BMW energijska inteligenca – toplotna črpalka, infra gretje in krmiljene lopute

Hladna stran elektrike je dejstvo, nizka temperatura pa ne sme vplivati na domet

Jasno je, da je pri motorju z notranjim izgorevanjem dovolj toplotne energije za gretje potniške kabine. A treba je poudariti, da učinkovit in inteligentni termalni nadzor lahko pomeni prihranek energije celotnega vozila in tako posledično znižuje porabo tudi pri konvencionalnih vozilih s pogonom na fosilna goriva.

Celovit in predvsem inteligenten ter prilagodljiv energijski nadzor pa je ključen pri električnih vozilih z akumulatorsko baterijo (BEV) in v avtomobilih z električno hibridno tehnologijo (PHEV). Seveda, tukaj šteje vsak kilovat shranjene energije, ki se namesto na kolesih porabi za ogrevanje in hlajenje.

Ker je torej elektromotor toplotno bistveno manj radodaren od bencinskega ali dizelskega stroja, so se pri BMW-ju lotili velikega izziva energijske inteligence, ki naj bi za dobro počutje potnikov čim manj posegala v energijsko kapaciteto, shranjeno v baterijah.

Povedano drugače: zima nikakor ne sme poseči v domet BEV-vozila, hkrati pa mora potniška kabina biti prijetno topla. Podobna zgodba pa se nanaša tudi na bodoče BMW-jeve hibride (PHEV).

Enačba enot – voltov, amperov, džulov, kilovatov in stopinj – je jasna: večji ko bo energijski prihranek iz naslova pomožnih sistemov s selektivnim delovanjem, več električne energije bo ostalo za pogon vozila. Tukaj je torej strategija Efficient Dynamics v prvi vrsti usmerjena k povečanju dometa električnega pogona.

Po vzoru pasivne gradnje – črpati toploto iz okolja

Da bi shranjena električna energija v baterijah ostala rezervirana predvsem za pogon koles, bodo v bodoče električni in hibridni BMW-ji notranjost segrevali s pomočjo toplotnih črpalk, ki bodo delovale po enakem principu kot sodobni izdelki, namenjeni ogrevanju energijsko učinkovitih stavb.

Da bi se resnično izkoristilo večjo učinkovitost toplotne črpalke v primerjavi s povsem električnim gretjem, pa mora ta tehnologija, jasno, zanesljivo delovati v vseh voznih pogojih.

Pri –10 stopinjah Celzija naj bi električni BMW, ogrevan s toplotno črpalko, imel kar 36 odstotkov večji domet

Pri BMW-ju računajo, da naj bi iz "brezplačne" toplote ozračja s sistemom toplotne črpalke dobili toliko, da naj bi bil skupni prihranek v primerjavi z uporabo klasičnega elektro-vodnega grelca bil kar 50-odstoten.

Pri temperaturi okoli ledišča, torej pri 0 stopinjah Celzija, pa se prihranek električne energije giblje med 10 in 30 odstotki, odvisno od voznega cikla.

Še bolj prepričljiv pa je podatek, da naj bi pri okoli –10 stopinjah Celzija toplotna črpalka električnemu BMW-ju prihranila toliko energije na račun ogrevanja, da bo menda njegov domet bil kar 36 odstotkov večji kot pri BEV-vozilu s klasičnim električnim grelcem.

Učinek odprtega kamina? Infrardeče gretje bo nudilo energijske prihranke in večje udobje

BMW-jeva elektrifikacija oziroma njena energijska inteligenca posega tudi v samo distribucijo toplote znotraj potniške kabine. Z uporabo infrardečih grelnih površin želijo bavarski inženirji učinkovitost toplotnega vira – toplotne črpalke – nadgraditi tudi z varčno in zmogljivo distribucijo same toplote v notranjosti. V skladu s premium filozofijo znamke so si torej zamislili toplotni tok, ki bi v avtomobilu simuliral tako imenovano "zdravo" toploto, ki jo ponuja recimo učinek ognjišča odprtega kamina. Rešitev so poiskali v uporabi infrardečih grelnih površin, ki jih poleg nizke porabe energije odlikuje tudi opazno izboljšanje udobja prevoza pozimi.

Infra grelci namreč pretvarjajo energijo v infrardeče sevanje, ki potem neposredno greje telesa potnikov, medtem ko konvencionalni ogrevalni sistemi najprej segrevajo zračno maso v kabini.

Praktično ničelni časovni zamik ogrevanja, usmerjeno delovanje brez učinka sušilnika

Veliko prednost infrardečih grelnih površin predstavlja tudi praktično ničelni toplotni zamik, saj bodo potniki ob zagonu vozila v mrzlih zimskih jutrih učinek toplotnega sevanja čutili že minuto po zagonu.

Ker distribucija toplotne energije ni vezana na potrebe po pretoku zraka, pomeni, da je tovrstno ogrevanje zaradi odsotnosti ventilatorja povsem neslišno. Infrardeče gretje pa naj bi omogočalo tudi izjemno natančno regulacijo jakosti in same usmerjenosti toplotnega sevanja.

Druga generacija spremenljivega sistema krmiljenja zračnih loput

Ta sistem, ki ga je BMW v skladu s strategijo Efficient Dynamics prvič predstavil pred skoraj desetimi leti, samodejno upravlja premične lopute v odprtinah za vstop zraka in omogoča boljšo aerodinamiko vozila in zmanjšuje porabo goriva.

Druga generacija te tehnologije – elektromotor krmili tako zgornje kot spodnje lopute – pa omogoča več nastavitev, natančno določenih položajev za boljše krmiljenje pretoka hladilnega zraka in pri tem upošteva še večje število preostalih parametrov. Skupno sistem krmiljenja zračnih loput zmanjša koeficient zračnega upora cw za 0,015. Na delovanje sistema pa vplivajo tudi hitrost in način vožnje ter vozni pogoji.

Pri speljevanju na začetku vožnje v mestu so vse lopute zaprte, kar omogoči hitro ustvarjanje optimalne delovne temperature motorja in pomožnih sistemov.

Ko je potrebna večja stopnja hlajenja, se najprej odprejo spodnje lopute pod kotom 30 stopinj.

Na odprti cesti je aerodinamika vozila najpomembnejša. Pri nizkih obremenitvi se zračne lopute, v številnih vmesnih korakih, počasi začnejo zapirati; med tem procesom se recimo spodnje lopute lahko odprejo pod relativno majhnim kotom 15 stopinj.

Pri avtocestnem pospeševanju pod polno motorno obremenitvijo je zaradi visokih temperatur potrebno maksimalno hlajenje: spodnje lopute se lahko popolnoma odprejo, v podporo večjega zajema zraka pa se razprejo tudi zgornje lopute.

Pri avtocestnem križarjenju se lopute v prid boljši aerodinamiki zopet zaprejo. V zaprtem položaju zgornje lopute prispevajo največji delež k izboljšani aerodinamiki.

Energijsko upravljanje in učinkovitost zahteva tudi drag razvoj novih materialov, pri katerih šteje vsak gram!

Zapisali smo že, da je strategijo Efficient Dynamics BMW vpeljal v vse razvojne faze novih modelov. Prednostni cilj te strategije je seveda varčevati z energijo na vseh ravneh, kar pomeni tudi razvoj povsem novih avtomobilskih komponent iz materialov, prilagojenih zlasti hibridni in električni prihodnosti.

Da Bavarci s tem mislijo še kako resno, dokazuje povsem na novo razvita tako imenovana cinkova pena, ki predstavlja plovno in strukturno trdo izolacijsko polnilo.

Votli jekleni profili, ki predstavljajo toplotne mostove in posledično potencialne agregatorje vlage zaradi temperaturnih razlik, so torej preteklost, ki jih bo v prihodnosti zapolnila izolacijska (obilica zračnih žepkov) in strukturno močna cinkova pena.

Motorni pokrov M3-ja, ki je tako lahek, da ga lahko dvigne deklica!?

Nova električna serija i pa bo ob jeklenih varnostnih strukturah dobila tudi lahke magnezijeve karoserijske elemente. Dokaz, da BMW dejansko gleda na vsak gram, je tudi vse pogostejša uporaba CRFP (carbon-fiber reinforced plastic) gradnikov za zmanjšanje teže posameznih karoserijskih delov.

Standardni pokrov motorja pri modelu M3 tehta 18 kilogramov. Za mastno doplačilo pa bo v prihodnje možno naročiti le pičlih sedem kilogramov težko različico istega motornega pokrova, grajeno iz CRFP materiala.

Vendar pa ta tehnologija za zdaj še ni zrela za velikoserijsko proizvodnjo, saj tak motorni pokrov celo v BMW-jevi proizvodnji delajo cel dan, v istem času pa je sicer na liniji narejena že cela serija običajnih motornih pokrovov M3.

Zelena prihodnost je soodvisna od ljudske dostopnosti

Vse lepo in prav, a dejstvo je, da se drag razvoj odraža tudi v končni ceni, od slednje pa bo seveda močno odvisen koeficient rasti avtomobilske zelene prihodnosti in tega se morajo zavedati tudi premium proizvajalci.