PDF Basket
Îngrijorările globale privind impactul negativ al emisiilor de gaze cu efect de seră asupra mediului și a sănătății au stat la baza unor acțiuni concertate. De exemplu, Comisia Europeană a stabilit limite stricte privind emisiile generate de industrie și transporturi și investește în cercetări privind energia nepoluantă.
Cu toate acestea, este larg acceptată ideea că motoarele cu combustibili fosili vor continua să fie utilizate până când soluțiile alternative (cum ar fi autoturismele electrice) vor fi accesibile ca preț la scară extinsă. „Chiar și atunci când asemenea alternative vor fi larg disponibile, va mai fi nevoie de motoare cu ardere internă”, afirmă coordonatorul proiectului LASIG-TWIN, Nicolaie Pavel de la Institutul Național pentru Fizica Laserilor, Plasmei și Radiațiilor (INFLPR) din România.
Investigarea aprinderii cu laser
Obiectivul proiectului finanțat de UE LASIG-TWIN a fost de a investiga tehnici mai eficiente de aprindere a carburanților în motoarele cu ardere internă de tipul celor utilizate la autoturisme. De la începutul secolului al XX-lea, pentru aprindere se folosește bujia electrică. Echipa de proiect a vrut să afle dacă unele sisteme de aprindere alternative, precum aprinderea cu laser, ar putea spori eficiența motoarelor cu ardere internă.
„Am vrut să înțelegem mai bine avantajele posibile ale aprinderii cu laser”, explică Pavel. „În acest scop, am creat o rețea între INFLPR și laboratorul acestuia de electronică cuantică a solidului și patru alte institute renumite din Franța, Germania și Regatul Unit. S-a pus permanent un accent-cheie pe formare și pe partajarea experiențelor de învățare în domeniul aprinderii cu laser.”
În cadrul rețelei s-au investigat și s-au testat tehnici variate. Printre acestea s-au numărat metode de ambalare și îmbinarea de materiale optice și metalice pentru a construi bujii cu laser. S-au organizat vizite la instituții partenere pentru a partaja informațiile și a efectua experimente comune.
„Aceste vizite au fost adesea urmate de ateliere, la care au participat universități, institute de cercetare și companii private”, a adăugat Pavel. „În felul acesta am reușit să creștem interesul partenerilor industriali față de aprinderea cu laser și să obținem o recunoaștere mai largă.”
S-au organizat două școli de vară pentru studenți și tineri cercetători în domeniul aprinderii cu laser, cursurile fiind predate de către profesori universitari și cercetători cu experiență din cadrul proiectului. Evenimentele internaționale, precum Conferința privind aprinderea cu laser, desfășurată la București în 2017, au contribuit și ele la popularizarea proiectului.
Ardere eficientă din punct de vedere energetic
Cooperarea și formarea la nivelul întregii țări au dus la reușita elaborării unui prototip de bujie cu laser. Rezultatele au fost publicate într-o lucrare foarte consultată din jurnalul Optical Engineering. În 2018, inovația a fost testată într-un motor de autoturism cu injecție de benzină multipunct.
„Noutatea acestor teste a fost că motorul a funcționat cu amestecuri economice de aer și benzină (concentrația de aer în raport cu carburantul fiind mai mare decât de obicei)”, a remarcat Pavel. Acest lucru înseamnă că este mai puțin poluant carburantul. „De asemenea, am reușit să demonstrăm că aprinderea cu laser a amestecurilor aer-carburant economice de acest tip poate spori efectiv performanțele motorului în comparație cu aprinderea cu ajutorul bujiei electrice.”
Rezultatele ar putea duce și la elaborarea unui sistem compact de aprindere cu laser pentru motoarele pe benzină staționare, cum sunt cele din fabrici și centrale electrice. Ar rezulta astfel o ardere eficientă din punct de vedere energetic, cu emisii reduse. De asemenea, există speranțe că aprinderea cu laser ar putea fi folosită la motoare care funcționează cu amestecuri ultraeconomice de hidrogen și aer la presiune ridicată.
Pavel este încrezător că aprinderea cu laser își va găsi utilizarea în aplicații specifice, precum sistemele de propulsie pentru transporturile spațiale viitoare, sau în exploatarea motoarelor cu piston cu gaze naturale. În același timp, interesul față de această aplicație cu laser depinde de adoptarea sa de către producătorii de autoturisme, dispuși să investească resursele materiale și de cercetare necesare.
„De remarcat că sistemele de aprindere cu laser se vor ieftini doar dacă pot fi implementate la scară largă”, a afirmat Pavel. „În plus, sunt necesare teste suplimentare pentru a garanta posibilitatea acestor dispozitive de a concura cu bujia electrică simplă și necostisitoare.”