Твой проект —
твоя профессиональная
Траектория

Поиск оптимальной системы электропитания машины

Партнер
ИнЭнерджи
ВУЗ
МГУ
Актуальность

Автомобильный транспорт, использующий в своей работе углеводородное топливо – бензин, дизельное или газомоторное топливо – является в настоящее время одним из основных и зачастую определяющим источником загрязнения воздуха и изменения микроклимата в городе, выбрасывая в атмосферу как парниковые газы (большие объемы CO2) и водяной пар, повышающий влажность городского микроклимата, так и опасные загрязняющие вещества – оксиды азота и продукты неполного сгорания топлива. Кроме того, автомобили с двигателями внутреннего сгорания являются мощными источниками теплового загрязнения городской среды. Энергетическая эффективность традиционных двигателей внутреннего сгорания остается чрезвычайно невысокой – КПД составляет порядка %. Намного более существенным фактором несовершенства автомобилей на основе ископаемого топлива является то, что в их двигателях ценное химическое сырье превращается в бесполезный для промышленности углекислый газ и выбросы, тогда как нефть, газ и продукты их переработки представляют собой чрезвычайно ценное и практически универсальное сырье для производства огромного множества ценных промышленных продуктов – конструктивных и функциональных материалов практически для всех сфер жизни.

В последнее время чрезвычайно активно развиваются инженерно-технические решения, направленные на создание автомобиля, источников энергии в котором является не углеводородное топливо, а какой-то вариант вторичного энергоносителя, и который приводится в движение не двигателем внутреннего сгорания, а более эффективными устройствами. Тем не менее, до сих пор не решенным остается вопрос о том, какое из предлагаемых принципиальных решений более эффективное с точки зрения использования энергии, какое из них более экономически эффективное, и какое будет по-настоящему привлекательным для потребителей на рынке. Эти три фактора могут не совпадать друг с другом, что также подогревает спор между разработчиками и сторонниками разных версий альтернативного топлива – источника энергии автомобилей. Мы предлагаем вам разобраться в этом вопросе и самостоятельно определить в нем свою позицию.

Описание

Кейс состоит в осуществлении обоснованного, в том числе при помощи проведения экспериментов с использованием комплекта «Водородная школа», выбора наиболее эффективного варианта энергетический и двигательной установки автомобиля. В рамках кейса вам предлагается сравнить между собой следующие варианты:

    1. Машина с энергоустановкой, работающей на солнечной энергии,

    2. Машина с энергоустановкой, работающей на основе электролиза воды,

    3. Машина с энергоустановкой, содержащей суперконденсатор,

    4. Машина с энергоустановкой, работающей на солевом топливном элементеЮ

    5. Машина с энергоустановкой, содержащей топливный элемент, работающий на водороде.

Вам предстоит самостоятельно разработать способ осуществления обоснованного выбора одного из этих вариантов энергетической установки автомобиля и самим задать критерии этого выбора. В этой работе мы предлагаем вам руководствоваться набором вопросов, приведенных в Рабочей тетради по выбору энергетической установки автомобиля (Приложение 1).

В рамках кейса вы должны осуществить сравнение и обоснованный выбор варианта энергетической установки автомобиля и предложить конструкцию автомобиля, использующего выбранную вами энергетическую установку.

Скачать приложение: inenergy.docx

Результат

Результатом решения кейса должна быть конструкция автомобиля, использующего в качестве топлива не продукты переработки ископаемых углеводородов, и в качестве двигателя не двигатель внутреннего сгорания. Конструкция автомобиля должна быть представлена в виде иллюстративного материала (презентации) и действующего натурного макета, созданного при помощи элементов комплекта «Водородная школа».

В презентации конструкции автомобиля должны быть приведены следующие сведения:

1. Общая конструкция автомобиля

2. Источник энергии («топливная система») автомобиля – выбор принципа и устройство

3. Двигатель автомобиля – выбор принципа и устройство

4. Энергетический баланс автомобиля и оценка энергетической эффективности

5. Альтернативные варианты технических решений конструкции автомобиля (альтернативные варианты источников энергии и двигателей)

6. Модель сравнительной оценки данной конструкции автомобиля с альтернативными вариантами

7. Результаты сравнительной оценки данной конструкции автомобиля с альтернативными вариантами

Требования

Выбор источников энергии и двигателей автомобиля и конструирование энергетический и двигательной системы автомобиля должно удовлетворять следующим требованиям:

  1. Должна быть разработана техническая или технико-экономическая модель сравнения альтернативных вариантов конструкции автомобиля в части источников энергии и двигателей.

  2. В число рассматриваемых альтернативных вариантов конструкции автомобиля в части источников энергии и двигателей должны быть включены:

    1. Машина с энергоустановкой, работающей на солнечной энергии,

    2. Машина с энергоустановкой, работающей на основе электролиза воды,

    3. Машина с энергоустановкой, содержащей суперконденсатор,

    4. Машина с энергоустановкой, работающей на солевом топливном элементеЮ

    5. Машина с энергоустановкой, содержащей топливный элемент, работающий на водороде.

  3. На основании технической или технико-экономической модели сравнения альтернативных вариантов конструкции автомобиля в части источников энергии и двигателей должны быть определены параметры сравнения, которые могут быть определены для всех сравниваемых вариантов.

  4. По каждому параметру сравнения должны быть определены критерии превосходства одних вариантов конструкции автомобиля в части источников энергии и двигателей над другими – указан способ сравнения вариантов на основании значений параметров сравнения.

  5. Для каждого альтернативного варианта должна быть разработана натурная модель и проведены измерения значений параметров сравнения.

  6. Должна быть разработана одинаковая для всех сравниваемых вариантов процедура измерения значений параметров сравнения.

  7. Должна быть сделаны выводы о том, какой вариант конструкции автомобиля в части источников энергии и двигателей является наиболее удовлетворяющим критериям, которые были разработаны командой, решающей кейс.

Ограничения

В рамках сравнения альтернативных вариантов источников энергии и двигателей автомобиля не должны использоваться субъективные и экспертные критерии, экспертное мнение, не обоснованное результатами моделирования, расчетами или экспериментами, а также параметры и критерии, выполнение которых не может быть рассчитано или измерено.