BMW Turbosteamer & Θερμοηλεκτρική Γεννήτρια - BMWForum.gr

BMWForum.gr

BMWForum.gr » Αυτοκίνητα BMW » Τεχνικά θέματα, Service αυτοκινήτου » Tech Cyclopedia » BMW Turbosteamer & Θερμοηλεκτρική Γεννήτρια

Tech Cyclopedia Η τεχνική εγκυκλοπαίδεια της κοινότητας μας. Τεχνικά θέματα που μόνο εδώ θα βρείτε...

Απάντηση στο θέμα
 
Εργαλεία Θεμάτων Τρόποι εμφάνισης
30-08-11, 23:39   #1
alex747
 
Το avatar του χρήστη alex747
 
Status:
Εγγραφή: 06-09-2010
Ηλικία: 37
Μηνύματα: 2.303

Drives: Ε84 X1 23d xDrive
BMW Turbosteamer & Θερμοηλεκτρική Γεννήτρια


Είναι ευρέως γνωστο πως ακόμη και οι πιο καλοσχεδιασμένοι κινητήρες εσωτερικής καύσης, μπορούν να μετατρέψουν μόνο το ένα τριτο (1/3) της συνολικής ενέργειας που παράγουν , σε μηχανική κινητική ενέργεια για να κινήσουν το όχημα που τους φέρει. Τα προηγούμενα χρόνια η BMW έχει κάνει εντυπωσιακή εξελιξη με το BMW EfficientDynamics με τεχνολογίες όπως ,ο άμεσος ψεκασμός, μεταβλητός χρονισμός βαλβίδων, εκμετάλευση των καυσαερίων με χρήση υπερσυμπιεστών, ανάκτηση ενέργειας από το φρενάρισμα και το Auto Start Stop. Παραυτά, το 60% της συνολικής παραγώμενης ενέργειας συνεχίζει να χάνεται . Το μισό από αυτή χάνεται καθώς διαφεύγει μέσω της εξάτμισης και η υπόλοιπη απορροφάται από το σύστημα ψύξης του κινητήρα.. Η ανεύρεση τρόπων για να γίνει εκμεταλεύσιμη όλη αυτή η χαμένη ενέργεια συνεχίζει να είναι το ζητούμενο για τους μηχανικούς που αναπτύσσουν την τεχνολογία BMW EfficientDynamics. Γι' αυτόν τον λόγο το BMW Group εμπλέκεται σε διάφορα projects, το καθένα με διαφορετικές προσεγγίσεις για την χρησιμοποίηση της «διαχεόμενης» θερμικής ενέργειας. Όλα αυτά ελέγχονται σε διάφορα επίπεδα έρευνας προ-παραγωγής και ανάπτυξης. Ανάμεσα στα πιο πολλά υποσχόμενα project είναι το Turbosteamer, Θερμοηλεκτρική γεννήτρια (thermoelectric generator) , Engine encapsulation και χρήση της εκλυόμενης θερμότητας καυσαερίων για την θέρμανση του λαδιού του κινητήρα.

Το Turbosteamer και το Thermoelectric Generator (TEG) projects, επικεντρώνονται στην παραγωγή ηλεκτρικού φορτίου από την εκλυόμενη θερμοκρασία ώστε να επιτευχθεί μεγαλύτερος βαθμός αξιοποίησης του μοτέρ, το καθένα από τα δυο όμως ακολουθεί διαφορετική προσέγγιση και χρονοδιάγραμμα. Mεγάλο περιθώριο εξοικονόμισης καυσίμου αν η ελεκτρική ενέργεια που παράγεται για τα επιμέρους μέρη ενός αυτοκινητου (φώτα,ηχοσύστημα,εσωτερικός φωτισμός κτλ), μπορούν να παραχθούν από την αξιοποίηση της περίσσιας θερμότητας που παράγει το μοτέρ και όχι να βασίζονται αποκλειστικά στο δυναμό. Αυτό αποτελεί για την BMW EfficientDynamics στόχο για την επίτευξη αυξημένης ισχύος και παράλληλα μείωση κατανάλωσης και καυσαερίων.

BMW- TURBOSTEAMER


Oι ειδικοί του τμήματος έρευνας και τεχνολογίας για το project Turbosteamer του BMW Group εργάζονται σε ένα σύστημα ανάκτησης θερμότητας που βασίζεται στην αρχή μιας διαδικασίας ατμού.

Η διαδικασία της ανάκτησης ενέργειας από τη θερμότητα των αποβλήτων εφαρμόζεται ήδη σε μεγάλη κλίμακα στις σύγχρονες εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας: μεγάλη μαζα αερίου και σταθμοι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ατμού συνδυάζουν τις αρχές, μιας τουρμπίνας αερίου και ένα κύκλωμα ατμού για να επιτύχουν ένα σημαντικά υψηλότερο επίπεδο αποδοτικότητας. Η διαδικασία του αεριοστρόβιλου αποτελεί την πρώτη φάση της μετατροπής της ενέργειας και λειτουργεί ως πηγή θερμότητας για την παραγωγη ατμου στη δεύτερη φάση.

Η turbosteamer της BMW βασίζεται σε αυτά τα δύο στάδια σταθερής μεθοδου παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας - αλλά πλεον μειώνεται σε μέγεθος και σχεδίαση για να σχηματίσουν ένα στοιχείο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε σύγχρονους κινητήρες αυτοκινήτων.

Η πρώτη γενιά turbosteamer - μια μαξιμαλιστική προσέγγιση.

Οι ερευνητές απέδειξαν τη σκοπιμότητα αυτής της τεχνολογίας, τον Δεκέμβριο του 2005, με τα αποκαλυπτήρια της πρώτης γενιάς turbosteamer, η οποία βασίστηκε σε μια μαξιμαλιστική προσέγγιση: να σχεδιαστεί ένα διπλό κύκλο-συστήμα. Το κύριο στοιχείο ήταν ενα υψηλής θερμοκρασίας κύκλωμα που απασχολούνται από έναν εναλλακτή θερμότητας για την ανάκτηση ενέργειας από τα καυσαέρια του κινητήρα. Αυτό συνδέεται με ένα δευτερεύον κύκλωμα που συλλέγεται θερμότητα από το σύστημα ψύξης του κινητήρα και σε συνδυασμό με αυτή τη ζέστη της υψηλής θερμοκρασίας της θερμότητας από το πρωτεύον κύκλωμα για να δημιουργήσει θερμότητα με χαμηλότερη θερμοκρασία.

Όταν αυτό το σχέδιο είχε δοκιμαστεί σε εργαστήριο με τετρακύλινδρους κινητήρες βενζίνης που παράγονται από την BMW , το διπλό σύστημα ενίσχυσε την απόδοση αυτών των μηχανών κατά 15 τοις εκατό.

Η turbosteamer σήμερα: μικρότερα και απλούστερα.

Προκειμένου να αναπτυχθεί περαιτέρω το σύστημα για χρήση σε μαζική παραγωγή, η προσοχή δόθηκε στη μείωση του μεγέθους των συστατικών και καθιστά το σύστημα απλούστερο στο να βελτιώσουν τη δυναμική της και να επιτύχει μια βελτιστοποιημένη σχέση κόστους-οφέλους. Έτσι, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στο σχεδιασμό ενός συστατικού που έχουν μόνο ένα υψηλής θερμοκρασίας κύκλωμα.

Έναν εναλλάκτη θερμότητας που ανακτά τη θερμότητα από την εξάτμιση του κινητήρα, και αυτή η ενέργεια χρησιμοποιείται για να θερμάνει ένα υγρό το οποίο είναι υπό υψηλή πίεση - αυτό το θερμαινόμενο υγρό στη συνέχεια μετατρέπεται σε ατμό, ο οποίος κινεί έναν στρόβιλο επέκτασης που παράγει ηλεκτρική ενέργεια από την ανάκτηση θερμότητας», εξηγεί ο Jürgen Ringler, επικεφαλής της ομάδας για το Thermal μετατροπείς ενέργειας στο BMW Group Research & Τεχνολογίας. Για την τελευταία γενιά του turbosteamer,οι μηχανικοι ανέπτυξαν μια καινοτόμο τουρμπίνα σε επέκταση με βάση την αρχή της τουρμπίνας , η οποία προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα όσον αφορά το κόστος, το βάρος και το μέγεθος σε σύγκριση με προηγούμενες έννοιες, και αυτοι είναι παράγοντες που είναι πολύ ευεργετικοι, όταν πρόκειται για μαζική παραγωγή.

Έχουμε σημειώσει μεγάλη πρόοδο προς την επίτευξη του αρχικού στόχου μας, που ήταν να αναπτύξει ένα σύστημα έτοιμο για μαζική παραγωγή μέσα σε περίπου δέκα χρόνια. Όταν ολοκληρωθεί, το σύστημα αυτό θα ζυγίζει μόνο 10 κιλά έως 15 κιλά και θα είναι σε θέση να εφοδιάσει όλα τα οχήματα με ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται από ένα αυτοκίνητο, ενώ κινείστε κατά μήκος του αυτοκινητόδρομου ή σε επαρχιακούς δρόμους », λέει ο Ringler. Υπό αυτές τις συνθήκες για την ανάπτυξη είναι σίγουρο ότι ο μέσος οδηγός θα είναι σε θέση να μειώσει την κατανάλωση καυσίμου έως και 10 τοις εκατό σε ταξίδια μεγάλων αποστάσεων.

Η αρχική ένταξη του, στο σύστημα της BMW 5 Sedan.

Όλα τα στοιχεία του συστήματος αναπτύχθηκαν επί της δοκιμής έχουν ρυθμιστεί έτσι ώστε να αποτελούν μια ενότητα που μπορεί να ενσωματωθεί σε οχήματα. Αυτό έγινε με επιτυχία με την εγκατάσταση ενός mock-up στο σύστημα της BMW 5 Sedan.

ΘΕΡΜΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ


Σημαντική πρόοδος έχει σημειωθεί επίσης στη θερμοηλεκτρική γεννήτρια (TEG), έργο που επίσης επικεντρώνεται στην μαζική παραγωγή ενός συστατικού εξοικονόμησης ενέργειας.Τα δύο εναλλακτικά συστήματα που εχουν αναπτυχθεί μέχρι σήμερα διαφέρουν ως προς τη θέση τους στο όχημα - μία μονάδα έχει σχεδιαστεί για το σύστημα εξάτμισης, ενώ το άλλο προορίζεται για την συστήματος ανακυκλοφορίας των καυσαερίων. Η φάση ανάπτυξης, με επίκεντρο την ενσωμάτωση των μονάδων στο σύστημα εξάτμισης έχει οδηγήσει σε σημαντικές βελτιώσεις των κατασκευαστικών στοιχείων, ιδίως όσον αφορά το βάρος και το μέγεθος.

Ηλεκτρική ενέργεια από θερμικά απόβλητα - μια λύση.

Η θερμοηλεκτρική γεννήτρια μετατρέπει τη θερμότητα άμεσα σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι μηχανικοί του BMW Group σε μια εκλεπτυσμένη βασικά τεχνολογία που έχει χρησιμοποιηθεί σε διαστημικούς ανιχνευτές λειτουργίας για περισσότερο από τέσσερις δεκαετίες από τη NASA, και την αεροναυπηγική και διαστημική υπηρεσία των Ηνωμένων Πολιτειών. Η αρχή πίσω από αυτή την τεχνολογία είναι γνωστή ως η επίδραση Seebeck, δηλαδή ότι μια ηλεκτρική τάση μπορεί να δημιουργηθεί μεταξύ των δύο θερμοηλεκτρικών semiconducters αν έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες. Δεδομένου ότι το ποσοστό του βαθμού αποτελεσματικότητας της TEGs ήταν μάλλον χαμηλό, η τεχνολογία αυτή θεωρείται ακατάλληλη για εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια η πρόοδος στον τομέα της έρευνας υλικών έχει οδηγήσει σε ανακαλύψεις που έχουν βελτιώσει τις επιδόσεις της TEG σε πολλές ενότητες.

Μια αρχή - τρεις γενιές.


Το πρώτο βήμα που λαμβάνεται από τους μηχανικούς ήταν να ενσωματώσει μια γεννήτρια θερμοηλεκτρική στο σύστημα των καυσαερίων για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Το πρώτο τέτοιο σύστημα παρουσιάστηκε στο κοινό το 2008 και παραδίδονται κατ 'ανώτατο όριο των 200 watt, το οποίο ήταν σχετικά χαμηλή όσον αφορά την ενεργειακή απόδοση. Αλλά η χρήση νέων υλικών και οι βελτιώσεις στο βάρος και το μέγεθος του TEGs οδήγησε σε ταχεία νέες εξελίξεις, έτσι ώστε η τελευταία γενιά των TEGs εγκατασταθεί στην εξάτμιση είναι σε θέση να παράγει 600 Watt της ηλεκτρικής ενέργειας, και δεν θα αργήσει ο στόχος των 1.000 watt έχει επιτευχθεί κατά την πρόοδο της έρευνας. Το τρέχον πρωτότυπο - μία BMW X6 - χτίστηκε ως μέρος ενός σχεδίου ανάπτυξης που χρηματοδοτείται από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ.

Στη συνέχεια, το 2009, το BMW Group παρουσίασε μια εναλλακτική ανάπτυξη σε αυτό το έργο. Αντί για την εγκατάσταση του TEG ως ξεχωριστή ενότητα στο σύστημα εξάτμισης κάτω από το όχημα, οι μηχανικοί αποφάσισαν να ενσωματώσουν την TEG στο ψυγείο του σύστηματος ανακυκλοφορίας των καυσαερίων. Σε αυτήν τη ρύθμιση, απο τον έλεγχο των πελατών έχει δείξει ότι 250 βατ μπορούν να παραχθούν, ενώ οι εκπομπές CO2 και η κατανάλωση καυσίμου μειώνεται κατά 2 τοις εκατό την ίδια στιγμή.

Επιπλέον, αυτό το σύστημα ανάκτησης ενέργειας προσφέρει μερικά ενδιαφέρουσα πρόσθετα πλεονεκτήματα, όπως τον εφοδιασμό της θέρμανσης διαμερίσματος του κινητήρα ή των επιβατών με πρόσθετη ζεστασιά κατά τη διάρκεια της ψυχρής εκκίνησης. Και η θερμοηλεκτρική γεννήτρια είναι το ιδανικό αντιστάθμισμα για BMW EfficientDynamics Brake Energy Regeneration. Ενώ τα φρένα παραγωγής ενέργειας κατά την επιβράδυνση και στάση, τις λειτουργίες TEG στο καλύτερό της κατά την οδήγηση είναι πραγματικά συναρπαστικό - και συγκεκριμένα κατά τη διάρκεια της επιτάχυνσης. Οι ερευνητές προβλέπουν ότι TEGs θα οδηγήσει σε εξοικονόμηση καυσίμου της κατανάλωσης έως και 5 τοις εκατό σε πραγματικές καθημερινές συνθήκες οδήγησης στο μέλλον.

Ο ιδανικός συνδυασμός: H διαχείριση της θερμότητας και η BMW EfficientDynamics

Αν και ορισμένα χαρακτηριστικά της BMW EfficientDynamics, όπως η ανάπλαση της ενέργειας πέδησης ή η Αυτόματη Έναρξη Διακοπή λειτουργίας βοηθήσει στη μείωση της κατανάλωσης κατά την επιβράδυνση ή κατά τη διάρκεια περιόδων ρελαντί, έξυπνη διαχείριση της θερμότητας μπορεί να κάνει το ίδιο όταν το όχημα οδηγείται. Στο μέλλον, ακόμη και πριν από την έναρξη του αυτοκινήτου, η μόνωση και η ενθυλάκωση του διαμερίσματος του κινητήρα θα διασφαλίσει ότι η θερμοκρασία του συστήματος μετάδοσης κίνησης σταθεροποιείται κατά την εναπομένουσα θερμότητα, με αποτέλεσμα να συντομεύεται η φάση εκκίνησης στο κρυο. Ένας εναλλακτης θερμότητας καυσαερίων θα κρατήσει ζεστό το λάδι του κιβωτίου ταχυτήτων για να μειώσει την τριβή και την κατανάλωση καυσίμου, καθώς και μια TEG ή turbosteamer θα προμηθεύσει τα ηλεκτρικά συστήματα του αυτοκινήτου με άφθονη ισχύ, παρέχοντας τις παροχές όταν έχει περισσότερο νόημα - απολαμβάνοντας γνήσια οδηγική απόλαυση!





Ανάλογα με τις συνθήκες και τον τρόπο οδήγησης, η διαχείρηση της θερμοκρασίας μπορεί να προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα. Για μακρινάς αλλα και κοντινές διαδρομές οδήγησης , η εξοικονόμιση καυσίμου θα είναι σημαντική. Έτσι συνδυάζοντας όλες ή κάποιες απο τις παραπάνω τεχνολογίες, η διαχείρηση/εκμετάλευση της ελκυόμενης θερμοκρασίας του κινητήρα, θα παίξει σημαντικότατο ρόλο στην μείωση των παγκόσμιων ρύπων διοξειδίου του άνθρακα (CO2) .













Περισσότερες φωτογραφίες εδώ =>

Τελευταία επεξεργασία από το χρήστη jdouk : 31-08-11 στις 00:57
Ο χρήστης alex747 δεν είναι συνδεδεμένος  
31-08-11, 09:49   #2
litsos69
 
Το avatar του χρήστη litsos69
 
Status:
Εγγραφή: 10-03-2008
Περιοχή: chania crete
Ηλικία: 37
Μηνύματα: 604

Drives: E92 M3
Πολύ ωραίο θέμα... Εύγε!
Ο χρήστης litsos69 δεν είναι συνδεδεμένος   Απάντηση με παράθεση
31-08-11, 10:08   #3
sliolis
Σμηναγός
 
Το avatar του χρήστη sliolis
 
Εγγραφή: 09-05-2011
Περιοχή: Athens
Ηλικία: 45
Μηνύματα: 1.410

Drives: F10 520d
Πολύ ωραίο θέμα όντως.
Ο χρήστης sliolis δεν είναι συνδεδεμένος   Απάντηση με παράθεση
31-08-11, 11:14   #4
Panoz
 
Το avatar του χρήστη Panoz
 
Status:
Εγγραφή: 27-12-2006
Ηλικία: 39
Μηνύματα: 7.932

Drives: E92 335i
Παράθεση:
Αρχικό μήνυμα απο sliolis Εμφάνιση μηνυμάτων
Πολύ ωραίο θέμα όντως.
Πραγματικά ένα εκπληκτικό θέμα το οποίο πέρα από τις ουσιαστικές γνώσεις που προσφέρει , μας προετοιμάζει και για τις τεχνολογίες του αύριο.

Ένα μεγάλο "ευχαριστώ" στους moderators που συνεργάστηκαν για να βγει στον αέρα.
__________________
Turbo Maniac...
Ο χρήστης Panoz δεν είναι συνδεδεμένος   Απάντηση με παράθεση
31-08-11, 11:18   #5
valvetronic
 
Το avatar του χρήστη valvetronic
 
Εγγραφή: 20-09-2007
Ηλικία: 36
Μηνύματα: 133

Drives: E46 318ti
Eίναι εντυπωσιακό το πόσα πράγματα μπορείς να μάθεις εδω μέσα και πόσες ουσιαστικές γνώσεις μπορείς να αποκομίσεις με την συμμετοχή σου.

Πραγματικά "ΜΠΡΑΒΟ" στον συντάκτη!
Ο χρήστης valvetronic δεν είναι συνδεδεμένος   Απάντηση με παράθεση
31-08-11, 12:35   #6
Alitis
 
Το avatar του χρήστη Alitis
 
Status:
Εγγραφή: 26-10-2010
Ηλικία: 22
Μηνύματα: 468

Drives: N/A N/A
Καταρχην ΜΠΡΑΒΟ και απο μενα στα παιδια που δουλεψαν πανω στο αρθρο... ειναι καταπληκτικο.

Κατα δευτερον θα ηθελα να ρωτησω του κουτι που θα ζεσταινει το υγρο για την θερμοηλεκτρικη τουρμπινα δεν θα λειτουργει σαν καταλητης με αποτελεσμα να μειωνει την αποδοση του κινητηρα, απο οτι αν ηταν μια ελευθερη εξατμιση ?
__________________
Θοδωρης Μ.
Ο χρήστης Alitis δεν είναι συνδεδεμένος   Απάντηση με παράθεση
31-08-11, 12:40   #7
Papajim
 
Status: Banned
Εγγραφή: 24-11-2007
Περιοχή: Αθήνα
Ηλικία: 40
Μηνύματα: 2.322

Drives: E90 335i
Μπραβο για το θεμα! Ευχαριστουμε!
Ο χρήστης Papajim δεν είναι συνδεδεμένος   Απάντηση με παράθεση
30-09-14, 20:17   #8
PapajimG
MODERATOR
 
Το avatar του χρήστη PapajimG
 
Status:
Εγγραφή: 16-04-2011
Περιοχή: Αθήνα
Ηλικία: 37
Μηνύματα: 1.504

Drives: E93 320i
Φοβερό θεματάκι, μου είχε διαφύγει...



Χωχω, θα ετοιμάζεται ο Λάζαρ...εεεεε... ο Στράτος για resurrection
__________________
courtesy of Frezas

Ο χρήστης PapajimG είναι συνδεδεμένος   Απάντηση με παράθεση
30-09-14, 20:25   #9
sv2gww
 
Το avatar του χρήστη sv2gww
 
Status:
Εγγραφή: 14-09-2006
Περιοχή: Θεσσαλονικιός μεν, κάπου τριγύρω δε...
Ηλικία: 49
Μηνύματα: 4.466

Drives: Ε39 528i/2
Bravo για το θέμα αυτό αλλά και για την ολοκληρωμένη περιγραφή!
Γιάννης-sv2gww.
__________________
Γιάννης-sv2gww

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
τέσσερα πράγματα δεν γυρίζουν πίσω:
τα λόγια που λέχθηκαν, ο χρόνος που πέρασε, οι ευκαιρίες που δόθηκαν και οι σφαίρες που άφησαν την κάνη...

Ο χρήστης sv2gww δεν είναι συνδεδεμένος   Απάντηση με παράθεση
30-09-14, 20:52   #10
318 Cabrio Nikos
 
Εγγραφή: 01-08-2013
Ηλικία: 37
Μηνύματα: 499

Drives: E36 318i
Μπράβο!
__________________
Just a little four cylinder...!
Ο χρήστης 318 Cabrio Nikos δεν είναι συνδεδεμένος   Απάντηση με παράθεση
Απάντηση στο θέμα

Tags
BMW EfficientDynamics, BMW Forschung und Technik, BMW Turbosteamer, Thermoelectric Generator

Εργαλεία Θεμάτων
Τρόποι εμφάνισης

Δικαιώματα - Επιλογές
You may not post new threads
You may not post replies
You may not post attachments
You may not edit your posts

BB code is σε λειτουργία
Τα Smilies είναι σε λειτουργία
Ο κώδικας [IMG] είναι σε λειτουργία
Ο κώδικας HTML είναι εκτός λειτουργίας

Forum Jump