Čtyři technologie, které mají pomoci srazit spotřebu osobních automobilů na neuvěřitelné hodnoty, se nazývají Turbosteamer, Thermoelectric generator, Engine encapsulation a Waste heat exchanger for oil heating. První dvě technologie se soustředí na získávání elektrické energie z odpadního tepla motoru, další pak maximalizují snahu o rychlejší ohřev motoru a oleje.
Turbosteamer je systém, který má vyrábět elektrickou energii pomocí principu parní turbíny, podobně jako v elektrárnách. Práce na systému započali vývojáři BMW Group už v roce 2005. Ve své první podobě systém používal k získávání energie dva okruhy. První vysokoteplotní okruh používal výměník tepla k zisku energie z výfukových plynů, druhý, nízkoteplotní okruh, pak získával teplo z chladicího okruhu motoru. Systém v laboratorních podmínkách dokázal zvýšit výkon čtyřválcového motoru asi o 15 procent.
V dnešní podobě je turbosteamer ale podstatně jednodušší a menší a je tak daleko vhodnější pro použití v sériovém automobilu. Namísto dvou okruhů je tu okruh jediný. Výměník získává teplo z výfukových plynů a zahřívá tekutinu, která je pod vysokým tlakem. Tekutina se mění v páru, která pohání expanzní turbínu. A ta vyrábí elektřinu. Aby byla turbína co nejmenší a výrobně relativně levná, použili vývojáři princip impulzní turbíny, kde turbínu pohání přímo proud média dopadajícího na lopatky. Tuto turbínu lze také pohánět médiem, které je částečně kapalné a částečně plynné, což zvyšuje reakční schopnost celého systému.
Fotogalerie |
Systém bude podle potřeby vážit asi 10–15 kilogramů a je schopen vyrábět tolik elektrické energie, že to bude dostačovat na pohon vozu při jízdě ustálenou rychlostí mimo město nebo na dálnici. Vývojáři tvrdí, že běžný řidič může s použitím technologie Turbosteamer dosahovat na delších cestách asi o 10 procent nižší spotřeby než bez něj. Kdy se turbosteamer dostane do sériového automobilu, ale zatím není známo. Systém je zatím ozkoušen na testovacích stolicích a BMW si pouze maketami ověřovalo možnost jeho zástavby do současného modelu pětkové řady. Turbosteamer tak stále před uvedením do praxe čekají ještě jízdní testy.
Podobně je na tom také systém termoelektrického generátoru (TEG). I ten už BMW vyvíjí delší dobu a v současnosti má k dispozici v experimentální verzi dvě jeho podoby. Elektřinu pomocí termočlánků vyrábí buď díky odpadnímu teplu výfukových plynů, druhá verze je pak součástí systému recirkulace spalin (EGR). U EGR je výhodnější do válce dodávat ochlazené spaliny a termočlánky by tak mohly z tohoto principu výrazně těžit. Termočlánky přeměňují teplo na elektrickou energii přímo díky takzvanému Seebeckovu jevu (přeměna teplotních rozdílů přímo na elektrické napětí). NASA například využívá tohoto principu k napájení řady vesmírných sond, pro využití v automobilovém průmyslu byl ale doposud považován za nevhodný. Nedávný vývoj v oblasti materiálů vedl k objevům, které pomohly výrazně zvýšit efektivitu TEG modulů.
První aplikaci TEG předvedlo BMW v roce 2008, systém instalovaný ve výfukovém potrubí měl výkon zhruba 200 Wattů. V současnosti dosahuje systém v experimentálním BMW X6 výkonu asi 600 Wattů a vývojáři věří, že zanedlouho dosáhnou mety 1 000 W, tedy 1 kW. Druhá verze systému, určená pro EGR, je schopna dávat výkon asi 250 Wattů a může pomoci snížit spotřebu a emise CO2 o zhruba dvě procenta. Systém navíc může při studených startech pomoci s vytápěním interiéru. BMW vidí technologii TEG jako ideální doplněk k rekuperaci energie při brzdění. Nejvíce výkonu dává systém při opačném jevu – zrychlování nebo jednoduše ve chvílích nejvyšší zátěže motoru. Vývojáři tvrdí, že do budoucna by systémy TEG mohly snížit spotřebu asi o pět procent.
Dalším doplňkem rekuperace z brzdění se mají v rámci systému Efficient Dynamics stát systémy tepelného managementu motoru. Utěsnění a uzavření motoru v určitém prostoru mají umožnit rychlejší a rovnoměrnější zahřívání celého pohonného ústrojí, čímž se má výrazně zkrátit doba studeného běhu motoru. Tepelný výměník ve výfukovém systému má také pomoci zahřívat převodový olej, což sníží tření a v důsledku opět spotřebu. Zatímco Turbosteamer a TEG mají především snižovat spotřebu při delších cestách, termální management motoru a ohřívání oleje uspoří palivo především při kratších pojížďkách.
