Zasilanie pojazdów ciepłem odpadowym
Pojazdy spalinowe poruszają się dzięki spalaniu paliw kopalnych, a prąd dla pokładowych układów elektrycznych jest generowany przez alternator, który zamienia energię mechaniczną na elektryczną. Naukowcy korzystający z dofinansowania UE pracują nad technologią wykorzystującą materiały termoelektryczne w celu odzyskiwania ciepła odpadowego ze spalin i jego zamiany na prąd elektryczny. Powinno to w pewnym stopniu złagodzić wpływ rosnących cen paliwa i coraz większego zapotrzebowania samochodów na energię elektryczną. Projekt HEATRECAR ("Reduced energy consumption by massive thermoelectric waste heat recovery in light-duty trucks") zajmuje się opracowaniem termoelementów dostarczających prąd dla elektroniki pokładowej lub układu napędowego hybrydowych pojazdów elektrycznych. Zmniejszenie zużycia paliwa do tych celów przyniesie istotne ograniczenie emisji. Materiały termoelektryczne były już w przeszłości stosowane w motoryzacji, ale dotychczas nie udało się osiągnąć użytecznej wydajności konwersji. Naukowcy zajęli się tym problemem z dwóch stron. Do pracy w niższych temperaturach silnika diesla wybrano tellurek bizmutu. Dodatkowo zoptymalizowano geometrię powierzchni oddających ciepło, aby zmaksymalizować różnicę temperatur dostępną dla modułów termoelektrycznych. Technologię wdrożono w prototypowym generatorze termoelektrycznym do instalacji w powszechnie używanym w UE lekkim pojeździe dostawczym z silnikiem diesla. Udało się zwiększyć sprawność materiałów termoelektrycznych o ponad 20% poprzez obróbkę w młynie kulowym, a następnie iskrowe spiekanie plazmowe (SPS). Podczas testów drogowych stwierdzono, że zainstalowanie generatora termoelektrycznego zmniejszyło zużycie paliwa o około 2,2% w przypadku cyklu jazdy NEDC (New European Driving Cycle) i o 3,9% w przypadku cyklu WLTP (Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedures), obejmującego jazdę z większym obciążeniem. Wzrostowi mocy uzyskiwanej z generatora termoelektrycznego towarzyszył odpowiedni spadek poboru mocy z alternatora. Uczestnicy projektu pomyślnie wykazali wykonalność techniczną generatora termoelektrycznego na bazie tellurku bizmutu przeznaczonego do instalacji w lekkich pojazdach dostawczych z silnikiem diesla. Zwiększenie atrakcyjności rynkowej tego rozwiązania wymaga zmniejszenia kosztu oraz sformułowania zaleceń dotyczących typu silnika, warunków jazdy i właściwości materiałów. Technologia z projektu HEATRECAR może znacząco zmniejszyć zużycie paliwa i emisje dwutlenku węgla, niosąc tym samym istotne korzyści socjoekonomiczne.
