Сжатый воздух как топливо
Перейти к содержимому

Сжатый воздух как топливо

  • автор:

Сжатый воздух вместо топлива?

Сжатый воздух вместо топлива?

В качестве энергоносителя сжатый воздух используется очень давно. Его начали использовать еще раньше, чем придумали первый ДВС. Поэтому да, сжатый воздух может быть использован в качестве энергоносителя для транспортных средств.

Более того, он уже используется. На многих взрывоопасных объектах, где электротранспорт не разрешен, не то что ДВС, пневмотранспорт является единственным средством передвижения.

У пневматических транспортных средств есть много преимуществ. Они самые экологичные, выработка сжатого воздуха выходит дешевле, чем электричество, а при серьезной аварии не произойдет взрыва — бак с сжатым воздухом просто расколется.

Так почему же до сих пор нет повального увлечения таким транспортом и не налажен его массовый выпуск? Есть несколько причин:

  • На сжатом воздухе далеко не уедешь — максимум 200 км хода.
  • Сжатый воздух не дает так много энергии, как это делает бензин. А потому автомобили не могут развить высокую скорость.
  • Еще нет разработок для гражданских авто, способных занять нишу на массовом рынке.

Но это все с оговоркой пока. С каждым днем внимание инвесторов и изобретателей всего мира все больше обращается на возобновляемые источники энергии. И недалек тот день, когда мы будем иметь автомобили на сжатом воздухе или на электричестве, а энергия сама по себе станет почти бесплатной. В таком случае человечество сможет сделать качественный скачок в развитии.

Воздух как топливо для авто. Где ездят такие машины?

В автомобилях двигатели могут быть разного типа. Самые частые это двигатели внутреннего сгорания . Менее распространены электромобили . Еще менее распространены автомобили на паровых двигателях . В середине 20 века были попытки внедрить атомобили – машины на атомной энергии . Самый доступные ресурсы для двигателей, теоретически, это вода и воздух. Если вода есть не везде, то воздухом точно везде можно заправить автомобиль. Но существуют ли машины на таких двигателях?

Первые пневматические автомобили появились задолго до эры бензиновых автомобилей. Один из первых патентов на пневматический автомобиль был выдан в Англии в 1799. В 19 и 20 веках на пневматических двигателях работали автомобили, трамваи, локомотивы.

В двигателе на воздушной основе именно воздух выступает движущей силой. Сжатый воздух из баллона двигает поршни, через другие устройства передавая энергию на колеса машины. По сравнению с бензиновыми ДВС пневмодвигатели имеют преимущества и недостатки.

Первое очевидное преимущество это экологичность. Пневмодвигатель не выбрасывает вредные вещества, как их выбрасывает ДВС. Незначительные выбросы могут быть лишь на выработке электроэнергии для зарядки баллона воздухом. Пневмоавтомобили весят примерно на 20% меньше авто на ДВС, это меньше изнашивает дороги и делает производство таких машин выгоднее производства машин на ДВС. Баллоны заряжаются быстрее батарей электромобилей и выдерживают больше циклов зарядки. После выработки ресурса утилизация баллона из кевлара, металла, алюминия, углепластика не так затрата и опасна для природы, как утилизация батареи электродвигателя. Расход воздуха из баллона дешевле расхода бензина на ДВС. Воздух это возобновляемый ресурс, такие двигатели не приводят к истощению недр. Комфорт и безопасность пневмоавтомобилей не ниже таких же показателей обычных машин. Такие двигатели из-за меньшего количества узлов по сравнению с ДВС более надежны.

К недостаткам таких машин относятся невысокая мощность (до 75 л.с.) и невысокая скорость. Мировой рекорд скорости современных пневмоавтомобилей составил 129 км/ч. Время зарядки баллона составляет от нескольких минут до нескольких часов. Дальность хода на одной заправке воздухом 200 км.

В итоге пневмоавтомобили идеально подходят для передвижения в пределах города. Недорогие, обычно небольших габаритов, дешевые в обслуживании машины уже ездят по дорогам разных стран. Такси Мехико – одного из городов с самым грязным воздухом – на воздушных моторах машин Taxi Zero Pollution. Кроме них, используются и электромобили. В Австралии все транспортные средства в городском парке Мельбурна используют пневмомоторы. Французские аэропорты применяют пневмоавтомобили для доставки пассажиров до ближайших гостиниц. Уже сейчас подобные автомобили используются на предприятиях и складах, работающих с легковоспламеняющимися материалами. Индийская компания Tata представила автомобиль OneCAT. Его баллоны объемом 200 литров заправляются за 4 часа, топливный бак заправляется воздухом за 3 минуты, вес машины 350 кг, скорость машины 50 км/ч, вместимость 4 человека и запас хода 200 км при цене машины 5 тысяч долларов.

К 2017 произведено более 5,6 тысяч авто Tata Nano по цене 1,3 тысячи долларов.

Автомобиль Tata MiniCAT (с двигателем компании MDI): трехместный однорядный автомобиль. Запас хода – 200 км. Скорость – до 110 км/ч. Стоимость – до 4000 $.Начато строительство заводов по производству или отверточной сборке пневмоавтомобилей в Мексике, Испании, Южно-Африканской республике и Австралии.

Концепт-кар Cadillac Aera от General Motors в 2010 победил в дизайнерском конкурсе в рамках автосалона в Лос-Анджелесе наравне с автомобилем Smart, оставив позади 7 конкурентов, включая Mercedes-Benz, Honda, Nissan, Toyota и Maybach. Cadillac Aera способен проехать 1,6 тысяч км, вмещает 4 человек. Основные части кузова и интерьера состоят из единой решетки из современного сплава.

Дешевый при покупке и в обслуживании автомобиль, для преодоления расстояний которым требуется минимальная инфраструктура в виде заправочных станций – это желание многих потребителей. Сейчас в производстве пневмодвигателей и автомобилей на их основе некая пауза в работе компаний Tata и DMI. Хочется верить, что это пауза временная и у машин на воздушном двигателе есть будущее для массового использования. Кроме автомобилей, сейчас воздушные двигатели применяют некоторые мотоциклы (скорость до 140 км/ч) и мопеды. Вообще, любой ДВС можно переделать в пневмодвигатель, работающий от сжатого воздуха. Для этого нужно заменить распредвал клапанного механизма и подсоединить баллоны со сжатым воздухом.

На видео энтузиаст переделал ВАЗ в машину с воздушным двигателем.

Воздух вместо бензина

В 2000 году СМИ пророчили, что в начале 2002 года начнется массовое производство автомобилей, использующих воздух вместо топлива.

Поводом для такого смелого заявления послужила презентация автомобиля e. Volution на выставке Auto Africa Expo-2000, которая состоялась в Йоханнесбурге. Изумленной общественности сообщили, что e. Volution может без дозаправки проехать около 200 километров, развивая при этом скорость до 130 км/час. Или же в течение 10 часов со средней скоростью 80 км/час. Было заявлено, что стоимость такой поездки обойдется владельцу e. Volution в 30 центов.

При этом весит машина всего 700 кг, а двигатель – 35 кг. Революционную новинку представила французская фирма Motor Development International, которая тут же объявила о намерении начать серийный выпуск автомобилей, оборудованных двигателем на сжатом воздухе. Изобретателем двигателя является французский инженер-моторостроитель Гай Негр, известный как разработчик пусковых устройств для болидов «Формулы 1» и авиационных двигателей. Негр заявил, что ему удалось создать двигатель, работающий исключительно на сжатом воздухе без каких бы то ни было примесей традиционного топлива. Свое детище француз назвал Zero Pollution, что означает нулевой выброс вредных веществ в атмосферу.

Девизом Zero Pollution стало «Простой, экономичный и чистый». То есть упор был сделан на его безопасность и безвредность для экологии. Принцип работы двигателя, по словам изобретателя, в том, что «воздух засасывается в малый цилиндр и сжимается поршнем до уровня давления в 20 бар. При этом он разогревается до 400 градусов Цельсия. Затем горячий воздух выталкивается в сферическую камеру. В «камеру сгорания» под давлением подается и холодный сжатый воздух из баллонов, он сразу же нагревается, расширяется, давление резко возрастает, поршень большого цилиндра возвращается и передает рабочее усилие на коленчатый вал. Можно сказать, что «воздушный» двигатель работает так же, как и обычный двигатель внутреннего сгорания, но только никакого сгорания здесь нет.

Представители Zero Pollution заявили, что для заправки «воздухомобиля» достаточно наполнить воздушные резервуары, расположенные под днищем автомобиля, что занимает около четырех часов. В будущем планируется построить «воздухозаправочные» станции, способные наполнить 300-литровые баллоны всего за 3 минуты.

Предполагалось, что продажи «воздухомобилей» начнутся в Южной Африке по цене около $10 тысяч. Также говорилось о строительстве пяти фабрик в Мексике и Испании и трех – в Австралии. Лицензию на производство автомобиля, как уверяют изобретатели, уже получили больше дюжины стран, а южноафриканская компания получила заказ на производство 3000 автомобилей. Но после этих громких заявлений о «воздухомобиле» почему‑то забыли.

В этом документе одна столичная компания предлагает чиновникам «ознакомиться с предложением автомобильной фирмы MDI (Франция) о производстве в Москве абсолютно экологически чистых и экономичных автомобилей». Встретилось и предложение В. А. Конощенко, который сообщает об изобретенном им автомобиле, работающем на сжатом воздухе, прилагая описание устройства. Также попалось на глаза изобретение Раиса Шаймухаметова – «Садоход», который «приводится в движение от сжатого воздуха: под капотом небольшой двигатель и серийный компрессор. Воздух вращает автономно друг от друга два блока (слева и справа) эксцентрических роторов (поршней). Роторы в блоке через ходовые колеса соединены гусеничной цепью». В итоге сложилось двоякое впечатление: с одной стороны, не до конца понятная история с французским «воздухомобилем», а с другой – куда более четкое ощущение, что «воздушный» транспорт давно используется, и в особенности почему‑то в России. И притом с позапрошлого века. Есть данные о том, что спроектированная самоучкой И. Ф. Александровским 33-метровая подводная лодка с двигателем, работающим на сжатом воздухе, летом 1865 года была спущена на воду, успешно прошла ряд испытаний и только после этого затонула.

Воздух в качестве топлива

Ещё в 2000 году после выставки Auto Africa Expo2000, состоявшейся в Йоханнесбурге, многие СМИ предрекали в 2003 году начало производства автомобилей, использующих вместо топлива сжатый воздух. Поводом для такого заявления послужила презентация французской фирмой MDI (Motor Development International) автомобиля под названием e.Volution. Его прототипы производятся во Франции, однако начало серийного производства (в ЮАР) сейчас перенесено на конец 2003 года.

e.Volution может без дозаправки проехать около 200 километров, развивая при этом скорость до 130 км/час. Или же ехать в течение 10 часов со средней скоростью 80 км/час. Было заявлено, что стоимость такой поездки обойдётся владельцу e.Volution в 30 центов. При этом весит машина всего 700 кг, а двигатель — 35 кг. Заявленная мощность двигателя 37 киловатт.

Изобретателем двигателя является французский инженер-моторостроитель Гай Нeгре (Guy Negre), известный как разработчик пусковых устройств для болидов «Формулы 1» и авиационных двигателей. Своё детище, разработка которого началась в конце 80-х, а первый прототип которого был создан в 1993 году, он назвал Zero Pollution (нулевой выброс вредных веществ в атмосферу). В серию предполагается запустить 4-ю модификацию двигателя — EV4. Двигатель работает исключительно на сжатом воздухе, без каких бы то ни было примесей традиционного топлива. Что делает его выхлоп экологически чистым.

В принципе работа этого двигателя напоминает работу двигателя внутреннего сгорания, где сжатый воздух используется для перемещения поршней. Но здесь сгорания нет — секрет в способе эффективного конвертирования энергии, запасённой в сжатом воздухе, хранящемся в баллонах под давлением до 300 бар.

Для эффективного сжижения воздуха в газовой отрасли используется многоступенчатая технология. Так и в двигателе — давление воздуха тоже уменьшается ступенчато, а для компенсирования эффекта охлаждения и нагревания сжатого воздуха используется теплообменник. «Обратное» сжатие воздуха во вспомогательном накопителе (и его разогрев) обеспечивается в режиме «торможения двигателем». Для повторной заправки можно воспользоваться бортовым компрессором, что занимает около четырёх часов. Впрочем, в будущем планируется построить «воздухозаправочные» станции, способные наполнить 300-литровые баллоны всего за 3 минуты.

Предполагалось, что продажи «воздухомобилей» начнутся в Южной Африке по цене около $10 тысяч. Также говорилось о строительстве пяти фабрик в Мексике и Испании и трёх — в Австралии. Лицензию на производство автомобиля якобы уже получили больше дюжины стран, а южноафриканская компания вроде бы получила заказ на производство 3000 автомобилей вместо запланированной экспериментальной партии в 500 штук.

Но после громких заявлений и всеобщего ликования что-то произошло. Внезапно всё стихло и о «воздухомобиле» почти забыли. Существует версия, что к этому приложили руки автогиганты. Эту версию отчасти подтверждает Deutsche Welle: «Авторемонтные предприятия и нефтяные концерны единодушно считают автомобиль с воздушным двигателем «недоработанным». Впрочем, это можно списать на их предвзятость. Однако и многие независимые эксперты настроены скорее скептически, тем более что ряд крупных автомобилестроительных концернов — например «Фольксваген», — уже в 70-х и 80-х годах вели исследования в этом направлении, но затем свернули их «ввиду полной бесперспективности«.

Однако ждать осталось недолго. Вероятно, уже в этом году мы точно узнаем, что же это такое — революция в автомобилестроении или «дутая» сенсация.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *