Батарею должен заряжать роторно-поршневой двигатель, работающий на водороде.
Результаты исследований ученых из Томского научного центра СО РАН, полученные в рамках проекта РФФИ, могут быть использованы при создании новых прототипов электромобилей с увеличенным запасом хода. Как следует из сообщения пресс-службы ТНЦ СО РАН, некоторые из них опубликованы британским научным журналом первого квартиля Energy Conversion and Management. Статья за авторством Сергея Замбалова, Игоря Яковлева и Анатолия Мазного посвящена проблеме разработки вспомогательной силовой установки (расширителя пробега) для современных электромобилей.
Как объясняет один из соавторов статьи, старший научный сотрудник отдела структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН Сергей Замбалов, все большее количество мировых автопроизводителей приступает к разработке полностью электрифицированного индивидуального автотранспорта. На это влияет как постоянное ужесточение экологических норм по токсичности выхлопных газов автомобилей, так и выделение государственных субсидий, направленных на развитие рынка электротранспорта. Кроме того, современный поршневой двигатель внутреннего сгорания практически исчерпал потенциал развития в качестве основной силовой установки.
В свою очередь, быстрому распространению электромобилей мешает целый ряд недостатков существующих моделей. Одна из основных проблем, пугающих потенциальных автовладельцев – малая величина автономного хода на одном заряде аккумуляторных батарей электромобиля: водитель вынужден четко продумывать план поездки с учетом наличия в пути зарядных станций и с определенной периодичностью искать место, где он сможет зарядить свой электромобиль. Если в странах с теплым климатом и развитой дорожной инфраструктурой можно вполне комфортно проделать это действие, то в малонаселенных и труднодоступных регионах с холодными зимами это будет крайне трудно.
– Один из возможных эффективных путей решения этой проблемы – разработка и использование в конструкции электромобиля так называемого расширителя пробега – range extender, – отметил Сергей Замбалов. – Расширитель пробега представляет собой комбинацию двигателя внутреннего сгорания и электрогенератора. Аккумуляторные батареи заряжаются как при движении, так и во время стоянки: устройство включается в тот момент, когда заряд батарей снижается ниже определенного уровня.
Концепция расширителя пробега от томских ученых предполагает как минимум три принципиальных составляющих: тип двигателя, вид топлива и способ его подачи в камеру сгорания.
Во-первых, ученые ТНЦ СО РАН предлагают использовать в расширителе пробега роторно-поршневой двигатель. В отличие от классического поршневого двигателя внутреннего сгорания, он имеет более высокую удельную мощность на высоких оборотах, легкую и компактную конструкцию при меньшем числе деталей, малый уровень шума и отличную уравновешенность.
Во-вторых, в качестве топлива для установки предполагается использовать топливо будущего – водород. Это позволит не только избавиться от вредных углесодержащих выбросов, образующихся при сгорании бензина, дизельного топлива или газа, но и повысить эффективность двигателя, ведь известно, что при сгорании водорода выделяется больше энергии.
Наконец, в-третьих, с помощью методов математического моделирования было показано, что применение системы многократного прямого впрыска топлива позволит снизить до двух раз выделение оксидов азота – основного загрязнителя атмосферы в водородных двигателях.
Отмечается, что разработанные методы и модели могут быть использованы не только в автотранспорте, но и при разработке беспилотных летательных аппаратов или проектировании автономных источников энергии для отдаленных регионов. В настоящее время ученые устанавливают контакты с инновационными компаниями, занимающимися разработкой вспомогательного оборудования для электромобилей.
