Sähköisen turboahtimen suorituskyky ja taloudellinen kannattavuus polttomoottoreissa
Paavilainen, Ville-Petteri (2018)
Kandidaatintyö
2018
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201902064197
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201902064197
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä esitellään sähköavusteisten turboahdinten suorituskykyä ja taloudellista kannattavuutta polttomoottoreissa. Sähköavusteinen turboahdin on laite, jossa tavallisen kompressorin ja turbiinin yhteyteen on kytketty suurnopeussähkökone, jolla voidaan kiihdyttää kompressoria ja tuottaa sähköenergiaa turbiinista.
Sähköavusteisen suurin etu tavalliseen turboahtimeen verrattuna on sen kyky tuottaa sähköenergiaa niistä ylimääräisistä pakokaasuista, jotka tavallisessa turboahtimessa poistuisivat hukkaportin kautta. Tätä tuotettua sähköenergiaa voidaan käyttää kompressorin pyörittämiseen pienemmillä kuormilla ajettaessa ja jossakin tapauksessa sähköavusteisella turboahtimella voidaan poistaa tarve erilliselle sähköntuotantoon tarkoitetulle generaattorille.
Sähköavusteisilla turboahtimilla on saavutettu selkeitä positiivisia vaikutuksia polttomoottoreiden suorituskykyyn ja hyötysuhteeseen. Moottorin toiminta alhaisilla kuormilla ajettaessa on parantunut nostaen hyötysuhdetta ja pienentäen polttoaineenkulutusta. Pienentynyt polttoaineenkulutus vähentää tuotettujen NOx ja CO2 päästöjen määriä, ja pienentää polttoainekustannuksia.
Investointi sähköavusteiseen turboahtimeen tulee kannattavaksi, kun polttoainekustannusten pienenemisestä johtuva säästö tulee investointikustannuksia suuremmaksi. Tämän hetkisten tutkimusten perusteella alkuperäinen polttoaineenkulutus tulisi olla suuri, jotta saavutettava euromääräinen säästö olisi tarpeeksi suuri.
Sähköavusteisen suurin etu tavalliseen turboahtimeen verrattuna on sen kyky tuottaa sähköenergiaa niistä ylimääräisistä pakokaasuista, jotka tavallisessa turboahtimessa poistuisivat hukkaportin kautta. Tätä tuotettua sähköenergiaa voidaan käyttää kompressorin pyörittämiseen pienemmillä kuormilla ajettaessa ja jossakin tapauksessa sähköavusteisella turboahtimella voidaan poistaa tarve erilliselle sähköntuotantoon tarkoitetulle generaattorille.
Sähköavusteisilla turboahtimilla on saavutettu selkeitä positiivisia vaikutuksia polttomoottoreiden suorituskykyyn ja hyötysuhteeseen. Moottorin toiminta alhaisilla kuormilla ajettaessa on parantunut nostaen hyötysuhdetta ja pienentäen polttoaineenkulutusta. Pienentynyt polttoaineenkulutus vähentää tuotettujen NOx ja CO2 päästöjen määriä, ja pienentää polttoainekustannuksia.
Investointi sähköavusteiseen turboahtimeen tulee kannattavaksi, kun polttoainekustannusten pienenemisestä johtuva säästö tulee investointikustannuksia suuremmaksi. Tämän hetkisten tutkimusten perusteella alkuperäinen polttoaineenkulutus tulisi olla suuri, jotta saavutettava euromääräinen säästö olisi tarpeeksi suuri.