211service.com
Varme Plug-in Hybrider
Potentialet for plug-in hybrider og elektriske køretøjer til at begrænse olieforbruget har fået stor opmærksomhed på det seneste. Men der er stadig en stor hindring, der skal fjernes, før sådanne biler kan blive de dominerende køretøjer på vejen: bilproducenter bliver nødt til at finde en effektiv måde at forsyne dem med varme og aircondition. Det skyldes, at konventionelle varme- og kølesystemer enten ikke virker eller er ineffektive i sådanne køretøjer, hvilket reducerer deres rækkevidde betydeligt i varmt og koldt vejr.
En af de førende kandidater til et alternativt system er baseret på termoelektrik, halvlederenheder, der kan levere enten varme eller køling, afhængigt af den elektriske strømretning. Store bilproducenter, såsom GM og Ford, udvikler nu systemer baseret på eksisterende termoelektriske halvledere, og eksperimentelle materialer, der bruger nanoteknologi, lover at gøre sådanne systemer endnu mere tiltalende.
De første plug-in hybrider – biler, der kan genoplades ved at sætte dem i en stikkontakt, men som har små benzinmotorer til at udvide deres rækkevidde – vil gøre brug af elektriske varmelegemer. Når de begynder at dukke op fra store bilproducenter i slutningen af 2010, vil de koste tusindvis mere end konventionelle biler, så bilproducenter leder efter måder at gøre dem billigere for at udvide deres appel. En måde at gøre det på er at finde mere effektive systemer til opvarmning og køling, som gør det muligt at bruge mindre, billigere batterier. Som følge heraf kunne termoelektriske systemer begynde at dukke op i biler i 2012.
Varmesystemerne i nutidens biler er afhængige af, at forbrændingsmotorer er frygtelig ineffektive - omkring to tredjedele af den energi, der opnås ved at brænde benzin, gør intet for at drive bilen frem. Men denne ineffektivitet genererer enorme mængder varme. Noget af den varme bruges til at varme passagererne op. Plug-in hybrider, der hovedsageligt eller udelukkende kører på elektricitet til lokal kørsel, genererer ikke sådanne mængder spildvarme. Så varme skal genereres ved at bruge strøm fra batteriet, og dræne tusindvis af watt, som ellers kunne have været brugt til at drive køretøjerne frem. Mens plug-in-hybrider forbruger dramatisk mindre gas end konventionelle biler i mildt vejr, vil fordelen i koldt vejr være meget mindre, ifølge Clay Maranville, en seniorforsker ved Ford Motor Company .
Et lignende problem gør sig gældende med aircondition - det elektriske udvalg af plug-in hybrider vil falde i varmt vejr, enten fordi benzinmotoren skal starte for at dreje en konventionel kompressor, eller fordi en elektrisk kompressor vil dræne batteriet.
Termoelektriske apparater er attraktive til opvarmning, fordi de er mere effektive end almindelige elektriske varmeapparater, som genererer varme ved at føre en strøm gennem et materiale, der har høj elektrisk modstand. Desuden gør termoelektrik det muligt fuldstændigt at redesigne køle- og varmesystemet. I de fleste af nutidens køretøjer er varme- og kølesystemerne designet til at opvarme hele kabinen. Termoelektrik er kompakte enheder, der kan installeres på steder i hele bilen - i nakkestøtten, sædet, ved en persons fødder og så videre. Så i stedet for at opvarme og afkøle hele kabinen, kan de opvarme eller afkøle individuelle passagerer.
Besparelserne af elektrisk energi, som et sådant system kan give til en plug-in hybridbil, kan være enorme. Hvor et konventionelt elektrisk varme- og kølesystem kræver op til 4.500 watt for at opretholde den ønskede temperatur inde i en bil, vil et termoelektrisk system bruge 3.000 watt, hvis bilen er fuld af passagerer, eller mindre end 700 watt, hvis føreren er alene, ifølge estimater fra Energiministeriet. Fremtidige generationer af termoelektriske materialer, der er afhængige af nanoteknologi, der nu demonstreres i akademiske laboratorier, kan forbedre disse besparelser endnu mere. (Se billig, effektiv termoelektrik og forvandling af spildvarme til strøm.)
Både Maranville og Jihui Yang, en stabsforsker ved GM , siger, at termoelektrik sandsynligvis vil blive inkorporeret gradvist, efterhånden som forskellige komponenter bliver tilgængelige. En af de første måder, det kan hjælpe på, er at reducere konventionelt klimaanlæg for at gøre det mere effektivt. Yang siger, at GM's biler bruger overdimensionerede klimaanlæg for at opfylde et krav om, at de afkøler kabinen på to minutter, selv på meget varme dage. Velplaceret termoelektrik kunne få passagererne til at føle sig køligere med det samme ved at afkøle deres hals eller ansigt, mens et lille, konventionelt klimaanlæg gradvist sænker temperaturen alle andre steder.
Generelt har bilproducenter bekymret sig for, at de fleste forbrugere ikke vil være villige til at affinde sig med ulejligheden for at køre mere effektive biler. Termoelektrisk opvarmning og køling kunne hjælpe. Vores store udfordring inden for forskning er at gøre teknologien gennemsigtig for kunden, så når de sætter sig ind i et køretøj, er det lige meget, om de er i et konventionelt køretøj eller i et avanceret teknologisk køretøj, siger Maranville.