Active Cooler
Estandar para tecnologias de energia y motores En los próximos años se desarollaran sistemas de generacion y almacenamiento de energia ahun desconocidos. Solo entonces se cumpliran los requisitos necesarios para introducir al mercado la tan esperada futura 3ª generacion de vehiculos electricos. (Véase el informe, "El camino hacia el vehículo eléctrico"). Pero hasta entonces queda ahun un largo camino, ya que los vehiculos electricos actuales no son tan favorables al medio ambiente como se supone. Simplemente se reemplazan las emisiones del vehiculo a las plantas de energia. Los pros y los contras de las diferentes maneras de generacion de energia solo se consideraran desde un punto de vista determinado: para el ACTIVE COOLER solo son relevantes aquellos proyectos en los que la acumulacion de calor residual puede ser utlizado con el fin de duplicar la eficencia total de la instalacion. Por lo tanto, el ACTIVE COOLER es adecuado tambien para su uso en centrales estacionarias de calefaccion, las cuales pueden asi reducir por a la mitad su consumo de energia. Esto ahorra recursos, ayuda el medio ambiente y el clima.
Motores Hibridos Los sistemas hibridos para vehiculos a calor, requiere un esfuerzo tecnico muy alto, y en realidad los beneficios que aportan no son muy significativos, ya que se sigue necesitando la energia de rotacion del motor a combustion para alimentar las baterias. Ademas, el sistema de recuperacion de energia de frenado juega un papel menor, ya que la energia recuperada no es bastante. El peso anyadido de las baterias y motor electrico, con la consecuencia de reduccion de espacio, anulan esta aparente ventaja.
El motor hibrido llenara el vacio de los proximos 30 años Sin embargo, el conjunto de motor hibrido con el ACTIVE COOLER tendra un papel importante en el futuro. Las baterias no se cargan a traves del sistema de rotacion del motor, sino directamente del calor residual del motor, que aporta aproximadamente 70% de la densidad de energia inicial. Este calor residual se ha perdido, y se continua perdiendo en la actualidad en el medio ambiente. De estos 70%, mas de 50% se pueden reconvertir en energia rotacional indirectamente a traves de la conversion a energia electrica. En cifras, esto significa: un motor de combustion convencional de 100 kW podria generar 200 kW con el mismo consumo con el uso del ACTIVE COOLER y un motor electrico. En realidad, este valor es inclusivo mas alto, como se puede analizar en la descipcion tecnica. Conclusion: para mantener la potencia original del motor a combustion, se puede contruir un motor mucho pas pequenyo ahorrando peso y a consecuencia ahorrar combustible, pero con la misma potencia que el motor referencia mas grande.
Descipcion y plan para la aplicacion del ACTIVE COOLER La solucion tecnica mas sencilla se esta aplicando en la actualidad a un vehiculo convencional ya existente. En nuestro caso, se esta utlizando un VW Sharan de serie. Ya que este vehiculo existe tambien en version ‘Syncho’ con cuatro ruedas motrices, solo se sustituye el eje trasero con el diferencial. El motor electrico se monta antes del diferencial. Se puede omitir la caja de transferencia asi como el Kardan. Ademas, el Sharan dispone de un volumen de espacio suficiente para acomodar las baterias, sin tener que reducir el espacio del interior. El sistema electrico se puede integrar facilmente, ya que el accelerador no actua en una barra, sino a un potenciometro. ESTE SISTEMA SE UTILIZA SOLO CON FINES EXPERIMENTALES, Y, POR SU PUESTO, CON FINES DE COMERCIALIZACION. POR LO TANTO, EL VEHICULO NO ES DESTINADO PARA LA DIRECTA PRODUCCION EN SERIE O MARKETING.
Encendido / Apagado Automatico Otra solucion, un poco mas profesional, es colocar un motor electrico a disco entre el motor y la transmision. En vehiculos de cuatro ruedas motrices, se puede ganar energia de frenado a traves del cambio al generador. Como almacenamiento, un Goldcup es mas adecuado que una bateria de litio. Por su puesto este sistema tambien tiene la ventaja del sistema de apagado de motor automatico cuando el vehiculo esta parado, reduciendo el consumo de combustible.
Otros Conceptos Ademas de las dos variantes explicadas, existen numerosos otros conceptos para integrar el ACTIVE COOLER en los vehiculos. Con un nuevo diesnyo de construccion, resultaran libertades que daran inicio a una transicion suave desde el vehiculo hibrido a un vehiculo exclusivamente electrico. En principio, estas libertades incluyen eficiencia y una reduccion de peso en el concepto general. Por ejemplo: un vehiculo dotado de ACTIVE COOLER y motor electrico no necesita motor de arranque, alternador, baterias de arranque, o marcha atras (la marcha atras va electrica). Ahun en fase de test es saber si se puede omitir por completo el sistema de refrigeracion, pero le que es cierto es que el sistema de refrigeracion sera mucho mas pequenyo que el sistema de serie.
Requisitos para la conduccion En principio, el ACTIVE COOLER solo se activa una vez que el motor alcanza su temperatura de funcionamiento. Por este motivo, es necesario que durante este tiempo haya bastante energia en las baterias para generar el mismo rendimiento, que estaria presente durante el funcionamiento del ACTIVE COOLER. La fuente de energia necesaria seran las baterias PROVOLT.
Unidad de control electrica del motor Para vehiculos hibridos con ACTIVE COOLER, esta unidad tiene un significado particular. Para aumentar la eficiencia en general, la electricidad generada del ACTIVE COOLER se utilizara principalmente para la directa transmision de potencia a las ruedas. Por esta razon, las baterias pueden ser mucho mas pequenyas de las usadas en vehiculos hibridos, ahorrando coste y peso, simultaneamente mejorando la dinamica general del vehiculo. Si el sistema esta correctamente equilibrado, las baterias mantendran siempre una carga entre el 90 y 100%, y alrededor del 70% del suministro de energia sera electrico. Esta fuente de energia la suplementa el ACTIVE COOLER. La empresea Auerswald GmbH esta contratada para el desarollo del sistema de propulsion.
ACTIVE COOLER: los principios fisicos El sistema se basa en nuestro clima. El sol evapora el agua de manera invisible convirtiendolo en vapor. Este vapor es mas ligero que el aire y por lo tanto se eleva en la atmosfera, entra en capas mas frias de aire donde condensa en pequenyas particulas y madura agrupandose, formando asi una gota de agua, o otros fenomenos. Dependiendo de las temperaturas, se forman gotas de agua, nieve o granizo; todas las tres versiones son mas pesadas que el aire, y por lo tanto caen a la tierra. Debido a la gradiente termica natural de esta tierra, dia y noche, y por supuesto las diversas zonas climaticas, se crean vientos, tormentas, huracanes o tornados. Estas corrientes de aire traen la nieva a las montanyas, que a su vez derrita, alimentando rios, lagos. Esta energia, como la energia eolica o la energia directa solar, es utlizada por el ser humano para la generacion de electricidad. Nuestro clima es, pues, un proceso ciclico muy estable. Sin embargo, la energia de las corrientes que resultan de la simple composicion de agua y viento en relacion a calor y frio es inclusive asustante.
Funcionamiento del ACTIVE COOLER Fundamentos: El ACTIVE COOLER tiene cuatro ciclos, algunos de los cuales se encadenan. El primer proceso es la incorporacion de calor. Esto se hace de manera separada, es decir, el medio de transporte del calor (normalmente agua de refigeracion reciclada), no entra en contacto directo con la atmosfera que existe en el ACTIVE COOLER. El agua de refrigeracion, generalmente entre 80 y 90 grados, no se utiliza para calentar agua, sino un liquido de refrigeracion (especial), creando una presion de vapor de alrededor 21 bar. Con esta presion se puede alimentar un motor de gas frio, que a su vez acciona el generador y la bomba para el intercambio especial de calor. El motor de gas frio solo tiene una eficiencia de alrededor del 34%, mientras aproximadamente el 66% de la energia permanece en los gases de escape del motor. Por medio de un tornado artificial, esta energia se utiliza para licuar de nuevo el refrigerante. Para completar este tercer ciclo con exito, es necesario eliminar el calor residual del refrigerante. Esto solo es posible por medio del uso de un segundo gas, llamemoslo gas a seco. Gas a seco, porque en ninguno de los ciclo se convierte en liquido. En nuestro planeta la proporcion de agua / gas seco (aire) se encuentra en una relacion de 1 : 43. Con una seleccion precisa de gases, es posible generar en el ACTIVE COOLER una proporcion de 1 : 25. Sin embargo, tambien en esta ‘baja’ proporcion de mezcla se presenta un gran reto, ya que en los muy, muy cortos procesos ciclicos los gases tienen que calentarse, mezclarse, hacer el trabajo, separarse de nuevo, y por lo menos licuar de nuevo el refrigerante. Tambien hay que controlar que no se obtenga un compuesto quimico entre los refrigerantes utlizados y el gas seco.
El motor a gas seco El concepto del motor a gas seco es particularmente util. Motores de aire convencionales, como a paleta, son inadecuados para el ACTIVE COOLER, ya que no permiten la entrada de otro gas durante su proceso de funcionamiento.
Los Factores mas importantes La compensacion creada por eliminacion de calor durante la expansion de gas. Esto se realiza mediante la inyeccion de alta temperatura, aproximadamente 160 grados. Esta temperatura mantiene el gas seco despues de la separacion de gases. El motor a gas seco debe continuar admitiendo gas seco para poder llegar a una proporcion de mezcla de minimo 1 : 12,5 en el tiempo determinado. En el tornado artifical creado a continuacion, se anyade de nuevo un 50% de gas seco de modo que se cumpla el requisito de una proporcion de mezcla de 1 : 25.
Estado de la tecnologia Hasta ahora, Graff ha construido y probado varios motores a gas seco. Hoy en dia, tiene un motor de calibramiento con una potencia exacta de 1 kW. Este motor se ha medido de todos los puntos de vista, por ejemplo: volumen de desplazamiento de los gases; presion; temperatura; vueltas; relacion de mezcla; energia residual; velocidad del gas; y calor del gas de escape. En la actualidad, se esta desarollando una nueva variante del motor a gas seco, que, por lo menos para hoy en dia, resulta en enormes beneficios en terminos de tamanyo, potencia, peso y fiabilidad.
Base de calculos ACTIVE COOLER En base a estos valores, se pueden identificar los requisitos de los restantes modulos, y se pueden representar de la siguiente manera: Potencia de la bomba, velocidad, presion - conocido La velocidad constante del generador se determina en 50 Hz a 3,000 vueltas por minuto.
De donde viene la potencia? El proceso de refrigerar un litro de agua en un segundo de +12 grados a +11 grados crea una energia de 4.3 kW. En el interior del ACTIVE COOLER existe una diferencia de temperatura de 200 grados. O sea, para obtener una potencia de 80 kW hay que refrigerar 4.65 litros de agua por segundo por 4 grados, o 0.465 litros por segundo por 40 grados, etc. Ambos, y muchas otras variantes, son tecnicamente posibles gracias a nuestro sistema de intercambiador de calor capilar. El sistema de configuracion adecuado depende solamente de la curva de perdida de calor del motor de combustion de referencia. |
