Málokdo si uvědomuje, že se pracuje na vývoji filtrů pevných částic pro elektromobily. Zajímavé je, že se na tom podílí hned několik známých firem, nikoli pouze jedna. Filtry pevných částic pro elektromobily budou fungovat zcela odlišným způsobem než filtry montované do vozidel se spalovacím motorem.

Produkuje elektromobil pevné částice?

Filtry pevných částic se montují do moderních vozů s dieselovými motory (DPF/FAP) a do vozů s benzínovými motory (GPF/GPF FAP). Jejich úkolem je zachycovat a neutralizovat saze a popel vznikající při spalování palivové směsi. Elektromobily neprodukují výfukové plyny. Generují však pevné částice, i když poněkud odlišným způsobem. Inženýři se rozhodli realizovat (utopickou) vizi zcela čisté motorizace. Odtud vzešel nápad vybavit elektromobily filtry pevných částic.

Klíčové slovo: emise mimo spalování (non exhaust emissions)

Elektromobily jsou o několik set kilogramů těžší než jejich spalovací protějšky. Důvodem je trakční baterie s rozvinutým systémem chlazení a vytápění. Čím těžší je auto, tím rychleji se opotřebovávají pneumatiky. Při otěru běhounu pneumatik vznikají pevné částice.

Čím těžší je auto, tím rychleji se opotřebovávají brzdové destičky. Odírání brzdových obložení, která třou o brzdové kotouče (s výjimkou keramických destiček), také způsobuje vznik prachu. Těžké elektromobil potřebuje silnější brzdy (s větší třecí plochou). A při brzdění vzniká více prachu.

Zde malá odbočka, protože inženýři, kteří vytvářejí nová řešení pro automobilový průmysl, „zapomněli“, že elektromobil nejčastěji používá rekuperační brzdění, a proto zřídka využívá kotouče a destičky. Ale moderní automobilový průmysl je plný rozporů.

Pevné částice se také vznášejí ve vzduchu. Elektrické auto budoucnosti má podle předpokladu po sobě uklízet a zároveň čistit vzduch.

Audi „Urban Purifier”

V roce 2020 zahájila společnost Audi ve spolupráci s firmou Mann-Hummel (vyrábějící mimo jiné filtry značky MANN-FILTER) pilotní projekt, jehož výsledkem měl být vývoj filtru pevných částic pro elektromobily. Program počítal se čtyřletým obdobím vývoje a testování.

Jak měl navržený filtr fungovat? Filtr pevných částic pro elektromobily měl být namontován v přední části vozidla. Tento díl měl fungovat jako vysavač. Ventilátor namontovaný za ním (sloužící také ke standardnímu chlazení chladicí kapaliny z baterie a motoru) měl za úkol zesilovat přirozený proud vzduchu vznikající během jízdy. Nasávaný vzduch se filtroval, a to i při zastavení.

Filtry měly zachycovat částice o velikosti do 10 mikrometrů, které jsou škodlivé pro zdraví. Podle konstruktérů by filtr neovlivňoval chod vozu ani jej nijak nezatěžoval. Samotný filtr byl z 15 % vyroben z recyklovaných materiálů a měl se měnit při každé servisní prohlídce vozu.

Podle tvůrců tohoto řešení filtr „nuloval“ emise vozidla, ve kterém byl nainstalován, a také čistil vzduch za další dvě vozidla. Navzdory pozitivním recenzím i testům nebyl filtr dosud uveden do sériové výroby.

Filtry pevných částic pro brzdový prach

Výše zmíněná společnost Mann – Hummel pracovala také na jiném řešení určeném pro automobily se všemi typy pohonů. Jedná se o filtry pevných částic, které se montují na kola a jejichž úkolem je zachycovat prach vznikající při brzdění. Zvažovány byly pasivní filtry (ne spotřebovávající energii, zachycující prach) a aktivní filtry (spotřebovávající energii, nasávající prach, s vyšší účinností).

Filtry byly testovány v elektrických a spalovacích vozech vyráběných společnostmi Audi, Mercedes-Benz (elektrické dodávky) a v elektrických vozech ALBA Group používaných v Singapuru.

Britská společnost The Tyre Collective pracovala na filtrech montovaných za každým kolem elektrických vozů. Tyto filtry využívaly aerodynamiku a elektrostatiku k zachycování a shromažďování prachu z pneumatik, který by pak mohl být zpracován. Tyto filtry byly sice v roce 2020 oceněny (James Dyson Award), ale zatím se také nehovoří o tom, že by se měly dostat do sériové výroby.

Právní kontext, tedy proč to všechno?

Vývoj filtrů brzdových částic přímo souvisí s novými předpisy EU označovanými jako norma Euro 7, které poprvé zahrnují emise nesouvisející se spalováním paliva. V praxi to znamená zavedení limitů emisí pevných částic vznikajících v důsledku opotřebení brzdových destiček a kotoučů, jakož i povinnost jejich měření v rámci schvalovacích postupů.

Ačkoli předpisy nenařizují konkrétní technické řešení, výrobci vozidel a dodavatelé brzdových systémů již dnes hledají způsoby, jak omezit emise prachu, aby splnili budoucí požadavky. Jednou z uvažovaných cest jsou právě systémy zachycování částic přímo u brzdového systému, vedle nových třecích materiálů a konstrukčních změn.