Jak vzduchové auto funguje

Mohly by letecké vozy takové ceny plynu zapamatovat? - Viz obrázky vozidel na alternativní paliva. Tetra Images / Getty Images

Benzín je již palivem minulosti. Zdá se, že se vám to takto nezdá, když se naplníte na cestě do práce, ale ropa použitá k jeho výrobě se postupně vyčerpává. Znečišťuje také vzduch, který je čím dál nezdravější dýchat, a lidé již nechtějí platit vysoké ceny, které za něj ropné společnosti účtují. Výrobci automobilů to všechno znají a strávili spoustu času a peněz hledáním a vývojem paliva budoucnosti.

Hledání pokračuje, ale co bude toto palivo budoucnosti? Připravená paliva, jako je ropa, je stále obtížnější najít a výrobci automobilů se obracejí k zelenějším zdrojům energie, jako jsou baterie. Tyto baterie mohou být nabity energií a umístěny do automobilu, kde lze tuto energii uvolnit. Jak se zdá tento nápad, někteří výrobci si myslí, že vzduch se může stát ještě lepším zdrojem energie.

Vzduch? Na první pohled se zdá, že myšlenka na provoz automobilu ve vzduchu je až příliš dobrá na to, aby to byla pravda. Pokud můžeme použít vzduch jako palivo, proč přemýšlet o použití něčeho jiného? Vzduch je všude kolem nás. Vzduch nikdy nedojde. Vzduch je neznečišťující. Nejlepší ze všech, vzduch je zdarma.

-Bohužel vzduch jako takový nelze použít jako palivo. Za prvé, energie musí být v něm uložena stlačením vzduchu pomocí mechanického vzduchového kompresoru. Po uvolnění stlačeného vzduchu se expanduje. Tento expandující vzduch lze použít například k pohonu pístů pohánějících motor. Myšlenka využití stlačeného vzduchu k pohonu vozidla není nová: První prototypy vzduchem poháněného vozidla sahají až do poloviny 19. století^tis století, ještě před vynálezem spalovacího motoru.

Alespoň jeden výrobce si myslí, že je připraven prodat letecká auta americké veřejnosti. Pokud vše půjde dobře, mohla by být tato auta ve Spojených státech k dispozici relativně brzy [zdroj: Sullivan]. Na několika následujících stránkách se podíváme na tuto technologii, důvody, proč ji budete chtít použít - a několik důvodů,.

MDI AirPod One a jeho motor na stlačený vzduch v sídle MDI poblíž Nice ve Francii. Lionel Cirroneau / AP Foto

-Fyzikální zákony diktují, že nekontaminované plyny zaplní jakýkoli daný prostor. Nejjednodušší způsob, jak to vidět v akci, je nafouknout balón. Elastická kůže balónu drží vzduch pevně uvnitř, ale ve chvíli, kdy pomocí špendlíku vytvoříte díru na povrchu balónu, vzduch se rozpíná směrem ven s takovou energií, že balón exploduje. Stlačování plynu do malého prostoru je způsob, jak ukládat energii. Když se plyn znovu rozpíná, je tato energie uvolněna pro práci. To je základní princip, který způsobuje, že se vzduchový vůz pohybuje.- -

První vzduchová auta budou mít zabudované vzduchové kompresory. Po svižné jízdě budete moci vzít auto domů, dát jej do garáže a zapojit kompresor. Kompresor použije vzduch z celého automobilu k doplnění nádrže na stlačený vzduch. Toto je bohužel poměrně pomalý způsob doplňování paliva a úplné doplnění paliva bude pravděpodobně trvat až dvě hodiny. Pokud se myšlenka na vzduchový vůz zachytí, stanou se na běžných čerpacích stanicích k dispozici čerpací stanice, kde lze nádrž mnohem rychleji doplňovat již stlačeným vzduchem. Naplnění nádrže u čerpadla bude pravděpodobně trvat asi tři minuty [zdroj: Cornell].

První letecké vozy budou téměř jistě používat kompresní vzduchový motor (CAE) vyvinutý francouzskou společností Motor Development International (MDI). Letecká auta používající tento motor budou mít nádrže, které budou pravděpodobně držet asi 3 200 kubických stop (90,6 kilolitrů) stlačeného vzduchu. Akcelerátor vozidla ve své nádrži ovládá ventil, který umožňuje uvolňování vzduchu do potrubí a poté do motoru, kde tlak expanze vzduchu tlačí na písty a otáčí klikovým hřídelem. Tím se vytvoří dostatečný výkon pro rychlosti asi 56 kilometrů za hodinu. Když vzduchový vůz překoná tuto rychlost, motor nastoupí, aby mohl pracovat se vzduchovým kompresorem v automobilu, takže může za běhu stlačit více vzduchu a poskytnout motoru zvláštní sílu. Vzduch se také zahřívá, když narazí na motor, čímž se zvyšuje jeho objem, aby se auto mohlo pohybovat rychleji [zdroj: Cornell].

Guy Negre MDI předvádí prototyp AirPod One v lednu 2009. Lionel Cirroneau / AP Photo

Jednou z hlavních výhod využití stlačeného vzduchu k pohonu motoru automobilu je to, že čistě stlačený vzduch nevyprodukuje na koncovém potrubí žádné znečištění. Přesněji řečeno, automobily na stlačený vzduch, které pravděpodobně uvidíme v blízké budoucnosti, neznečišťují vůbec, dokud nedosáhnou rychlostí přesahujících 35 mil za hodinu. To je, když se vnitřní vzduchový kompresor automobilu nakopne, aby se dosáhlo vyšší rychlosti. Motor, který provozuje tento vzduchový kompresor, bude vyžadovat palivo, které způsobí malé množství znečištění vzduchu. Některá paliva (můžete použít ekologická biopaliva nebo fosilní paliva) budou také použita k ohřevu vzduchu, jak se vynoří z nádrže. Nejnovější motory se stlačeným vzduchem také nabízejí řidičům možnost používat fosilní paliva nebo biopaliva k zahřívání vzduchu při vstupu do motoru. Tato technologie však představuje výrazné zlepšení oproti automobilům poháněným spalovacími motory, které při jakékoli rychlosti produkují značné množství znečištění.

Letecká auta jsou také navržena tak, aby byla lehčí než běžná auta. Hliníková konstrukce těchto vozidel udrží jejich hmotnost pod 2 000 liber (907 kilogramů), což je zásadní pro zvýšení spotřeby těchto vozidel a pomůže jim jet rychleji po delší dobu.

Další výhodou leteckých automobilů je, že palivo by mělo být pozoruhodně levné, což je v této éře cen těkavých plynů důležitá úvaha. Některé odhady říkají, že auta dostanou ekvivalent 106 kilometrů na galon, ačkoli stlačený vzduch pravděpodobně nebude galonem prodáván. Smysluplnější odhad je, že to může trvat jen $ 2 elektřina naplnit nádrž na stlačený vzduch, ačkoli budete také potřebovat benzín k pohonu elektrického motoru, který stlačuje vzduch během jízdy [zdroj: Cornell].

Samotná vozidla budou také relativně levná. Společnost Zero Pollution Motors, která plánuje uvolnění prvních leteckých automobilů ve Spojených státech a odhaduje cenu nálepky přibližně 17 800 $, což by tyto automobily učinilo cenově dostupnými pro americké americké nákupce [zdroj: Max].

-

Stalo by se vám to při letecké havárii? Clive Streeter / Getty Images

-Zatímco vzduchový vůz neprodukuje žádné znečištění běžící na již stlačeném vzduchu ve své nádrži, znečištění je přesto produkováno, když je vzduch stlačen, a to jak během pohybu vozidla, tak i během doplňování paliva. Jak jsme již zmínili dříve, vzduchový kompresor ve vozidle bude pravděpodobně běžet na benzín a tento plyn bude po spálení způsobovat znečištění.

Vzduchový kompresor u čerpací stanice bude pravděpodobně poháněn elektřinou. Výroba této elektřiny může nebo nemusí znečišťovat, v závislosti na tom, jak se tato elektřina vyrábí. Například uhelná elektřina by mohla způsobit značné množství znečištění. Čistší zdroje elektřiny, jako je jaderná energie nebo vodní energie, povedou k mnohem menšímu znečištění. Podle webové stránky Gas 2.0 by letecký vůz ve Spojených státech vytvořil asi 0,176 liber emisí oxidu uhličitého na kilometr na základě průměrné směsi zdrojů elektrické energie během doplňování paliva. Pro srovnání, Toyota Prius Hybrid, která kombinuje bateriový elektromotor s motorem s vnitřním spalováním, generuje asi 0,34 liber oxidu uhličitého na kilometr. Takže, zatímco vzduchový vůz není zcela bez znečištění, stále představuje zlepšení oproti jednomu z nejpopulárnějších hybridních automobilů na trhu [zdroj: Nuccitelli].

Vzdálenost by se také mohla stát nevýhodou v závislosti na vašich cestovních návycích. Vzdálenost, kterou může vzduchový vůz ujet bez doplňování paliva, je rozhodující, protože jen velmi málo čerpacích stanic bude mít nejprve k dispozici čerpadla stlačeného vzduchu. Pokud plánujete používat svůj letecký vůz pouze pro krátké dojíždění - vzdálenosti menší než 100 mil - bude v pořádku. Avšak jedna až dvě hodiny čekání na vestavěný vzduchový kompresor automobilu na stlačení nádrže plné vzduchu by se mohla stát problémem při běžkách. Cílem společnosti Zero Pollution Motors - americké skupiny MDI a společnosti, která pravděpodobně vyrobí první vzduchový vůz pro americký trh - je mít k dispozici auto, které bude brzy schopné cestovat mezi 800 a 1 000 mil na jednu nádrž vzduchu plus 8 galonů plyn [zdroj: Cornell]. Počáteční prototypy však urazily vzdálenosti blíže k 120 mil - dost dobré pro každodenní dojíždění, ale ne dostačující pro delší cesty [zdroj: Motavalli].

Co se stane, když letecký vůz utrpí při nehodě poškození? Konec konců, nádrže na stlačený vzduch mohou být nebezpečné. Aby se toto nebezpečí snížilo, jsou vzduchové nádrže vyrobeny z uhlíkových vláken a jsou navrženy tak, aby při nárazu praskaly, spíše než aby se rozbily. Tato trhlina by umožnila, aby "palivo" neškodně uniklo do okolního vzduchu. Výrobci se obávali, že vzduch unikající z jednoho konce nádrže může vyvolat raketový efekt a pohánět auto proudem vzduchu. Ventil na palivových nádržích automobilů je umístěn na boku, aby se tento účinek minimalizoval.

Navzdory těmto opatřením existují určité obavy, že lehká konstrukce leteckých automobilů by jim mohla ztížit splnění přísných amerických bezpečnostních požadavků a že by to mohlo bránit příchodu leteckých automobilů na americký trh. Do popředí se dostaly i další faktory a my se o nich budeme učit dál.

Pohled uvnitř prototypu AirPod One. Lionel Cirroneau / AP Foto

Indická Tata Mo-tors pravděpodobně v příštích několika letech vytvoří první vzduchový vůz na trhu. Letecký vůz Tata Motors bude také používat motor CAE. Přestože Tata v srpnu 2008 oznámila, že není zcela připravena zavést své letecké automobily pro hromadnou výrobu, společnost Zero Pollution Motors stále plánuje vyrábět podobné vozidlo ve Spojených státech. Společně známé jako FlowAIR, budou tato auta stát asi 17 800 $. Společnost se sídlem v New Paltz, New York, říká, že v polovině roku 2009 začne s rezervací na dodávky vozidel v roce 2010. Společnost plánuje v prvním roce výroby uvést na trh 10 000 leteckých automobilů [zdroj: Max]. MDI také nedávno představilo joystickem poháněný AirPod, nejnovější přírůstek do jeho arzenálu leteckých automobilů. Přestože AirPod generuje nejvyšší rychlost pouze 43 km / h, je také extrémně lehký a generuje nulové emise.

Hlavní výrobci automobilů se zájmem sledují trh se vzduchovými vozidly. Pokud se první modely dostanou k zákazníkům, pravděpodobně si vyvinou vlastní modely leteckých aut. V současné době několik menších společností plánuje uvést na trh letecká auta po vozidlech založených na MDI. Tyto zahrnují: 

• K'Airmobiles -- Francouzská společnost K'Air Energy postavila prototypy pneumatického a lehkého silničního vozidla poháněného vzduchem na základě kompresního motoru K'air [zdroj: -K'air]
• Air Car Factories SA -- Tato španělská společnost má v současné době ve vývoji motor s pneumatickým pohonem. Majitel společnosti je v současné době zapojen do sporu s bývalým zaměstnavatelem MDI o práva na technologii [zdroj: MDI].

Zpočátku budou vozy MDI jediným leteckým vozidlem na trhu. MDI však údajně licencoval tuto technologii výrobcům v desítce různých zemí, takže letecká auta by měla být brzy k dispozici po celém světě.

Související články

• Kvíz motoru auta
• Jak fungují hybridní auta
• Jak elektrická auta fungují
• Jak funguje ekonomika vodíku
• Jak fungují automobilové motory
• Jak dieselové motory fungují
• Jak fungují dvoudobé motory
• Jak fungují klimatizace
• Mohlo by auto jezdit na stlačený vzduch?
• Proč benzín nespaluje čistě?
• Kolik benzínu spotřebují Spojené státy za jeden rok?

Další skvělé odkazy

• Letecké automobilové závody (International Development Motor)
• Tata Motors
• Motory s nulovým znečištěním

Prameny

• Chapa, Jorge. "MDI stlačený vzduch." Inhabitat.com. 1. června 2007. (přístup k 30. 9. 2008) http://www.inhabitat.com/2007/06/01/tata-motors-air-car/
• Cornell, Clayton B. „Letecký vůz, který byste mohli vidět v roce 2009: Hybrid stlačeného vzduchu 106 MPG ZPM.“ Gas2.org. 15. července 2008. (9. 8. 2008) http://gas2.org/2008/07/15/an-air-car-you-could-see-in-2009-zpms-106-mpg-compressed- hybridní vzduch /
• Gizmag.com. "Francouzský auto běží na technologii stlačeného vzduchu." 2. prosince 2004. (9. 3. 2008) http://www.gizmag.com/go/3523
• Jones, Benjamin. "Letecký vůz o velikosti 106 mpg za pouhých 18 000 $ přichází v roce 2010." Ecomodder.com. 26. srpna 2008 (28. 8. 2008) http://ecomodder.com/blog/2008/08/26/106mpg-air-car-18000-coming-2010
• Maxi, Joshe. "Stlačený vzduch přichází s rokem 2010 Breeze." New York Daily News. 24. března 2008. (9/30/2008) http://www.nydailynews.com/services/autos/2008/03/24/2008-03-24_compressed_air_car_coming_with_2010_bree.html
• Motavalli, Jim. "Vzduchové auto fouká zpět do obrázku." NYTimes.com. 10. září 2008 (30. 9. 2008)
• http://wheels.blogs.nytimes.com/2008/09/10/the-air-car-blows-back-into-the-picture
• Nuccitelli, Dana. "Air Cars vs. Electric Car vs Hybrids - Které jsou zelenější?" Gas2.org. 11. září 2008 (30. 9. 2008) http://gas2.org/2008/09/11/air-cars-vs-electric-cars-vs-hybrids-which-are-greener
• Sullivan, Matt. "Auto poháněné vzduchem přichází do USA v letech 2009 až 2010 za méně než 18 000 dolarů, mohlo by dojít k zásahu 1000 kilometrů." Populární mechanika. 22. února 2008. (9/28/2008) http://www.popularmechanics.com/automotive/new_cars/4251491.html