nultim emisijama kreće tempom tri koraka napred, dva nazad, ona je realnost. To stavlja SUS motore pod određeni pritisak, a proizvođači su prinuđeni da smišljaju inovativna rešenja i ulažu u njihov razvoj. Sve dok postoji trend povećanja efikasnosti i smanjivanja emisija štetnih gasova, postoje i šanse da se motori sa unutrašnjim sagorevanjem zadrže na našim ulicama.
Dosta tačan “lakmus papir” su rent a car agencije, koje među prvima “nanjuše” šta će se dešavati. Za sada, one još uvek imaju poverenja u dosadašnje tehnologije. Tako je i naš vozni park popunjen gotovo isključivo vozilima sa savremenim i efikasnim SUS motorima.
Srećan put!
Izvor naslovne fotografije: César+Mirna Choto, Pexels.com
