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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Proposte o invenzioni ecologiche

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Consumo Auto, Rendimento su ruota, ridurre consumo carburante automobile
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TurboCharged

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milliWatt


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Inviato il: 3/9/2012,14:39

Buongiorno, ho creato questa discussione per valutare assieme a voi l'incidenza del consumo elettrico e quindi di carburante su un'automobile.
Ho già provato a fare un calcolo che riporto nel seguito, quindi se avrete la voglia di seguire il mio ragionamento indicatemi eventualmente gli errori.

contenuto energetico benzina: 34.6 MJ/l - 9.6 kWh/l

rendimento motore: 0.3

rendimento elettrico: 0.8

rendimento totale: 0.24

potenza elettrica stimata durante la marcia (luci, servosterzo, ecc): 500 W --> diviso rend. tot. = 2.1 kW

consumo orario carburante: 2.1 kW / 9.6 kWh/l = 0.22 l/h

costo benzina: 2 €/l

costo orario: 0.22 l/h * 2 €/l = 0.44 €/h

velocità media veicolo: 50 km/h

costo chilometrico: 0.44 €/h / 50 km/h = 0.009 €/km --> 0.0045l/km

costo chilometrico (100km) : 0.9 € --> 0.45l

costo chilometrico (1.000km) : 9 € --> 4.5l

costo chilometrico (10.000km): 90 € --> 45l


Quindi secondo i calcoli e relative approssimazioni siamo a circa 45 litri per 10.000km che con il costo attuale della benzina non sono pochi; da qui il quesito:
Si potrebbe pensare di realizzare un sistema tale che l'energia elettrica venga fornita direttamente da batterie secondarie senza tenere sotto carico l'alternatore?
Il sistema potrebbe essere concepito per recuperare l'energia cinetica del veicolo che va a ricaricare le batterie; inoltre le stesse batterie potrebbero essere ricaricate da prese domestiche.
Tuttavia per ovvi motivi di sicurezza l'alternatore rimarrebbe al suo posto erogando energia in caso di batterie scariche durante la marcia.

Considerando costo, peso dell'impianto e vita delle batterie (che tuttavia penso non sarebbero di capacità molto elevata) può risultare efficace il sistema ?



 

qqcreafis

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GigaWatt


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Inviato il: 3/9/2012,18:28

quindi voresti sostituire l'alternatore con batterie...

può andare...

quel 0,3 % è un rendimento termico massimo va abbassato notevolmente


se il rendimento fosse 0,3 e se ci fosssero 34MJ per litro le auto farebbero 100km/litro in realtà non si riescono estrarre i 34 MJ



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TurboCharged

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milliWatt


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Inviato il: 4/9/2012,17:12

se si considera un rendimento inferiore, esempio la metà, i costi chilometrici che ho indicato sopra raddoppiano; quindi a maggior ragione un tale sistema potrebbe essere utilizzato?!
Che tipo di batterie sarebbero più adatte? con un calcolo approssimativo servirebbero almeno 100Ah a 12V..

p.s. si potrebbe stimare il rendimento di un motore a benzina che fa percorrere 20km/l ?

 

qqcreafis

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Inviato il: 4/9/2012,18:12

se tu conosci quanti km/litro fa la tua auto ad una certa velocità in pianura riesci a calcolare il rendimento

ammettiamo che la tua auto faccia 21km/litro a 90km /h quindi l'energia erogata dal motore serve solo a vincere gli attriti

per misurare il lavoro della forza di attrito basta portare l'auto a 95km/h staccare il motore e misurare il tempo che impiega a raggiungere gli 85km/h

a questo punto conoscendo la massa dell'auto si calcola l'energia cinetica a 95 e a 85 si fa la differenza e si calcola l'energia erogata dal motore

ENERGIA=Ecinin-Ecinfin=1/2*massa*(95/3,6)^2 - 1/2*massa*(85/3,6)^2

si può quindi calcolare la potenza


Potenza=ENERGIA/Tempo


il risultato sarà qualcosa come 5-7kW


se si conosce quanti joule di benzina sono stati consumati si riesce a calcolare il rendimento



RENDIMENTO=ENERGIA/ ENERGIA DEL CARBURANTE


per calcolare l'ENERGIA DEL CARBURANTE basta fare

km percorsi = (tempo in secondi /3600)*90

litri consumati = km percorsi /(km per litro a 90km/h)

ENERGIA DEL CARBURANTE = potere calorifico per litro * litri consumati


e attenzione alla delusione....


in effetti tuttavia per fare un calcolo più accurato occorrerebbe sottrarre ai litri consumati il consumo nello stesso tempo al minimo, in quanto rappresenterebbero energia che non raggiunge la ruota ma comunque erogata dal motore

energia persa in attriti nell'alternatore ecc ecc, ..mancherebbe solo l'energia eliminata dalla trasmissione



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qqcreafis

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Inviato il: 4/9/2012,23:47

foglio per aiutare la misura del rendimento "alla ruota" della vostra auto



Scarica allegato

potenza_rendimento_motore.xls


( Numero download: 145 )



Modificato da Bolle - 02/05/2016, 17:46:29


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NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 5/9/2012,01:05

Oddio...sto ancora ridendo.... faccine/laugh.gif il tuo foglio è un capolavoro compreso il finale.
Ciao
Bolle
PS:Il titolo della discussione è stato variato e discussione è stata messa in evidenza.



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Chi sa raccontare bene le bugie ha la verità in pugno (by PinoTux).
Un risultato se non è ripetibile non esiste (by qqcreafis).

 

TurboCharged

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Inviato il: 5/9/2012,11:48

ti ringrazio qqcreafis, ci proverò.. bel lavoro faccine/laugh.gif

bolle, va bene, addirittura in evidenza.. xD

Ritornando al sistema che ho descritto, può essere conveniente?

 

qqcreafis

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Inviato il: 5/9/2012,13:18

il metodo di staccare l'alternatore è usato nelle competizioni, ad es quelle di auto storiche elaborate, ovvero se la corsa dura poco basta una batteria e così si recupera qualche kw

oppure era usato anche in F1 , si staccava in accelerazione dopo una curva ( e la batteria supplisce) e si si riattacca poi , specie in frenata



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TurboCharged

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milliWatt


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Inviato il: 5/9/2012,19:15

Allora si potrebbe valutare l'idea di rendere automatico il distacco dell'alternatore con pedale dell'acceleratore premuto e al contrario inserirlo quando l'acceleratore viene lasciato.
In questo modo lasciando l'acceleratore entra il cut of (nel mio caso 1500 rpm) quindi consumo pari a zero e inoltre il motore venendo trascinato dal veicolo fa ruotare l'alternatore che recupera parte dell'energia ricaricando la batteria.

La batteria potrebbe rimanere una sola, quindi quella di serie o al massimo cambiata con una di maggiore capacità.

Per sicurezza sarebbe meglio prevedere un inserimento automatico dell'alternatore anche ad acceleratore premuto se la batteria tende a scaricarsi; inoltre bisognerebbe aggiungere una presa elettrica per la ricarica della batteria quando ad esempio l'auto è ferma in garage..

Detto così non sembra neanche troppo costoso e difficile da realizzare, ma mi chiedo se batteria e alternatore vengano stressati troppo..

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ho provato a fare il calcolo del rendimento come suggerito e il risultato è stato 20-21% per motore a benzina.

 

cristiano2B
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Inviato il: 5/9/2012,20:02

CITAZIONE (TurboCharged @ 5/9/2012, 12:48)
Ritornando al sistema che ho descritto, può essere conveniente?

non è molto conveniente, ci si ripaga dalla modifica in 6/7 anni
ovvero un tempo di utilizzo superiore alla media della durata.
Gli italiani (per altre nazioni è completamente diverso) cambiano l'auto ogni 4 anni.
Ma anche se cambiassimo l'auto ogni 15 anni il tuo sistema fa risparmiare davvero poco
in termini assoluti.

Un sistema che cambierebbe di molto il consumo (e che ci sto sbattendo la testa da un pò)
sarebbe quello di mettere un alternatore molto maggiorato (3/5 Kw)
con un elettronica in grado di farlo lavorare efficientemente come motore.
In questo modo l'elettronica spegnerebbe il termico sotto i 10Kmh,
l'alternatore essendo collegato all'albero motore, tra gli zero e i 20/30Kmh
fornirebbe moto all'albero,
per cui basterebbe lasciare in seconda il cambio e farsi trasportare dall'elettrico fino a quando (dopo i 25Kmh circa)
l'elettronica accende il termico (senza motorino d'accensione, ovviamente) che fornisce il moto
e l'elettrico "si spegne", nel senso che l'elettronica lo converte in generatore e
gli fa assorbire solo i famosi 500W per i servizi elettrici dell'auto
e quindi avrebbe l'inerzia di un normale alternatore.
L'auto sarebbe corredata da una batteria da trazione piccola (200-300Ah)
utile a fornire l'energia per portare l'auto fino a 30Kmh.
Potrebbe essere parzialmente ricaricata dall'alternatore, in caso di viaggi lunghi
invece in caso di utilizzo in città, basterebbe la carica completa della batteria
e per far ciò è sufficiente avere un caricabatterie in garage (plug-in).
Non si possono mettere batterie capienti e pesanti, onde inficiare i vantaggi del sistema,
il motore andrebbe maggiormente dimensionato con problemi relativi all'ingombro
nell'allocazione nel vano motore ed al sicuro ri-dimensionamento di cinghie e pulegge.

aspetti negativi
- ho detto che l'alternatore è collegato all'albero, è vero, ma lo è attraverso cinghie e pulegge
che per portare l'auto fino a 30Kmh, andrebbero forse maggiorate.
- il disaccoppiamento termico-elettrico forse non è così semplice,
l'alternatore dovrebbe cambiare da motore a generatore in velocità (anche se basse)
si necessita quindi un elettronica sofisticata.
inoltre a velocità elevate (130Kmh) il termico trascina un alternatore da 5Kw (anche se assorbe solo 500W)
e bisognerebbe calcolarne l'inerzia.
- infine non dimentichiamoci che tra zero e 30Kmh l'elettrico trascina il termico, che seppur spento
consuma qualcosina dovuta all'alzata delle valvole di iniezione e parte dei cilindri saranno sempre in compressione
che benchè solo di aria, offriranno ulteriore resistenza al moto.
A meno di avere anche qui, un elettronica sofisticata ed una modifica fisica all'alzata delle valvole.

aspetti positivi
- in città tra zero e 30Kmh consumiamo il 60/70% del combustibile.
Avere un auto che inizi a consumare dopo i 30Kmh, magari in terza marcia (solo su vetture leggere)
permette di avere un auto che fa i 60Km/L nel ciclo urbano.
- usura ridotta di molte parti:
il motorino d'avviamento non si usa più.
se si riuscisse a partire in terza, avremmo una riduzione di utilizzo del cambio di 2/5.
la frizione si usura solo in partenza, quindi non si "rifarebbe" mai, in quanto è l'elettrico a far partire l'auto.
molte altre parti responsabili della trazione, sarebbero sotto utilizzate.

Vogliono farci andare a petrolio, perchè conviene a Loro... faccine/bye2.gif faccine/bye2.gif




Modificato da cristiano2B - 6/9/2012, 12:02
 

TurboCharged

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Inviato il: 6/9/2012,12:47

è un bel progetto, ma anche abbastanza complicato; sulle auto di oggi poi c'è poco spazio nel cofano motore..

 

TurboCharged

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Inviato il: 6/9/2012,21:17

Ho controllato l'alternatore della mia auto e ho visto che ha due cavi: uno di grande sezione che ricarica la batteria e un altro più piccolo "di segnale" per il quale non ho capito la funzione.
Consultando gli schemi elettrici dell'auto ho trovato che tale cavo è identificato con "SEGNALE BIT SINCRONO ALTERNATORE (SEGNALE CARICA DA UNITÀ PROTEZIONE E COMMUTAZIONE)".

Quindi il dubbio è se tale bit serve per abilitare l'alternatore (per ipotesi dopo l'accensione del motore) oppure se serve per indicare alla centralina "UNITÀ PROTEZIONE E COMMUTAZIONE" che l'alternatore funziona e quindi sta caricando..



 

cristiano2B
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Inviato il: 7/9/2012,09:18

CITAZIONE (TurboCharged @ 6/9/2012, 13:47)
è un bel progetto, ma anche abbastanza complicato; sulle auto di oggi poi c'è poco spazio nel cofano motore..

è il problema che mi preoccupa di meno,
guarda sotto le immagini di un motore da 20Kw montato al posto dell'alternatore.
Se fosse da 5Kw, troverebbe spazio in quasi tutte le auto in commercio.

P.S.
la dicitura 5Kw sugli allegati, è dovuta solamente al mio salvataggio del file,
il motore è da 20Kw

Immagine Allegata: 5KWHybridCoversion

http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/8/1/3/8/6/3/7/1347006283.jpg


 

cristiano2B
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Inviato il: 7/9/2012,09:25

.

Immagine Allegata: 5KWHybridCoversion 2

http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/8/1/3/8/6/3/7/1347006330.jpg


 

TurboCharged

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milliWatt


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Inviato il: 9/9/2012,13:58

molto interessante! 5kW sono sufficienti per portare l'auto a 30 km/h?

 
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