Brukes stadig mer til større enheter

Energigjenvinning eller energihøsting er ikke lenger begrenset til å drive små enheter som krever lite energi, slik som sensorer for tingenes internett, bærbare utstyr eller medisinske enheter. Nye bruksområder kommer i de energiintensive sektorer som veitransport, hvor løsnignene tuftes på innovative eller forbedrede lagringssystemer. Til tross for kraftig forbedret drivstofforbruk er forbrenningsmotorer fortsatt ineffektive, og sløser bort 55-65% av den termiske energien til drivstoffet. Ulike former for energigjenvinning kan vesentlig forbedre effektiviteten for kjøretøy, noe som gjør dem mindre avhengige av fossile brensler og reduserer utslipp av skadelige gasser. Urban kollektivtransport har størst potensial for energiutvinning. Ikke bare kan det gi ekstra kraft, men i noen tilfeller kan det erstatte bruken av fossile brensler helt. Det samme gjelder også, dog i mindre grad privatbiler.

Forskjellige metoder for energigjennvinning

• Ulike energikilder kan gjenvinnes til å drive kjøretøy eller noen av deres systemer. Eksempel på dette er kinetisk energi, gjenopprettet ved regenerativ ladning ved bremsing og støtdempere med energiinnsamling.
  • Denne energien kan konverteres til elektrisk energi som brukes i fullelektriske eller hybridkjøretøy for å lade batteriene og kondensatorene/superkapasitorene som gir ekstra strøm og/eller støttefunksjoner som start-stopp eller korte kjøreturer. Den kinetiske energien fra regenerativ ladning ved bremsing og energigjenvinningssystemer kan også lagres i svinghjul.
• Varmegjenvinning fra eksosgasser er en annen interessant løsning som kan forbedre den totale drivstofføkonomien og redusere skadelige gassutslipp fra forbrenningsmotorer.
  • Energi i varmen fra motorenes eksos blir omgjort til elektrisk energi ved hjelp av termoelektriske generatorer. Denne ekstra energien kan brukes til å drive et økende antall tilbehør, som for eksempel kommunikasjons- og navigasjonssystemer om bord i bilen.
  • Effektiviteten til termoelektriske generatorer desverre ikke veldig høy (rundt 5%), men videreutvikling av teknologien forventes å øke effektiviteten til rundt 15%.
  • Motorsportbiler har  brukt motorgenerator-enhetsvarme (MGU-H), som gjenoppretter energi fra eksosvarme for å drive andre systemer, inkludert motorgenerator-kinetisk (MGU-K), som omdanner kinetisk energi generert under bremsing til elektrisk energi. Termoelektriske generatorer er avhengig av halvledere; Internasjonale standarder for disse blir utarbeidet av IEC TC 47: halvleder-enheter.
• Energi høstet fra solen gir også attraktive muligheter.
  • Eksperimentelle kjøretøy som trekker all sin energi fra solen, som Nuon Solar, har allerede bevist at denne teknologien er levedyktig.
  • Nylig har en ledende japansk bilprodusent introdusert en ny modell av en av sine hybrid EV med et takfotovoltaisk alternativ som gir ekstra energi.
  • Ifølge en rapport i PV Magazine leverer “PV-panelene også strøm til trekkbatteriet mens bilen er parkert, og gir nok lading til å kjøre opp til maksimalt 6,1 kilometer per dag, eller et gjennomsnitt på 2,9 kilometer. I tillegg produserer solpanelene strøm til bilens lys, vinduer og klimaanlegg.”
• Fleksible solcellepaneler laget av tynn film gir interessante muligheter for montering av solcellesystemer til kjøretøy.
  • IEC TC 82: Solenerisystemer, utvikler “Internasjonale standarder for systemer for fotovoltaisk ombygging av solenergi i elektrisk energi og for alle elementene i hele fotovoltaiske energisystemet”.

Hentet energi må på en eller annen måte lagres

Energi som gjenvinnes fra varme, kinetiske kilder eller sol kan lagres i kjemisk, elektrostatisk eller kinetisk form. Sekundære (oppladbare) batterier er det mest utviklede, utbredte og mest kjente energilagringssystemet for bilapplikasjoner. Blyakkumulatorer ble først introdusert i kjemien på 1860-tallet. I batterier brukes elektrokjemisk aktivt materiale til å lagre elektrisk energi. I tillegg til blyakkumulatorer finnes andre batterikjemikalier, for eksempel litiumion og nikkelbaserte finner bruksområder i både el- og hybridbiler. IEC TC 21: Sekundære celler og batterier, forbereder “produktstandarder for alle sekundære celler og batterier, uavhengig av type eller applikasjon. Kravene dekker alle aspekter avhengig av batteriteknologi som: sikkerhetsinstallasjonsprinsipper, ytelse, batterisystemets aspekter, dimensjoner og merking. Alle elektrokjemiske systemer er innen komiteens arbeidsområde”.

Et annet nyttig energilagringssystem i automotive applikasjoner er avhengig av kondensatorer, som lagrer elektrisk energi elektrostatisk på overflaten av materialet, i stedet for i kjemiske forbindelser slik batteriene gjør. Kondensatorer kan ta opp energi hurtig, for eksempel under bremsefaser, og levere tilbake raskt for å øke effekt eller til andre bruksområder. I superkondensatorer (eller dobbeltlags kondensatorer) lagres den elektrostatiske ladningen i et elektrokjemisk dobbeltlag. IEC TC 40: Kondensatorer og motstander for elektronisk utstyr, forbereder internasjonale standarder for disse. Kinetisk energi som vil gå tapt som varme under bremsing, kan også gjenvinnes og lagres i mekanisk form ved å akselerere et svinghjul via et trinnløst girsystem. Denne energien kan frigjøres tilbake til drivstangen ved akselerasjon.

Svinghjul kan rotere med svært høye hastigheter, noen ganger over 60 000 rpm, og er oppbevart i robuste hylser i tilfelle feil. Dette såkalte kinetiske energigjenvinningssystemet ble introdusert først i racerbiler, men blir nå testet for hybridproduksjonsbiler, særlig av en kjent svensk bilprodusent, som hevder at Flybrid-systemet som blir testet i en av modellene under utvikling gir opptil 30% mer kraft enn konvensjonelle ekvivalente modeller, med en 25% økning i drivstoffeffektiviteten. Siden 2014 har 500 busser i London blitt utstyrt med GKN Gyrodrive hybrid power spinnhjulssystem, noe som resulterer i besparelser på mer enn 20% i løpet av en toårsperiode og betydelig reduksjon av forurensning. Flere av disse energigjenvinningssystemene og lagringssystemene er planlagt installert i fullelektriske og hybridbiler, samt i kjøretøyer som hovedsakelig er avhengige av forbrenningsmotorer for fremdrift. De støtter seg i stor grad på de internasjonale standarder som utvikles av en rekke IEC-TCer.

Original artikkel: http://iecetech.org/Technology-Focus/2017-03/Energy-harvest-feeds-road-vehicles