Dlaczego dzisiejszy samochód jest nieefektywny

Oprócz wielu negatywnych aspektów ekologicznych i innych opisywanych w tym serwisie, samochód jest wybitnie nieefektywny ekonomicznie ze względu na niską sprawność silnika spalinowego.

Sam silnik spalinowy osiąga sprawność średnio 30% (od 20 do ok. 40% w najnowocześniejszych rozwiązaniach), co oznacza oznacza że energia zawarta w paliwie jest wykorzystywana w 30%, a co za tym idzie 70% paliwa jest marnowane.
W przypadku samochodu to jednak nie wszystko, ogólna sprawność jest jeszcze mniejsza ze względu na straty tarcia w silniku i w układzie przeniesienia napędu, straty związane z oporami toczenia i oporem powietrza (rosnącym w kwadracie z prędkością), itd., co powoduje, że marnowane jest ponad 90% paliwa! A paliwo nie jest tanie.

Zauważmy dodatkowo, że silnik porusza samochód ważący zazwyczaj 1.000 - 1.500 kg po to tylko, żeby przewieźć jedną osobę, która wraz z bagażem waży przeważnie nie więcej niż 100 kG - dodatkowe marnotrawstwo.
Dochodzi do tego pewne niekorzystne zjawisko: chcąc zwiększyć sprawność silnika powinniśmy dać mu większe obroty, ponieważ jest zwykle największa, gdy w pełni wykorzystujemy jego maksymalny moment obrotowy, ale to zwiększa bezwzględne zużycie paliwa.
Z drugiej strony, dla spokojnej jazdy bez przyspieszania - typowy przypadek jazdy na dłuższym dystansie (z prędkością ok. 70 km/h), gdzie zużycie paliwa się liczy, wystarczy ok. 7 kW mocy, zamiast typowo instalowanej 80-120 kW!

Stąd uzasadnienie dla alternatywnych napędów, np. hybrydowych elektryczno-spalinowych.
Dają one rozdzielenie funkcji przyspieszania i jazdy równomiernej, a w ogóle pojazdy elektryczne mają większą sprawność niż spalinowe, co wynika zarówno z charakterystyki silnika, jak i faktu, że silnik elektryczny napędza bezpośrednio koła i nie pracuje gdy pojazd stoi lub zjeżdża w dół, a przy hamowaniu silnik pracuje jak generator (odzysk ok. połowy energii kinetycznej pojazdu).

Oczywiście, trzeba się zgodzić z argumentem rozpatrywania całego łańcucha energetycznego: wytworzenie energii elektrycznej- magazynowanie-wykorzystanie. Ale nawet wtedy i przy zgrubnych i niekorzystnych ocenach sprawności systemu energetycznego na jakieś 33%, przy sprawności silnika elektrycznego 90% i sprawność silnika spalinowego <25%, otrzymujemy jeszcze przewagę silnika elektrycznego, nie mówiąc o lepszej dynamice, lepszych możliwościach sterowania i zmianie lokalizacji źródeł zanieczyszczeń. W przypadku elektrowni wodnych, wiatrowych (ogólnie: z odnawialnymi źródłami energii) sprawność ich będzie dużo wyższa, a zanieczyszczenia - marginalne.

Brak znaczącego postępu w optymalizacji sprawności silnika spalinowego na przestrzeni kilkudziesięciu lat wynika  w dużej mierze z samej fizyki i nie rokuje przełomu, natomiast widzimy postęp w alternatywnych, kombinowanych i nowych rozwiązaniach, stymulowanych kryzysem energetycznym, ekologią i trzeźwiejszym spojrzeniem ekonomicznym.

LK