Vozidla na stlačený vzduch

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 30. ledna 2015; kontroly vyžadují 16 úprav .

Vozidla na stlačený vzduch jsou poháněna vzduchovými motory , které využívají vzduch, jako je stlačený vzduch uložený ve válcích. Takový pohon se nazývá pneumatický . Místo smíchání paliva se vzduchem a jeho spalování v motoru a následného přenosu energie na písty z horkých expandujících plynů se ve vozidlech se stlačeným vzduchem přenáší energie na písty ze stlačeného vzduchu.

Systémy pohonu vozidel na stlačený vzduch mohou být také součástí hybridních systémů , tedy systémů, které zahrnují také elektrické baterie a palivové nádrže pro jejich dobíjení.

Technologie

Motory

Typické motory na stlačený vzduch (vzduchové motory) používají jeden nebo více pístů . Pneumatické motory jsou v zásadě svým provedením velmi podobné hydromotorům . V některých případech je vhodné pro zvýšení výkonu ohřát vzduch nebo motor. To platí zejména za předpokladu, že vzduch expandující ve vzduchových motorech je ochlazován.

Válce

Tlakové lahve pro skladování stlačeného vzduchu musí být navrženy v souladu s bezpečnostními normami pro tlakové nádoby. Příkladem takové normy je ISO 11439 [1] .

Válce mohou být vyrobeny z následujících materiálů:

Materiály na bázi plastu jsou lehčí než kovové, ale obecně jsou dražší. Kovové lahve vydrží velký počet nakládacích a vykládacích cyklů, ale musí být pravidelně kontrolovány na korozi.

Jedna z firem používá lahve určené pro tlak 30 MPa [2] .

Lahve popsaných vozidel musí být plněny na speciálních čerpacích stanicích s potřebným vybavením. Náklady na řízení takových vzdušných dopravních prostředků, jak se obvykle očekává, by měly být asi 0,75 EUR na 100 km s plným naplněním lahví na "balónové stanici" - asi USD[ upřesnit ] 3.

Stlačený vzduch

Stlačený vzduch má nízkou hustotu energie. Při tlaku 300 barů může hustota energie dosáhnout cca 0,1 MJ /litr (s přihlédnutím k možnosti ohřevu vzduchu), což je srovnatelné s kapacitou elektrochemických olověných baterií . S vybíjením baterií však napětí na jejich výstupech klesá relativně málo; u vozidel na chemické palivo je zajištěn konstantní výkon od prvního do posledního litru tohoto paliva. Současně se spotřebou vzduchu snižuje tlak na výstupu z válců. Plyn v potápěčské lahvi může být stlačen až na 1000 barů (100 MPa), ale nyní jsou takové lahve drahé a mají malý objem.

Automobil běžné velikosti a tvaru spotřebuje na 1 km trati na hnací hřídeli cca 0,6-1,0 MJ [3] , i když zlepšení tvaru může vést ke snížení tohoto čísla.

Emise odpadů

Stejně jako jiné nespalovací technologie se i použití vozidel na stlačený vzduch může zbavit silničních emisí výfukovým potrubím a přesunout je do centralizovaných elektráren , což usnadňuje proces likvidace těchto emisí. Do stlačeného vzduchu takových vozidel je však nutné přidávat maziva, aby se snížily třecí síly a snížilo opotřebení pneumatického zařízení. Tato maziva mohou také následně znečišťovat životní prostředí.

Výhody a nevýhody

Vozidla na stlačený vzduch jsou v mnoha ohledech srovnatelná s vozidly poháněnými bateriemi , ale mají následující potenciální výhody :

Nedostatky

Možná vylepšení

Ve vozidlech se stlačeným vzduchem probíhají různé termodynamické procesy , jako je chlazení během expanze a ohřev během stlačování vzduchu. Protože v praxi nelze použít ideální teoretické postupy, zákonitě dochází ke ztrátám energie a zlepšování se může ubírat cestou jejich snižování. Jedním ze směrů může být použití velkých výměníků tepla, které umožňují na jedné straně efektivněji ohřívat vzduchový motor a na druhé straně ochlazovat prostor pro cestující. Zároveň lze teplo získané stlačováním vzduchu využít k ohřevu kapalných (vodních) systémů a využít později.

Jeden výrobce oznámil vývoj vzduchového motoru s 90% účinností [8] .

Historie

Na počátku 19. století bylo používání stlačeného vzduchu jako pohonu pro různé systémy velmi rozšířené a začalo mizet až s pokrokem v masovém využívání elektřiny [10] . Předtím byl pneumatický pohon začleněn do různých zařízení - od pneumatických zvonků, pneumatické pošty , pneumatických zbraní až po pneumatickou dráhu navrženou v roce 1827 .

V roce 1861 v Alexandrovských závodech v Petrohradě postavil S. I. Baranovskij lokomotivu na pneumatický pohon , která se nazývala Baranovský aerodynamický tunel [11] . Lokomotiva sloužila na Nikolajevské dráze až do léta 1862 .

Stlačený vzduch se od 19. století používá k pohonu lokomotiv v těžebním průmyslu . Navíc v některých městech, jako je Paříž , se k pohonu tramvají používal stlačený vzduch, poháněný centrální celoměstskou pneumatickou distribuční sítí. Dříve se v torpédových motorech používal stlačený vzduch , který je poháněl vpřed.

Při stavbě St. Gotthardské dráhy v letech 18721882 byly při stavbě Gotthardského železničního tunelu použity pneumatické lokomotivy .

V roce 1903 londýnská společnost Liquefied Air Company ( anglicky:  Liquid Air Company ) stavěla vozidla na stlačený a kapalný vzduch. Hlavními problémy těchto vozidel, stejně jako u vozidel na stlačený vzduch obecně, byly (jsou) nedostatečný točivý moment vzduchových motorů a vysoká cena stlačeného vzduchu [12]

Nedávno[ kdy? ] Několik společností začalo vyvíjet vozidla na stlačený vzduch , ačkoli žádná nebyla uvolněna pro širokou veřejnost ani nezávisle testována.

V roce 1997 uzavřela mexická vláda dohodu s evropskou společností MDI , která představila prototyp Taxi Zero Pollution s, o postupném nahrazení flotily taxi v Mexico City (jedno z nejvíce znečištěných megaměst na světě) „leteckou“ dopravou. . [13]

Doprava stlačeného vzduchu

Pneumatická kola

Tři studenti jsou strojní inženýři ze státní univerzity v San Jose ; Daniel Mekis, Dennis Schaaf a Andrew Mirovich navrhli a postavili kolo , které jezdí na stlačený vzduch. Celkové náklady na prototyp byly asi 1 000 $. Nejvyšší rychlost byla zaznamenána v květnu 2009 a byla 23 mph. (37 km/h) [14]

Motocykly

Motocykl na stlačený vzduch vyrobil Edwin Yi Yuan. Model je založen na Suzuki GP100, kde Angelo Di Pietro použil technologii stlačeného vzduchu [15] . Také model od australského designéra Deana Bensteada založený na Yamaha WR250R [16]

Mopedy

V rámci televizního pořadu Planeta mechaniků Jem Stansfield a Dick Strawbridge proměnili obyčejný skútr na moped na stlačený vzduch . [17] [18] .

Auta

Výzkumem a výrobou prototypů takových vozidel se zabývá několik společností s plánem uvést je na trh v roce 2016.

Autobusy

Motor Development Internationalvyrábí vozidla MultiCATs, která lze použít jako autobusy nebo nákladní automobily .

Viz také