To zdarza się co roku. Dni stają się coraz dłuższe. Kosiarki zaczynają ryczeć o świcie. A potem nieuchronnie rosną ceny na stacjach benzynowych.
Pamiętacie rok 2008? Średnie ceny krajowe osiągnęły najwyższy poziom 4 dolarów za galon. Nie tylko tankowałeś; najpierw sprawdziłeś saldo swojego konta bankowego. Kalkulowałaś w myślach, czy zrezygnować z wyjścia do sklepu.
Ten ból jest jeszcze świeży. Szykują się kolejne podwyżki. Dlatego szukamy alternatyw. Nie takie, które pojawią się kiedyś w przyszłości, ale te, które można kupić lub wykorzystać już teraz.
Oto 10 najpopularniejszych paliw alternatywnych, które są już na drogach. Zacznijmy od ostatniego miejsca.
10: Wodór
Wodór wydaje się oczywistą odpowiedzią. Jest to najobficiej występujący pierwiastek we Wszechświecie. Spala się czysto. Jedynym produktem spalin jest para wodna.
Ale napełnienie nim zbiornika jest trudnym zadaniem.
Nie można go po prostu zatankować na zwykłej stacji benzynowej. Infrastruktura jest niezwykle uboga. Tak rzadkie, że większość kierowców nigdy nie zobaczy stacji benzynowej w zasięgu ręki.
Technologia istnieje. Pojazdy napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi (FCEV) istnieją naprawdę. Zapewniają przebiegi porównywalne z samochodami benzynowymi. Napełnianie zajmuje minuty, a nie godziny.
Jednak wskaźniki adopcji pozostają niszowe. Dlaczego? Cena. Budowa stacji kosztuje miliony dolarów. Produkcja zielonego wodoru wymaga ogromnych ilości energii.
To obiecująca technologia, która utknęła w błędnym kole. Potrzebujemy stacji do sprzedaży samochodów. Potrzebujemy samochodów, aby uzasadnić budowę stacji.
Dopóki ten cykl nie zostanie przerwany, wodór pozostaje w laboratoriach lub garażach pasjonatów. Nie jest przeznaczony na rynek masowy. Na razie.
„Wodór zapewnia czystą emisję i szybkie tankowanie, ale brakuje mu infrastruktury umożliwiającej powszechne zastosowanie”.
Jeśli więc szukasz rozwiązania „pod klucz” dla swoich bieżących dojazdów, zapomnij o tym. Kontynuuj korzystanie ze zwykłych stacji benzynowych. Lub poczekaj, aż infrastruktura dogoni technologię.
Tymczasem reszta listy oferuje opcje, z których faktycznie możesz skorzystać. Opcje, których zrozumienie nie wymaga dyplomu inżyniera chemicznego.
Następny w kolejce: etanol. A raczej jego brak. Ale o tym później.
Zapomnij o Hindenburgu. Obraz gigantycznego sterowca pochłoniętego płomieniami jest zakorzeniony w naszej zbiorowej świadomości, ale nie ma nic wspólnego z powrotem wodoru do świata motoryzacji. Współczesne wykorzystanie wodoru jest rzeczywiście zaskakująco bezpieczne. I nie patrzymy na jedną ścieżkę rozwoju. Istnieją dwa różne sposoby umieszczania wodoru pod maską: pojazdy napędzane ogniwami paliwowymi (FCEV) i pojazdy z wodorowym silnikiem spalinowym (H2ICE).
Jak działają samochody napędzane ogniwami paliwowymi
Wodór nie spala się w samochodzie napędzanym ogniwami paliwowymi. Reaguje. Wodór jest wprowadzany do stosu ogniw paliwowych, gdzie łączy się z tlenem z powietrza. Ta reakcja chemiczna wytwarza energię elektryczną. Energia ta następnie zasila silniki elektryczne, które obracają koła.
To nie jest system zasilany wyłącznie baterią. Nie ładujesz akumulatora z gniazdka ściennego. Generujesz energię w drodze. Jedyną emisją z rury wydechowej jest para wodna. Czysta H2O. Nic więcej.
Honda przetestowała tę technologię w modelu FCX Clarity. Firma wynajmowała te samochody kierowcom w południowej Kalifornii, uzyskując rzeczywiste dane na temat działania technologii w codziennym użytkowaniu. Wydajność jest wysoka, ponieważ nie spala się paliwa w celu wytworzenia ciepła, a następnie nie próbuje się przekształcić tego ciepła w ruch. Bezpośrednio wytwarzasz energię elektryczną.
Alternatywa dla spalania
Wtedy jest inny sposób. Część inżynierów zdecydowała się pozostać przy zwykłym silniku spalinowym, ale zastąpić benzynę wodorem. Brzmi to jak przepis na katastrofę, ale wodór nie tak się spala. Jest wysoce łatwopalny i pali się czyściej niż tradycyjne węglowodory.
Wynik? Znów para wodna. Brak dwutlenku węgla. Brak cząstek stałych.
BMW w pełni wykorzystało tę technologię w modelu Hydrogen 7. Był to eksperymentalny samochód z limitowanej edycji, wynajmowany wybranym osobom w Niemczech i Stanach Zjednoczonych. Testy wykazały wiele. W niektórych przypadkach samochód faktycznie oczyścił otaczające go powietrze. Proces spalania wodoru może zredukować część zanieczyszczeń emitowanych przez silniki benzynowe, zamieniając tradycyjny układ wydechowy w zaskakująco wydajny filtr powietrza.
Problem z infrastrukturą
Skoro ta technologia jest taka czysta, to dlaczego nie jest wszędzie? Ta sama stara historia. Infrastruktura.
Stacji tankowania wodoru praktycznie nie ma. Ich budowa wymaga specjalistycznego sprzętu, protokołów bezpieczeństwa i ogromnych inwestycji kapitałowych. Stacje benzynowe są wszędzie. Na parkingach pojawiają się stacje ładowania pojazdów elektrycznych. W przypadku stacji tankowania wodoru sprawa wygląda inaczej: aby je znaleźć, trzeba udać się do konkretnych węzłów. To ograniczenie sprawia, że samochody napędzane wodorem pozostają w niszy, ograniczając je w dużej mierze do takich stanów jak Kalifornia i Hawaje, gdzie rządy dotują budowę infrastruktury.
Ale wodór nie jest jedynym paliwem alternatywnym, które zabiega o Twoją uwagę. Przechodzimy do najpopularniejszego źródła energii we współczesnym samochodzie.
9: Elektryczność
Samochody elektryczne nie pojawiły się znikąd w 2010 roku. Pierwsze samochody faktycznie działały na energię elektryczną. Po prostu zniknęły, bo nie opracowano jeszcze odpowiedniej technologii. Dziś samochody elektryczne są wreszcie praktyczne. Główny problem? Baterie.
Przenoszenie ciężkiego metalowego pudła z prędkością autostradową szybko zużywa energię. Wczesne samochody elektryczne miały straszny zasięg, a ładowanie trwało wiecznie. Pojawiają się akumulatory litowo-jonowe. Znasz je ze swoich telefonów lub laptopów. Ładują się szybciej. Trzymają większy ładunek. I są lżejsze.
Producenci samochodów wykorzystują tę technologię do tworzenia prawdziwych samochodów. Tesla Roadster wykorzystuje takie akumulatory do przyspieszania na poziomie supersamochodu. Ale nie wszyscy są jeszcze gotowi całkowicie przejść na prąd.
Pojazdy elektryczne o zwiększonym zasięgu (EREV)
Niektóre samochody wypełniają tę lukę. Weź Chevroleta Volta. Wykorzystuje akumulator litowo-jonowy w połączeniu z silnikiem spalinowym. W ten sposób powstaje pojazd elektryczny o zwiększonym zasięgu.
Oto jak to działa. Podłączasz samochód do standardowego gniazdka. Bateria rozładowuje się podczas ruchu. Kiedy ładunek spadnie, włącza się generator benzynowy. Nie napędza bezpośrednio kół. Wytwarza energię elektryczną, która ładuje akumulatory. Samochód nadal się porusza. Nie martw się o rezerwę mocy. Tylko generator zapasowy pod maską.
To hybrydowe podejście umożliwia kierowcom gromadzenie mil na dojazdach do pracy wyłącznie na napędzie elektrycznym, przy jednoczesnym zachowaniu rezerwy benzyny na dłuższe podróże.
8: Biodiesel
Możesz pomyśleć, że to, co jest dobre dla Twojego trawienia, jest również dobre dla Twojego silnika. To jest błędne. Unikanie smażonych potraw pomaga Twoim tętnicom, ale wlewanie nieprzetworzonego oleju spożywczego do zbiornika paliwa to szybki sposób na zniszczenie układu paliwowego. Jednakże istnieje kompromis. Nazywa się to biodieslem.
Biodiesel jest paliwem odnawialnym wytwarzanym z tłuszczów i olejów. Jeśli prowadzisz samochód z silnikiem Diesla, technicznie rzecz biorąc, masz sprzęt do jego używania. Ale proszę, nie zaczynaj odcedzać ostatniej porcji oleju samorodkowego McDonald’s bezpośrednio do zbiornika. Bloki silnika nie dbają o Twoje konto bankowe, jeśli paliwo nie jest odpowiednio traktowane.
Surowy olej musi przejść reakcję chemiczną. Zwykle obejmuje to metanol i katalizator. Rezultatem jest czystsze paliwo.
Czy możesz to zrobić sam?
Niektórzy entuzjaści tak robią. Zbierają zużyty olej kuchenny z lokalnych zakładów spożywczych i poddają go recyklingowi w domu. To jest tanie. To przyjazne dla środowiska. To także niebezpieczne.
Jeśli proces chemiczny się nie powiedzie, konsekwencje będą nieprzyjemne. Możesz uszkodzić wtryskiwacze paliwa. Możesz uszkodzić przewody paliwowe. Możesz nawet rozpalić ogień w garażu. W reakcji bierze udział metanol, który jest toksyczny. Niewłaściwa obsługa może spowodować poważne obrażenia.
Znajdź mentora przed zakupem konwertera i rozpoczęciem procesu. Ucz się od kogoś, kto zrobił to dobrze. Nie eksperymentuj ze swoim jedynym codziennym sterownikiem.
Kompromisy
Jeśli zostanie wykonane prawidłowo, rezultaty są tego warte. Biodiesel jest tańszy niż olej napędowy. Emituje mniej cząstek stałych. Jest to bardziej przyjazna dla środowiska alternatywa. Jest też dziwna funkcja. Twój samochód może pachnieć smażonymi ziemniakami. To nowość, która szybko się nudzi, ale jest realna.
Tylko upewnij się, że Twój samochód sobie z tym poradzi. Starsze silniki wysokoprężne mogą wymagać wymiany uszczelek. Nowoczesne silniki zwykle nie sprawiają problemów. Ale ryzyko niepowodzenia przy samodzielnym wykonaniu jest realne. Jeśli nie możesz sobie pozwolić na utratę silnika, trzymaj się mieszanek kupowanych w sklepie.
7: Etanol
Zapach jest pierwszym kompromisem podczas napełniania samochodu zużytym olejem roślinnym. Jeśli chcesz ocalić planetę, ale jednocześnie zachować zmysł węchu, być może warto przyjrzeć się innym opcjom. Twój samochód pochłania nie tylko tłuszcz. Potrafi także „trawić” warzywa.
Wzrost popularności etanolu
Etanol jest wszędzie. Prawdopodobnie spotkałeś się już z nim w letniej mieszance paliwowej na stacjach benzynowych. Jest to alkohol otrzymywany z biomasy. Nie pij tego. Nie jest przeznaczony do spożycia przez ludzi.
W Stanach Zjednoczonych głównym surowcem do produkcji etanolu jest kukurydza. W Brazylii używa się trzciny cukrowej. To jest produkt wewnętrzny. To jest jego główna zaleta. Zmniejsza zależność od importowanej ropy. Jest odnawialny. Tak przynajmniej twierdzą zwolennicy tego rodzaju paliwa.
Większość nowoczesnych producentów samochodów oferuje pojazdy na elastyczne paliwa. Silniki te są zaprojektowane do pracy w szerokim zakresie stężeń alkoholu. Mogą pracować zarówno na zwykłej benzynie, jak i na E85. Jest to mieszanina składająca się z 85% etanolu i 15% benzyny. Różnica w cenie może być znacząca. Nie ma jednak różnicy w energochłonności. Dostaniesz mniej mpg. Ale koszt za milę może pozostać niższy.
Ukryte koszty paliwa kukurydzianego
Są też wady. I całkiem poważne.
Produkcja etanolu wymaga ogromnych ilości energii. Musimy uprawiać kukurydzę. Usuń to. Dostarczać. Ponownie wprowadzać do obiegu. Zysk energii netto jest przedmiotem dyskusji. Niektóre badania sugerują, że jest to ledwo pozytywne. Inni twierdzą, że jest to nieistotne.
Następnie mamy debatę na temat żywności kontra paliwa. Rolnicy postępują racjonalnie. Jeśli produkcja etanolu jest bardziej opłacalna niż uprawa roślin spożywczych, zmieniają się. Podaż spada. Ceny rosną. To prosta ekonomia. Rywalizujesz z własnym obiadem o pełny bak paliwa.
Mimo to infrastruktura się rozwija. Znalezienie stacji benzynowej z E85 jest łatwiejsze niż dziesięć lat temu. Są korzyści. Mniejszy ślad węglowy niż czysta benzyna. Emisje są czystsze. Nie jest to idealne rozwiązanie. Ale to już o krok od ropy naftowej.
Skroplony gaz ziemny
6: Skroplony gaz ziemny
Potrzymajmy się jeszcze trochę przy kuchennej metaforze, bo kolejne alternatywne paliwo znalezione w Twoim garażu (a raczej w zbiorniku naczepy) jest równie powszechne w kulinarnym świecie. Pomińmy jednak etanol i biodiesel. Wykonane są z produktów jadalnych. A to? To jest to, na co przysięgają najlepsi szefowie kuchni smażący w wysokiej temperaturze: gaz ziemny.
Gaz ziemny to paliwo kopalne uwięzione pomiędzy warstwami podziemnych skał. Prowadzimy poszukiwania w ten sam sposób, w jaki wiercimy ropę naftową, ale tutaj, w Stanach Zjednoczonych, rezerwy są ogromne. Spala się czyściej niż benzyna czy olej napędowy, co jest jego główną zaletą. Substancją przepływającą rurami do pieca lub podgrzewacza wody jest gaz ziemny pod niskim ciśnieniem. Pozostaje gazowy. Po zapaleniu uwalnia stosunkowo niewielką ilość energii. Idealny do gotowania zupy. Nieprzydatne do przenoszenia 40-tonowej ciężarówki.
Ale jest jedna sztuczka. Ochłodź ten gaz, a zamieni się on w ciecz.
Nagle masz skroplony gaz ziemny (LNG). Gęstość energii gwałtownie wzrasta. Spalając LNG uzyskujesz kolosalne uwolnienie mocy. Nie chodzi już tylko o podgrzanie zupy. Jest to przemieszczanie się metali ciężkich na duże odległości. To jest jego nisza. Ciężarówki klasy ciężkiej. Transport logistyczny na duże odległości. Miejsca, w których olej napędowy staje się drogi lub podlega ścisłym regulacjom.
Przejście z gazu w ciecz
Fizyka jest tutaj prosta, ale niezwykle ważna dla każdego, kto śledzi wydajność floty. Gaz ziemny pod niskim ciśnieniem zajmuje dużą objętość, ale ma niską energochłonność. Skroplony gaz ziemny pakuje tę objętość na ułamek przestrzeni, zapewniając znacznie wyższy uzysk energii z galona.
To nie jest teoria. Jest już na drogach.
„Skroplony gaz ziemny może zasilać duży sprzęt, taki jak ciężarówka”.
Floty przechodzą na CNG, ponieważ ekonomika zaczyna mieć sens, zwłaszcza w obliczu zaostrzenia norm emisji. Ciężarówki zasilane CNG zapewniają większy zasięg w zimne dni niż ich akumulatorowo-elektryczne odpowiedniki i uzupełniają paliwo szybciej, niż są w stanie naładować. Infrastruktura z pewnością jest uboga. Nie na każdym rogu znajdziesz dystrybutor CNG. Jednak na głównych autostradach międzystanowych sieć się rozrasta.
To nie jest panaceum. Zbiorniki kriogeniczne są ciężkie i drogie. Stacje benzynowe wymagają dużych inwestycji kapitałowych. Jednak dla przewoźników operujących na stabilnych trasach o dużym przebiegu LNG staje się realną alternatywą dla oleju napędowego. Jest czyściej. Jest gęstszy. I w najbliższym czasie nigdzie się nie wybiera.
5: Gaz płynny
3: Gaz płynny (LPG)
Jeśli kiedykolwiek rozpalałeś grilla na swoim podwórku, znasz już LPG. Najczęściej nazywamy go propanem. Z technicznego punktu widzenia propan jest głównym składnikiem skroplonego gazu ziemnego. Paliwo zawiera także inne węglowodory. Ciśnienie odgrywa tutaj kluczową rolę. Gaz utrzymuje się pod ciśnieniem, aby pozostał w stanie ciekłym. Płyn zajmuje mniej miejsca. Dzięki temu jest gęstszy. A gęste paliwo jest dobre dla silników.
Zasadniczo jest taki sam jak LNG, ale zawiera cięższe cząsteczki.
Samochody zasilane LPG wymagają specjalnego wyposażenia. Sama wymiana wtryskiwaczy nie wystarczy. Układ wtryskowy i stopień sprężania muszą odpowiadać właściwościom paliwa. Spala się czysto i równomiernie.
Poziom przyjęcia różni się znacznie w zależności od regionu. W USA rzadko można spotkać sedana zasilanego LPG. Ale spójrz na Holandię. Tam LPG stanowi około 10% rynku paliw samochodowych. Inne kraje również zaczęły wdrażać tę technologię. W naszym kraju nie jest to opcja powszechna. Ale to działa.
4: Sprężony gaz ziemny (CNG)
Gaz ziemny jest powszechnie dostępny. To jest jego główna zaleta. Wydobywamy go bezpośrednio z ziemi. Ale to gaz. Aby przechowywać go w pojemniku, należy go skompresować.
Cały proces opiera się na prostej fizyce. Zbliżamy cząsteczki do siebie.
Pojazdy zasilane CNG korzystają z silników spalinowych. Niektóre z nich to zmodyfikowane silniki benzynowe. Inne budowane są od podstaw specjalnie na metan. Cylindry wykonane są z grubej stali lub włókna węglowego. Utrzymują gaz pod ciśnieniem około 3000-3600 psi. To jest wysokie ciśnienie krwi. Niebezpieczny w przypadku nieprawidłowego obchodzenia się z nim.
Główną wadą jest rezerwa mocy. Samochód zasilany CNG zazwyczaj zużywa mniej mil na galon w porównaniu z podobnym samochodem benzynowym. Energochłonność jest niższa. Musisz częściej tankować. Ale koszty paliwa pozostają niskie. Floty miejskie to uwielbiają. Korzystają z niego autobusy. Korzystają z niego śmieciarki.
Nieczęsto widuje się kabriolety na CNG. Cylindry zajmują dużo miejsca w bagażniku. Jednak w przypadku podróży na duże odległości rachunek ekonomiczny jest uzasadniony.
Wyobraź sobie, że wjeżdżasz na parking i podłączasz samochód do tej samej linii, która zasila kuchenkę gazową. Brzmi jak uosobienie najwyższej wygody, płynnie integrując infrastrukturę domową i transport. W przypadku pojazdów zasilanych sprężonym gazem ziemnym (CNG) nie jest to tylko fantazja. To rzeczywistość logistyczna, która wymaga czegoś więcej niż tylko węża.
CNG to ten sam metan, który ogrzewa Twój dom zimą. Infrastruktura do tego już istnieje w wielu obszarach. Ale w przeciwieństwie do podłączenia samochodu elektrycznego lub tankowania benzyny, tankowanie samochodu CNG w domu wymaga znacznego wyposażenia. Nie wystarczy podłączyć się do linii. Potrzebujesz specjalistycznego agregatu sprężarkowego. Maszyna ta pobiera gaz ziemny pod ciśnieniem atmosferycznym i spręża go do wysokociśnieniowych zbiorników magazynowych. Zbiorniki paliwa samochodu są zaprojektowane tak, aby wytrzymać to ciśnienie i magazynować energię wystarczającą do pokonania znacznych odległości. Ceną tego rozwiązania jest niska gęstość energii. CNG zajmuje znacznie więcej miejsca niż benzyna, wymagając większych i cięższych zbiorników.
Honda wcześnie dostrzegła potencjał tego czystego i taniego paliwa alternatywnego. W 1998 roku wprowadzili Hondę Civic GX. Zasadniczo było to standardowe podwozie i nadwozie Civica przystosowane do zasilania sprężonym gazem ziemnym. Ekonomika projektu była oczywista na papierze. Gaz ziemny pali się czyściej niż benzyna. Jest również znacznie tańszy w przeliczeniu na galon ekwiwalentu. Jeśli koszt instalacji domowej stacji benzynowej mógłby zostać zamortyzowany w ciągu lat oszczędności na paliwie, matematyka przemawia na korzyść kierowców dbających o środowisko.
Luka w infrastrukturze
Jest poważna przeszkoda. Rozwiązanie do uzupełniania w domu rozwiązuje tylko część problemu. Nadal musisz dostarczyć gaz do głównej linii swojego domu. Co ważniejsze, potrzebujesz dostępu do paliwa, jeśli podróżujesz poza siecią lokalną. Na terenie całego kraju nie ma sieci publicznych stacji tankowania CNG. Jeśli na drodze zabraknie Ci sprężonego gazu ziemnego, będziesz w tarapatach. Słaba infrastruktura ogranicza korzystanie z takich pojazdów do lokalnych osób dojeżdżających do pracy, posiadających dedykowane instalacje domowe. Właśnie dlatego Civic GX pozostał samochodem niszowym, a nie głównym zamiennikiem tradycyjnych samochodów.
3: Sprężone powietrze
„Systemy sprężonego powietrza zapewniają zerową emisję spalin z rury wydechowej, ale gęstość energii jest tak niska, że ciągłym towarzyszem staje się obawa o zasięg”.
Koncepcja magazynowania energii w butli ze sprężonym powietrzem nie jest nowa. Jest starsze niż silniki spalinowe. Wczesne samochody parowe wykorzystywały sprężone powietrze do celów pomocniczych. Dziś stanowi to teoretyczną ścieżkę do jazdy bezemisyjnej. Fizyka jest prosta. Ściśnij powietrze. Zachowaj to. Wydech przez turbinę rozprężną lub tłok w celu wytworzenia pracy mechanicznej. Brak spalania. Brak spalin.
Ale termodynamika jest bezlitosna. Powietrze ma niską gęstość energii. Zbiornik sprężonego powietrza zawiera znacznie mniej energii niż akumulator czy zbiornik benzyny. Rezultatem jest ograniczony zasięg. Większość pojazdów na sprężone powietrze ma trudności z przejechaniem kilkudziesięciu mil na pełnym naładowaniu. Tankowanie również wymaga czasu. Nie można po prostu natychmiast pobrać prądu z sieci elektrycznej. Czy potrzebujesz dużych sprężarek, aby szybko napełnić zbiorniki, czy też czekasz na powolne napełnianie?
Technologia ta jest atrakcyjna dla urbanistów zainteresowanych redukcją lokalnego zanieczyszczenia. Zapewnia cichą i czystą transmisję. Jednak energia tracona podczas ściskania i rozszerzania sprawia, że jest on mniej wydajny w porównaniu z akumulatorami elektrycznymi. Na razie pozostaje curiositas (ciekawością). Notatka z historii paliw alternatywnych. Honda Civic GX borykała się z problemami z infrastrukturą.
Powietrze jest wszędzie. Jest w pokoju, w którym teraz siedzisz. Logiczne jest więc pytanie: dlaczego po prostu nie użyjemy tej obfitości do transportu metalowych pudeł na gumowych oponach? Pojazdy na sprężone powietrze oferują dosłowną interpretację tego zagadnienia.
Zasada działania jest prosta, wręcz zwodniczo prosta. W standardowym silniku spalinowym powietrze miesza się z paliwem. Podpalasz mieszankę. Eksplozja popycha tłoki. Powstaje moc. Silnik na sprężone powietrze całkowicie eliminuje etap eksplozji. Zamiast tego opiera się na szybkim rozprężaniu powietrza uwalnianego z rurek wysokociśnieniowych. To rozszerzanie napędza tłoki. Żadnego ognia. Brak benzyny. Po prostu fizyka wykonuje całą ciężką pracę.
Rzeczywistość hybrydowa
W tym miejscu definicja staje się niejasna. Te samochody nie działają wyłącznie na powietrzu otoczenia. To powietrze należy najpierw sprężyć. Pokładowe silniki elektryczne sprężają powietrze do rurek wysokociśnieniowych.
Jednak nazywanie ich samochodami elektrycznymi jest mylące. Pokładowe silniki elektryczne nie przekazują mocy bezpośrednio na koła. Wykonują jedno zadanie: sprężają powietrze. Silniki te są znacznie mniejsze niż silniki trakcyjne w Tesli czy Nissanie Leaf. Nie podłączasz samochodu do prądu, żeby jeździć. Podłączasz go, aby magazynować energię potencjalną w postaci ciśnienia.
Kompromisem jest równowaga między wydajnością a złożonością. Energia potrzebna do sprężenia powietrza jest znacznie mniejsza niż energia zużywana przez silnik elektryczny do bezpośredniego obracania kół. W rezultacie czas ładowania ulega skróceniu. Nie musisz czekać godzinami, aż zbiornik ciśnieniowy całkowicie się napełni. Jest szybciej. Bardziej praktyczny na co dzień.
2: Ciekły azot
Azot zachowuje się inaczej niż sprężone powietrze. Jest mu zimniej. Rozrasta się szybciej. W niektórych prototypach badano zastosowanie ciekłego azotu jako płynu roboczego. Pomysł był prosty. Ciekły azot wrze w temperaturze -196°C. Po odparowaniu rozszerza się około 700 razy.
To rozszerzenie ma potężną moc. Zbyt mocny dla niektórych komponentów. Uszczelki zawiodły. Izolacja stała się koszmarem. Zimno spowodowało kruchość metali nieprzeznaczonych do temperatur kriogenicznych.
Na papierze to zadziałało. W praktyce to się nie udało.
Pokonanie bariery ciekłego azotu
Zasady gry w paliwa alternatywne są już Ci znane. Są naprawdę czyste. Ale są też logistycznym koszmarem. Ciekły azot idealnie pasuje do tego opisu. Podobnie jak wodór, jest wszędzie. Atmosfera jest zasadniczo gigantycznym zbiornikiem azotu. Podobnie jak jego kuzyn, wodór, spalanie lub stosowanie azotu skutkuje znacznie mniejszą emisją substancji toksycznych niż benzyna bezołowiowa. Ale mechanika? Zupełnie inny. Wodór dobrze sprawdza się w ogniwach paliwowych i silnikach spalinowych. Ciekły azot wymaga zupełnie nowego projektu.
Jak to naprawdę działa
Zapomnij o tłokach. Jeśli jeździsz samochodem zasilanym ciekłym azotem, nie masz do czynienia z tradycyjnym silnikiem spalinowym. Jest to rozwiązanie bliższe systemowi sprężonego powietrza. Sekret tkwi w temperaturze. Azot musi pozostać zimny. Ciecz, nie gaz. Gdy uderzy w komorę silnika, sytuacja szybko się zmienia. Nagrzewa się. Rozszerzanie. Ta ekspansja wytwarza energię potrzebną do ruchu.
Silniki benzynowe spalają paliwo, aby popychać tłoki. Silniki na ciekły azot wykorzystują rozprężający się gaz do obracania turbin. To jest czysty cykl. Skuteczne. Dlaczego więc nie wszędzie widzimy takie samochody?
Ten sam stary problem. Infrastruktura. Nie ma sieci ogólnopolskiej. Przy autostradach nie ma stacji benzynowych, które pompują ciekły azot do zbiornika. Bez tego systemu dostarczania technologia pozostaje na półce. To jest czysty pomysł. Utknąłem w miejscu.
1: Węgiel
Ukryty silnik węglowy w Twoim samochodzie elektrycznym
Być może nie spodziewasz się, że sterta czarnej skały będzie ostatnią pozycją na liście paliw alternatywnych. Ale jeśli spojrzysz poza rurę wydechową i podążysz za elektronami, odkryjesz, że węgiel napędza już większość świata motoryzacji. Jest to oczywiście paliwo pośrednie. Nie wrzuca się antracytu do pieca. Jednak w miarę jak pojazdy elektryczne, hybrydy typu plug-in i pojazdy elektryczne o większym zasięgu zaczną pojawiać się na drogach, rola węgla rośnie.
Mechanizm jest prosty, ale trudny. Samochody elektryczne nie wytwarzają własnej energii. Gromadzą to. Energia ta jest magazynowana w akumulatorach litowo-jonowych do czasu podłączenia samochodu do standardowego gniazdka. Gniazdo to pobiera energię z sieci. A w sieci nadal króluje węgiel.
W Stanach Zjednoczonych elektrownie węglowe wytwarzają około 50 procent całej energii elektrycznej. Wykonaj obliczenia. Jeśli ładujesz samochód w Ohio lub Wirginii Zachodniej, zasadniczo jeździsz samochodem napędzanym węglem. Łańcuch jest długi, ale połączenie jest mocne.
„Kiedy prześledzić cały łańcuch produkcji energii, okazuje się, że wiele samochodów elektrycznych to tak naprawdę samochody napędzane węglem”.
Nie musi to oznaczać śmierci dla elektryfikacji. Węgiel ma swoje własne cechy. Zanieczyszcza środowisko. Jednak w przeliczeniu na milę energia elektryczna wytwarzana z węgla jest często tańsza niż benzyna. Ponadto jest paliwem wewnętrznym. W USA to góry. Międzynarodowa polityka naftowa? Nie ma znaczenia, kiedy palisz kamień wydobyty na własnym podwórku.
Jest oczywiście zastrzeżenie. Nie każda sieć jest brązowa. Kierowcy w stanach o silnej energii wodnej lub jądrowej mogą ładować swoje pojazdy elektryczne, nie powodując dodatkowych emisji z elektrowni węglowych. Źródło ma znaczenie. Skład systemu energetycznego determinuje ślad węglowy.
Ironia jest jednak wyraźna. Najczystsze samochody trafiające do dealerów często opierają się na najbrudniejszym źródle paliwa w koszyku energetycznym. To pokazuje, że w energetyce nie ma darmowych obiadów. Po prostu płacisz za to na początku łańcucha.
Aby uzyskać więcej informacji na temat układów hybrydowych, paliw alternatywnych i mechaniki nowoczesnych układów napędowych, kontynuuj eksplorację technicznych głębin Internetu. Królicza nora jest głębsza, niż wielu osobom się wydaje.
