การใช้เชื้อเพลิง - คุณสามารถไปได้ต่ำแค่ไหน?

แม้จะได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในช่วงศตวรรษที่ผ่านมาจนกลายเป็นหน่วยพลังงานที่ประหยัดเชื้อเพลิงสูง แต่ขณะนี้เครื่องยนต์ดีเซลก็ตกอยู่ภายใต้ภัยคุกคามอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน แล้วอนาคตของเครื่องยนต์ดีเซลจะเป็นอย่างไร? เป็นหัวข้อคำถามที่ถามโดย Dr. Staffan Lundgren ที่ปรึกษาเทคโนโลยีอาวุโสด้านระบบส่งกำลังของ Volvo Group

เหตุใดดีเซลจึงยังคงเป็นแหล่งพลังงานยอดนิยมเช่นนี้

การเผาไหม้แบบกระจาย - โดยที่การเผาไหม้เข้มข้นรอบการจุดระเบิดและมีออกซิเจนกระจายรอบบริเวณการเผาไหม้ - มีประสิทธิภาพมาก มีการสูญเสียพลังงานไปยังผนังเครื่องยนต์น้อยที่สุดผ่านการแผ่รังสีหรือการพาความร้อน ซึ่งต่ำกว่าเครื่องยนต์เบนซินมาก เครื่องยนต์ดีเซลพื้นฐานมีความแข็งแกร่งมากและทนทานต่อแรงกดดันที่สูงมากได้

มันมีประสิทธิภาพแค่ไหน?

มีการปรับปรุงครั้งใหญ่ โดยกระโดดจากประสิทธิภาพประมาณ 35% ในช่วงทศวรรษ 1980 มาเป็นประสิทธิภาพ 50% ในปัจจุบัน นั่นหมายความว่าขณะนี้เชื้อเพลิงครึ่งหนึ่งถูกนำไปใช้งานด้านกลไกที่เป็นประโยชน์ สำหรับการอ้างอิง – เครื่องยนต์เบนซินมีประสิทธิภาพประมาณ 35% ข้อดีเหล่านี้มาจากระบบฉีดเชื้อเพลิงคอมมอนเรลแรงดันสูง เทอร์โบชาร์จ และการนำพลังการประมวลผลมาใช้เพื่อควบคุมการเผาไหม้และระบบการจัดการหลังการบำบัดอย่างแม่นยำ

ความต้องการอันดับ 1 ของลูกค้าด้านประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นหรือไม่?

ใช่ ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงที่ดีเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุด แต่ลูกค้าก็ต้องการสมรรถนะและความทนทานของเครื่องยนต์ที่ดีเช่นกัน แล้วก็ต้อง

มีความทนทานและตรงตามข้อกำหนดด้านการปล่อยมลพิษ และบางครั้งก็มีการแข่งขันกันเอง

เครื่องยนต์มีกำลังมากขึ้นด้วยหรือไม่?

มีแนวโน้มกลับด้านคือ ลูกค้ากำลังขนย้ายสิ่งของที่ใหญ่กว่าและต้องใช้กำลังมากกว่า ผลผลิตที่ใหญ่ที่สุดของ Volvo Group ขณะนี้คือ 1,000 แรงม้า แต่เมื่อเทียบกับรถยนต์นั่งส่วนบุคคล การใช้งานหนักทั้งหมดยังคงมีกำลัง (ค่อนข้าง) ต่ำเกินไป

เครื่องยนต์ดีเซลถูกกล่าวหาว่าไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มันสามารถทำความสะอาดการกระทำของมันได้หรือไม่?

การทำให้เครื่องยนต์ดีเซลสะอาดมากเป็นไปได้ และนั่นคือสิ่งที่อุตสาหกรรมงานหนักมีความก้าวหน้ามากกว่าภาคส่วนงานเบา เหตุผลส่วนหนึ่งก็คือประสิทธิภาพที่ลูกค้าต้องการในภาคอุตสาหกรรมหนักนั้นสูงกว่ามาก

การเพิ่มประสิทธิภาพในขณะเดียวกันก็ลดการปล่อยมลพิษนั้นยากแค่ไหน?

ถือเป็นความท้าทายในการปรับแต่งกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์เพื่อชดเชยภาระในการเพิ่มระบบ SCR หลังการบำบัด แต่ตอนนี้เรากลับมาดำเนินการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทีละขั้นตอนแล้ว

คุณสามารถไปได้ไกลแค่ไหน – การปล่อยมลพิษเป็นศูนย์?

ขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณหมายถึงโดยการปล่อยก๊าซเรือนกระจก หากคุณขับเคลื่อนเครื่องยนต์ด้วยเชื้อเพลิงที่ไม่มีคาร์บอนและใช้ร่วมกับกระบวนการเผาไหม้ที่มีประสิทธิภาพซึ่งไม่ก่อให้เกิดเขม่า การปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ก็เป็นไปได้ เรากำลังพยายามใช้มีเทนและ DME (ไดเมทิลอีเทอร์) เป็นทางเลือกที่สะอาดแทนน้ำมันดีเซล นี่ไม่ใช่แนวคิดใหม่ ในปี 1900 เครื่องยนต์ดีเซลใช้น้ำมันถั่วได้สำเร็จ ปัญหาไม่ได้อยู่ที่เทคโนโลยีในการทำให้เชื้อเพลิงสะอาดใช้งานได้ แต่อยู่ที่ความพร้อมในการใช้งาน แต่หากสามารถแก้ไขปัญหาการจัดหาเชื้อเพลิงหมุนเวียนได้ ก็เป็นไปได้ที่เครื่องยนต์ดีเซลจะทำงานโดยปราศจากคาร์บอนไดออกไซด์ 100%

การไม่ทำความสะอาดเชื้อเพลิงก็มีปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมเช่นกัน

การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพไม่ควรแข่งขันกับการผลิตอาหาร แต่ก็มีเชื้อเพลิงอื่นๆ ที่ไม่เป็นปัญหา เชื้อเพลิงไฟฟ้า (เชื้อเพลิง E) ใช้พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลมในการ 'แยก' น้ำและรวมเข้ากับคาร์บอนไดออกไซด์จากมีเทน และเชื้อเพลิงเหล่านี้มีประสิทธิภาพค่อนข้างสูง โดยมีคนอ้างสิทธิ์ถึง 80% นี่อาจเป็นส่วนเสริมที่น่าสนใจสำหรับการใช้พลังงานไฟฟ้า

เชื้อเพลิงที่แตกต่างกันส่งผลต่อการเผาไหม้อย่างไร?

จากมุมมองด้านประสิทธิภาพ เครื่องยนต์ไม่ได้สนใจว่าโมเลกุลเชื้อเพลิงจะมาจากฟอสซิลหรือแหล่งพลังงานหมุนเวียนหรือไม่ ดังนั้น การลงทุนในเชื้อเพลิงหมุนเวียนประเภทที่เหมาะสม การเปลี่ยนไปใช้พลังงานหมุนเวียนจึงควรตรงไปตรงมา

แล้วเราจะลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงให้มากขึ้นได้อย่างไร?

ก้าวสำคัญต่อไปในการเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องยนต์/ลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง คือการผสมผสานกับการขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้า ความต้องการเครื่องยนต์ในอนาคตจะไม่เปลี่ยนแปลงมากนักเช่นในปัจจุบัน มีความแตกต่างระหว่างประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ณ 'จุดที่น่าสนใจ' กับประสิทธิภาพตลอดช่วงการทำงานในโลกแห่งความเป็นจริง การใช้เครื่องยนต์ร่วมกับมอเตอร์ไฟฟ้าเช่นเดียวกับเครื่องยนต์ไฮบริดคู่ขนาน ช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานในระดับที่มีประสิทธิภาพสูงสุด ไม่ต้องสงสัยเลยว่าการใช้พลังงานไฟฟ้าจะเป็นส่วนหนึ่งของโซลูชั่นระบบขับเคลื่อนการเผาไหม้ในอนาคต

เทคโนโลยีอื่นสามารถช่วยลดค่าน้ำมันได้หรือไม่?

ตัวอย่าง ได้แก่ เทคโนโลยีหยุด/สตาร์ท และระบบไฟฟ้า 48V ที่จ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์เสริมทางไฟฟ้า แทนที่จะเป็นทางกลไก สิ่งเหล่านี้ทั้งหมดอาจมีการใช้งานในอนาคตในการใช้งานหนัก เมื่อมีการพิสูจน์ความทนทานแล้ว แต่อีกแหล่งที่สำคัญอีกประการหนึ่งของประสิทธิภาพที่มากขึ้นคือการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ นี่ไม่ใช่เรื่องง่ายสำหรับเครื่องยนต์ที่ใช้งานหนัก เนื่องจากมีไอเสียค่อนข้างเย็น แต่ก็ยังมีความหวังที่จะยึดมันไว้และทำให้มันใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์

ประสิทธิภาพสูงสุดที่เครื่องยนต์สามารถทำได้คืออะไร?

เครื่องยนต์ดีเซลมีประสิทธิภาพของระบบตามทฤษฎีอยู่ระหว่าง 55-60% สำหรับการอ้างอิง โรงไฟฟ้าที่ดีที่สุดทำงานที่ประสิทธิภาพ 50-55% และเซลล์เชื้อเพลิงก็มีประสิทธิภาพประมาณ 50%+ เช่นกัน ดังนั้นเครื่องยนต์ดีเซลจึงมีประสิทธิภาพอย่างเหลือเชื่อ นอกเหนือจากข้อเท็จจริงที่ว่าเครื่องยนต์ที่ทำงานด้วยระบบไฟฟ้ามักจะมีความต้องการพลังงานที่ต่ำกว่า และยังหมายความว่าการใช้เชื้อเพลิงจะลดลงในอนาคต

เครื่องยนต์ดีเซลจะอยู่ได้นานแค่ไหน?

เครื่องยนต์สันดาปดีเซลยังคงเป็นโซลูชั่นที่คุ้มค่ามากสำหรับการสร้างพลังงานกล อย่างไรก็ตาม กฎหมายโดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุโรปกำลังผลักดันไปสู่การใช้พลังงานไฟฟ้าค่อนข้างรุนแรง และอาจส่งผลกระทบโดยตรงต่ออายุการใช้งานของเครื่องยนต์สันดาป ความรู้สึกของเราคือการใช้งานจะเป็นไปตามแอปพลิเคชัน และจะดำเนินต่อไปเป็นระยะเวลานานในการใช้งานทางไกล เช่น เรือเดินทะเลและรถบรรทุกระยะไกล แต่ถึงแม้ที่นี่ก็อาจจะมีการใช้เทคโนโลยีผสมผสานกัน

ดีเซลเป็นส่วนหนึ่งของอนาคตหรือไม่?

เครื่องยนต์ดีเซลในรูปแบบดัดแปลงสามารถรักษาความสะอาดและมีประสิทธิภาพได้อย่างมาก มันยังเล่นได้ดีกับระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า ในฐานะผู้ผลิต เราจำเป็นต้องค้นหาโซลูชันที่ดีที่สุดโดยพิจารณาจากการตัดสินใจของสังคม ไม่ว่าจะเป็นอะไรเราก็ต้องเตรียมตัวให้พร้อม