Rozwiązania dla bardziej energooszczędnych pojazdów elektrycznych

Postęp technologiczny i zwrot ku odnawialnym źródłom energii sprawił, że pojazdy elektryczne (EV) znów zaczęły wzbudzać duże zainteresowanie. W 2017 r. na świecie sprzedano niemal 1,3 mln pojazdów elektrycznych, co oznacza, że sprzedaż w porównaniu z poprzednim rokiem wzrosła o 57%.

Nie wygląda na to, by obecna tendencja zwyżkowa miała się odwrócić. Dlatego priorytet stanowi teraz zwiększenie efektywności tych pojazdów. W tym kontekście uruchomiono finansowany ze środków UE projekt JOSPEL, którego celem jest opracowanie rozwiązania pozwalającego na ograniczenie zużycia energii przez EV, przy zapewnieniu komfortu użytkownika.

Obecnie stosowane systemy ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji obniżają wydajność EV o 25%, jeśli chodzi o potencjalny zasięg jazdy. Dzieje się tak dlatego, że silnik i akumulator w EV nie wytwarzają ciepła w taki sam sposób co silniki o spalaniu wewnętrznym montowane w tradycyjnych samochodach. Celem projektu JOSPEL jest opracowanie nowatorskiego, energooszczędnego układu klimatyzacji, który będzie wykorzystywał system kontroli temperatury wnętrza pojazdu w bardziej wydajny sposób. W tym celu opracowano innowacyjne technologie oparte na dwóch teoriach naukowych: efekcie Peltiera i prawie Joule''a.

Wydajniejsze ogrzewanie i chłodzenie dzięki odkryciom Joule’a i Peltiera

Efekt Joule''a pozwolił uczestnikom projektu zwiększyć efektywność energetyczną systemu ogrzewania. Nazywany jest też prawem Joule''a i pozwala określić szybkość, z jaką prąd elektryczny jest przekształcany na energię cieplną w trakcie przepływu przez obwód. Ogrzewanie promiennikowe oparte na efekcie Joule''a daje takie samo odczucie ciepła we wnętrzu samochodu, jakie w przypadku tradycyjnego układu ogrzewania mielibyśmy przy temperaturze wyższej o 3°C. Różnica nawet jednego stopnia staje się istotna, gdy uświadomimy sobie, że obniżenie temperatury o 1°C oznacza oszczędność energii rzędu 6%.

Z kolei w opracowanym przez naukowców układzie chłodzenia wykorzystano moduły Peltiera. Zgodnie z efektem Peltiera, kiedy prąd elektryczny przepływa przez obwód wykonany z dwóch różnych metali, jedno złącze się nagrzewa, a drugie oziębia. Układy chłodzenia, w których wykorzystano moduły Peltiera, gwarantują mniejsze zużycie paliwa i niższą emisję gazów cieplarnianych w porównaniu ze standardowymi układami. Są ponadto lżejsze, bardziej wydajne i tańsze niż falowniki pomp ciepła.

Dotychczasowe osiągnięcia

Wykorzystanie tych dwóch zjawisk przyniosło doskonałe efekty. Zespołowi projektu udało się poczynić znaczne postępy, jeśli chodzi o zmniejszenie zużycia energii. Oparty na prawie Joule''a układ ogrzewania zużywa o 30% mniej energii, a układ chłodzenia z modułami Peltiera – o 25%. Dzięki optymalizacji systemu kontroli temperatury możliwe było też zmniejszenie o 12% poziomu zużycia akumulatora. Ponadto udoskonalenie systemów kontroli temperatury w innych elementach EV oraz technologie ekologicznej jazdy, a także zmniejszenie masy kabiny kierowcy i lepsza izolacja dodatkowo spowodowały, że w każdym z tych obszarów zużycie energii spadło o kolejne 12%.

Po ukończeniu projektu JOSPEL (Low energy passenger comfort systems based on the joule and peltier effects) pod koniec roku systemy ogrzewania i chłodzenia zostaną oddane do użytku branży pojazdów elektrycznych. Pozostałe innowacyjne rozwiązania, które zostaną udostępnione, obejmują: lżejsze i bardziej wydajne akumulatory, ulepszone szyby, moduły i systemy do pozyskiwania energii i odszraniania oraz ulepszone metody komunikacji ICT. Projektem JOSPEL już teraz interesują się firmy z sektorów tworzyw sztucznych, motoryzacyjnego i energetycznego.


Więcej informacji:
strona projektu JOSPEL