Автомобильный транспорт мира (стр. 3 из 6)

Развитие технологий приведет не только к созданию экономичного силового агрегата, но и позволит автомобилистам воспользоваться дополнительными услугами. Они смогут по дешевому ночному тарифу заряжать аккумуляторные батареи, просто подключив их к стационарным источникам электрического тока в доме или офисе. Кроме того, такая система восполнения энергии позволит уменьшить объем выброса парниковых газов миллионами транспортных средств. Сегодня для получения энергии на электростанциях сжигается уголь или газ, но уже в ближайшем будущем для ее генерации можно будет использовать экологически чистые источники, такие как ветер и солнце. Возможно также создание генерирующих систем, в которых двуокись углерода будет накапливаться в подземных хранилищах.

Для того чтобы оценить, насколько перспективны гибридные автомобили, следует оглянуться в прошлое. Вот уже более 100 лет машины приводит в движение двигатель внутреннего сгорания, потребляющий бензин или дизельное топливо. Еще в начале прошлого века появилась идея объединить двигатель внутреннего сгорания и электромотор в единый силовой агрегат, но с ростом мощности первого она была благополучно забыта, тем более что топливо было дешевым и доступным. После энергетического кризиса 70-х гг. XX в. стало ясно, что увеличение экономичности автомобиля предполагает изменение его габаритов, веса и динамики. Спустя некоторое время размеры машин и, соответственно, двигателей стали расти, и лишь стабильное повышение цен на бензин в последние годы заставило американцев задуматься об экономичности их транспортных средств.

Современные гибриды оборудованы электронной системой управления, задающей оптимальный режим работы двигателя внутреннего сгорания и электромотора. Именно благодаря данной системе достигаются высокая экономичность, хорошая динамика и большой запас хода при низком уровне вредных выбросов газа в атмосферу. При малом объеме двигателя внутреннего сгорания высоких динамических характеристик автомобиля можно достичь за счет электромотора, который включается в работу в режиме ускорения или при возрастании нагрузок.

4. Новые автомобильные материалы.

Двигатель, холостой ход, трансмиссия и аксессуары современного автомобиля поглощают семь восьмых его топливной энергии. До колес доходит лишь одна восьмая. Из этого количества половина нагревает шины и дорогу или греет воздух, отталкиваемый машиной. Лишь последние шесть процентов ускоряют автомобиль (а затем нагревают тормоза, когда вы останавливаетесь). А поскольку примерно 95 процентов разгоняемой массы - это автомобиль, а не водитель, менее 1 процента топливной энергии, в конечном счете, передвигает водителя. Не впечатляет, если учесть, что это - плод 120-летних инженерных усилий.

К счастью, три четверти потребности автомобиля в движущей энергии обусловлены его весом, и каждая единица энергии, сэкономленная на колесах, экономит еще семь единиц, которые нам не надо терять на пути к колесам. Таким образом, производство автомобилей радикально меньшего веса позволяет экономить огромное количество топлива.

Меньший вес прежде означал такие дорогостоящие материалы, как алюминий и магний. Теперь сверхлегкая сталь может в два раза повысить эффективность автомобиля без дополнительных затрат или снижения безопасности. При умной конструкции даже обычная сталь может давать удивительные результаты. Созданный молодой немецкой фирмой дизельный родстер на 2+2 места весом 450-470 кг (http://www.loremo.com) сочетает предельную скорость 160-220 километров в час (100-137 миль в час) с экономией топлива от 1,5 до 2,7 литра на 100 километров (87-157 миль на американский галлон) и будет продаваться в 2009 году за 11-15 тысяч евро.

Современные полимерные композиты еще прочнее и легче. Они могут вдвое уменьшить вес автомобиля и расход топлива и все же повысить безопасность, поскольку композиционные материалы из углепластика могут поглощать при столкновении в 12 раз больше энергии на килограмм, чем сталь. Такие материалы могут сделать автомобили большими (комфортабельными и защищенными), но не тяжелыми (вредными и неэффективными), сберегая не только нефть, но и жизнь. Новый технологический процесс может даже сделать стоимость углепластикового автомобиля такой же, как и у его стальной версии. Это обусловлено тем, что его более дорогостоящие материалы компенсируются более простой технологией изготовления и меньшей двигательной системой.

Например, спроектированный в 2000 году джип, оснащенный самой популярной гибридно-электрической системой, вдвое повышающей эффективность, мог перевозить пять взрослых в комфорте и до двух кубометров груза, буксировать полтонны с качеством 44 процента, ускоряться от 0 до 100 километров в час за 7,2 секунды, быть безопаснее, чем стальной джип, даже при столкновении с ним, и все же использовать менее трети обычного количества бензина, расходуя около 3,56 литра на 100 км, или 67 миль на американский галлон.

При объеме производства 50 000 автомобилей в год его розничная цена была бы на 2510 долларов (в ценах 2000 года) выше, чем у равноценного современного стального джипа, но лишь потому, что он гибридно-электрический, а не сверхлегкий. Сэкономленный бензин окупил бы эти вложения за два года при американских ценах на топлива или за год при ценах на топливо в Европейском союзе или Японии. Производство таких автомобилей использовало бы гораздо меньше помещений и на две пятых меньше капитала, чем самый скромный сегодняшний завод, благодаря меньшей в 80 раз механической обработке и ликвидации кузовного цеха и окрасочного цеха - двух самых трудных и дорогостоящих этапов изготовления автомобиля.

5. Альтернативное топливо для автомобилей

Многие уже эксплуатируемые автомобили могут сжигать передовые виды биологического топлива - скажем, 15 процентов бензина и 85 процентов этанола, в идеале - целлюлозного этанола, изготовленного с помощью новых процессов из таких древесных растений, как просо или отходы сельскохозяйственных культур. Сверхлегкий гибридный автомобиль, сжигающий такое топливо "Е85", может сократить потребление нефтепродуктов еще на три четверти, всего до 7 процентов от нынешнего уровня. Бразилия уже ликвидировала свой нефтяной импорт - на две пятых благодаря тростниковому этанолу, который теперь конкурирует без субсидий. Три четверти новых бразильских автомобилей могут сжигать любое горючие от чистого этанола до чистого бензина, хотя весь бензин в стране - это, по меньшей мере, на 20 процентов этанол. Швеция планирует к 2020 году стать независимой от нефти - главным образом, за счет этанола, производимого из лесных отходов, и требования к 60 процентам своих заправочных станций с наибольшим объемом продаж предложить потребителям возобновляемое топливо к 2009 году.

В долгосрочной перспективе вполне можно добиться того, чтобы сверхлегкие гибридные автомобили с тройной эффективностью использовали в качестве горючего сжатый водород и превращали его в электричество в топливном элементе. Тяжелому, неэффективному автомобилю понадобился бы чрезмерно громоздкий бак и большой, дорогостоящий топливный элемент. Но сверхлегкой аэродинамической машине было бы нужно на две трети меньше движущей энергии и меньшие по размеру баки. И всего 3 процента совокупного объема производства потребовалось бы для того, чтобы сделать топливный элемент размером в три раза меньше экономически эффективным - таким образом, он мог бы стать экономически эффективным на много лет раньше. Такие автомобили при парковке (на которую приходится 96 процентов времени) могли бы даже превращаться в прибыльные электростанции на колесах, поставляя в систему электроэнергию, когда и где она наиболее ценна. На месте стоянки могла бы находиться труба для закачки водорода в машину и провода для отвода электроэнергии. Во времена пикового спроса на энергию можно включать топливный элемент, и автомобиль может работать как электростанция, пополняя счет владельца.

Между тем, добавление батарей к обычным гибридным автомобилям, если оно будет экономически эффективным, может заменить топливо, используемое сейчас для поездок на короткие и, возможно, средние расстояния.

6. Колесница перемен.

Сегодня промышленность готова начать новую революцию: перевод автотранспорта с нефти на водород.

6.1 ВОДОРОДНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ:

1.В топливных элементах преобразование химической энергии водорода в электроэнергию не сопровождается вредными выбросами. Поэтому электромобили не загрязняют окружающую среду. В сочетании с компактными системами рулевого управления, торможения и газа технология топливных элементов позволяет инженерам отделить шасси от просторного кузова (возможно, сменного).

2.Появление автомобилей на водородных топливных элементах изменит энергетику и улучшит состояние окружающей среды без ущерба для личной мобильности людей.

3.Замкнутый круг: для широкого распространения ТЭ-автомобилей потребуется легкодоступный водород. Но необходимую для этого инфраструктуру трудно создать, пока на дорогах не появится достаточного количества таких авто.

В настоящее время сложилась очень благоприятная обстановка для больших перемен. Во-первых, двигатели внутреннего сгорания на углеводородном топливе при всем совершенстве, надежности и экономичности практически достигли предела возможностей. Несмотря на неуклонное совершенствование конструкции, коэффициент полезного действия (КПД), т. е. эффективность преобразования содержащейся в топливе энергии в работу вращения колес, у сегодняшних автомобилей с двигателями внутреннего сгорания не превышает 20-25%. Автопромышленность США добилась существенного снижения концентрации вредных веществ в выхлопных газах по сравнению с 1960 г.: на 99% по углеводородам, на 96% по окиси углерода (CO) и на 95% по окислам азота. Тем не менее выбросы углекислого газа (CO2) вызывают серьезные опасения, так как могут привести к изменению климата на всей Земле.