Letnia podwyżka cen gazu to sezonowy rytuał. Nikt go nie lubi. Nie mówimy tu o spalonych słońcem rolnikach czy sąsiadach, którzy o zmroku przed świtem uruchamiają hałaśliwą kosiarkę. Mówimy o pompie napełniającej. W 2008 roku średnia cena przekroczyła 4 dolary za galon. Tankowanie oznaczało najpierw sprawdzenie konta bankowego. Wspomnienie tego wciąż powoduje bolesne doznania.
Teraz czekają nas nowe podwyżki cen. Zastanawiasz się nad alternatywami. Istnieją. Wiele z nich jest już prezentowanych w salonach samochodowych. Niektóre pojawią się dopiero za kilka lat. Oto 10 najlepszych dostępnych obecnie paliw alternatywnych.
10: Wodór
Wodór jest wyjątkiem od reguły. Nie jest to paliwo, które w tradycyjny sposób tankuje się do zbiornika. Jest nośnikiem energii. Samochody wykorzystują ogniwa paliwowe do przekształcania wodoru w energię elektryczną. Jedyną emisją jest para wodna.
„Wodór zapewnia zerową emisję z rury wydechowej.”
Infrastruktura do tego jest słabo rozwinięta. Potrzebujesz stacji benzynowej. Większość z nich znajduje się w Kalifornii. Technologia udowodniła swoją wartość. Toyota ma model Mirai. Hyundai ma Nexo. To są prawdziwe samochody. To są realne alternatywy.
Haczyk to koszt. Stacja benzynowa jest droga. Stacji jest niewiele. Ale zbiornik jest mały. Rezerwa mocy jest przyzwoita. To niszowa opcja. Na razie.
Wodór wprawia ludzi w panikę. Wyobrażają sobie Hindenburga. Myślą o pożarze. Ale rzeczywistość jest znacznie mniej dramatyczna. Sam gaz jest właściwie całkiem bezpieczny. I zasila dwa zupełnie różne typy maszyn. Samochód wodorowy można napędzać ogniwem paliwowym. Lub spalić go w silniku spalinowym. Obie opcje istnieją. Obydwa działają. Różnią się jednak radykalnie sposobem generowania ruchu.
Ścieżka przez ogniwo paliwowe
Pojazd napędzany ogniwami paliwowymi (FCV) nie spala wodoru. Poddaje go recyklingowi. Wyobraź sobie akumulator ładowany gazem. Wodór magazynowany jest w zbiorniku. Trafia do stosu ogniw paliwowych. Tam spotyka się z tlenem z powietrza.
Zachodzi reakcja chemiczna. W tej reakcji wytwarza się prąd. Energia elektryczna napędza silniki elektryczne. Otrzymujesz moment obrotowy porównywalny z pojazdem elektrycznym. Ale nie musisz czekać godzinami na ładowanie. Po prostu napełniasz zbiornik.
„Jedynym produktem ubocznym tego procesu jest para wodna.”
To jest czyste. Naprawdę czyste. Brak emisji dwutlenku węgla. Tylko woda. Honda FCX Clarity wykorzystuje tę technologię. Nadal możesz go wypożyczyć w południowej Kalifornii. Jest cichy. To skuteczne. Ale to rzadkie.
Spalanie wodoru
Następnie jest silnik spalinowy. Jest bliżej tego, co znasz. Posiada tłoki. Jest wał korbowy. Brzmi jak zwykły samochód. Ale zamiast benzyny tankujesz wodór.
Najlepszym przykładem jest tu BMW Hydrogen 7. Był to sześciolitrowy silnik V12. Działał zarówno na ciekłym wodorze, jak i na benzynie. BMW wynajęło kilka z tych samochodów wysokim urzędnikom. Niektórzy są w Niemczech. Niektórzy w USA.
Profil emisji w tym przypadku jest interesujący. Nie dostaniesz CO2. Dostajesz parę wodną. Co więcej, niektóre testy wykazały, że BMW Hydrogen 7 faktycznie oczyściło otaczające go powietrze. Temperatura spalin i skład chemiczny usuwały zanieczyszczenia z otaczającego powietrza. To dziwna sztuczka. Ale to działa.
Problem z infrastrukturą
Dlaczego więc nie widzimy ich wszędzie? Tu nie chodzi o samochody. Technologia działa. Chodzi o dystrybutory gazu.
Brak infrastruktury dla wodoru. Nie możesz po prostu zatrzymać się na dowolnej stacji benzynowej. Musisz wyszukać konkretną stację. Większość miast ich nie ma. To jest wąskie gardło. To jest problem „kury i jajka”. Nikt nie buduje stacji, bo ludzie nie mają samochodów. Nikt nie kupuje samochodów, bo nie ma stacji.
W przypadku energii elektrycznej sytuacja jest inna. Używamy go właśnie teraz. Twój telefon z niego korzysta. Twój laptop z niego korzysta. Jest już w twoich ścianach.
9: Elektryczność
Wydaje się, że samochody elektryczne zostały wynalezione wczoraj. W rzeczywistości wszystko jest dużo bardziej nudne. Niektóre z pierwszych samochodów, które pojawiły się na drogach, faktycznie napędzane były silnikami elektrycznymi. Ale one po prostu zniknęły. Przez ponad sto lat pozostawały raczej niszową ciekawostką niż realną opcją codziennego użytku.
Potem przyszedł czas na litowo-jonowy.
Wszystko się zmieniło. Nie mówimy o drobnych ulepszeniach. Ta zmiana przekształciła pojazdy elektryczne z wózków golfowych w poważną formę transportu.
Wąskie gardło w postaci baterii
Dlaczego to trwało tak długo? Tylko. Gęstość energii.
Przenoszenie dwutonowego metalowego pudła z prędkością autostradową wymaga ogromnej ilości energii. W przeszłości akumulatory były ciężkie, niewydajne i wolno się ładowały. Przebyłeś dwadzieścia mil. Następnie podłączyliśmy go do gniazdka i czekaliśmy do rana. Być może dłużej.
Lęk przed zasięgiem nie był terminem marketingowym. To była mechaniczna rzeczywistość.
Litowo-jonowy: punkt krytyczny
Pojawiają się akumulatory litowo-jonowe. Znasz ich. Są w twoim telefonie. Na swoim laptopie. Na Twoim tablecie.
Producenci samochodów zdali sobie sprawę, że ogniwa te są w stanie wytrzymać wysokie prądy wyładowcze. Ładują się szybciej. Zachowują większy ładunek w stosunku do swojej wagi.
Tesla położyła wszystko na tej karcie. Roadster wykorzystał te akumulatory, aby zapewnić wydajność supersamochodu. Przyspiesz od zera do sześćdziesięciu mil na godzinę w ciągu kilku sekund. Wysoka prędkość maksymalna. Napęd w pełni elektryczny.
Ale Tesla nie był jedynym graczem.
Rozwiązanie o rozszerzonym zasięgu
Chevrolet dostrzegł ograniczenia pojazdów w pełni elektrycznych i postanowił trochę oszukać. Częściowo.
Chevy Volt opierał się na czymś więcej niż tylko łączności typu plug-in. Do napędu początkowego wykorzystywał akumulator litowo-jonowy. Gdy tylko ładunek spadł poniżej określonego progu, pokładowy generator benzynowy włączył się.
Nie jest to hybryda w tradycyjnym sensie. Nie jeździsz bezpośrednio na benzynie. Silnik benzynowy wytwarza energię elektryczną. Energia ta ładuje akumulator lub napędza silnik elektryczny.
W ten sposób powstała nowa klasa: pojazdy elektryczne o zwiększonym zasięgu (EREV).
„Akumulatory można ładować, podłączając pojazd do zwykłego gniazdka ściennego, jednak gdy moc baterii zaczyna spadać, pokładowy generator benzynowy włącza się, aby naładować akumulatory i utrzymać pojazd w ruchu.”
Projekt ten rozwiązał problem zasięgu bez konieczności tworzenia krajowej infrastruktury ładowania z dnia na dzień. Łączysz się w domu. Jesteś w drodze. Jeśli skończy się ładunek, zatrzymasz się na dowolnej stacji benzynowej.
To kompromis. Mądry kompromis.
8: Biodiesel
Podczas gdy litowo-jonowy zapewniał ładunek elektryczny, w kręgach rolniczych i wśród tych, którzy niechętnie rezygnują całkowicie z silników spalinowych, popularność zdobywało inne źródło paliwa.
Zalecono Ci przestrzeganie diety. Zmniejsz spożycie tłuszczu. Unikaj smażonych potraw. Twoje serce będzie Ci wdzięczne. Ale twój samochód? Nie bardzo.
Istnieje dziwny wyjątek od tej reguły, jeśli chodzi o paliwo. Jest biodiesel. Wytwarza się go z oleju spożywczego i łoju. Jeśli masz silnik diesla, możesz pomyśleć, że wystarczy wlać do baku trochę zużytego oleju do smażenia i ruszać w drogę. Nie rób tego.
Surowy tłuszcz zatyka filtry. Zatyka wtryskiwacze. Zabija silniki. Aby olej zadziałał, wymaga przemiany chemicznej. Proces ten przekształca trójglicerydy w estry metylowe kwasów tłuszczowych. Lub, mówiąc prościej, zamienia brud w paliwo.
Czy można wyprodukować biodiesel w domu?
Tak. Możesz to zrobić sam.
Istnieje cała subkultura ludzi, którzy gotują własne paliwo. Chodzą do lokalnych restauracji, żebrzą o zużyty olej i poddają go recyklingowi w swoich garażach. To jest tanie. Jest czystszy niż olej napędowy. I tak, Twój samochód może w promieniu wielu mil pachnieć stoiskiem z francuskimi ziemniakami.
Ale jest jedno „ale”. Duży.
Chemia jest wystarczająco prosta dla amatora, ale stawka jest wysoka. Jeśli źle dobierzesz stosunek ługu do oleju lub jeśli nie przefiltrujesz go prawidłowo, grozi Ci katastrofalna w skutkach awaria silnika. Nie tylko zniszczysz swoją transmisję. Ryzykujesz pożarem w swoim domu. Ryzykujesz kontuzją.
„Jeśli się pomylisz, możesz spowodować wiele uszkodzeń swojego samochodu (nie wspominając o domu i sobie).”
Zanim kupisz reaktor lub zaczniesz mieszać chemikalia, znajdź kogoś, kto robił to już wcześniej. Trenuj z nim. Patrz, jak popełnia błędy. Ucz się na jego błędach. Nie traktuj tego jak szkolnego projektu naukowego.
Entuzjaści to potwierdzają. Niższa cena za galon. Mniejszy ślad węglowy. To zamknięta gospodarka w kanistrze z paliwem. Ale tylko jeśli szanujesz ten proces.
7: Etanol
Masz już możliwość smażenia na tłuszczu. Ale bądźmy szczerzy: przejażdżka śmierdząca starymi chipsami ziemniaczanymi nie jest krokiem w stronę poprawy jakości życia. Jeśli szukasz czegoś czystszego – zarówno dla powietrza, jak i receptorów węchowych – warto ponownie rozważyć swój stosunek do samochodów i produktów rolnych.
Na obrazie pojawia się etanol. Nie jest to koncepcja nowa, ale staje się integralną częścią debaty o paliwach alternatywnych.
Połączenie kukurydzy i trzciny cukrowej
Etanol jest zasadniczo rodzajem alkoholu. Żeby było jasne: nie próbuj tego pić. Jest zdenaturowany. To jest paliwo.
W Stanach Zjednoczonych głównym surowcem jest kukurydza. Jest to kultura wewnętrzna, która nadaje jej pewną atrakcyjność polityczną i gospodarczą. A w Brazylii? Wykorzystuje się tam trzcinę cukrową. Chemia procesu jest podobna, ale korzenie rolnicze są inne.
Prawdopodobnie widziałeś to na stacjach benzynowych. Latem do zwykłej benzyny często dodaje się etanol w celu zmniejszenia emisji. Jest to dotleniacz. Pomaga to silnikowi w czystszym spalaniu paliwa.
Elastyczne silniki paliwowe: praktyczna rzeczywistość
Dla większości współczesnych właścicieli samochodów nie jest to już fantastyka naukowa. Wielu producentów samochodów wyposaża swoje modele w silniki typu flex-fuel od wielu lat. Te silniki są „inteligentne”. Potrafią wykryć rodzaj paliwa w zbiorniku i odpowiednio dostosować czas zapłonu oraz wtrysk paliwa.
Możesz napełnić swój samochód zwykłą benzyną. Możesz też zatankować E85.
E85 to mieszanka około 85% etanolu i 15% benzyny. Stosunek może się nieznacznie zmieniać, ale jest to ogólna zasada. Korzyści są wymierne dla tych, którzy mają w pobliżu odpowiednią infrastrukturę.
Debata na temat krajowej ropy naftowej
Głównym argumentem przemawiającym za etanolem jest niezależność energetyczna. Logika jest prosta: możemy tutaj uprawiać te surowce. Nie musimy polegać na zagranicznej ropie. Ropa się skończyła. Kukurydza jest odnawialna.
Taka jest istota wniosku. To proste. Jest atrakcyjny dla decydentów, którzy chcą zatrzymać wydatki na energię w kraju.
Nie jest to jednak pozbawione kosztów. Produkcja etanolu wymaga znacznej ilości energii. Spalasz paliwa kopalne, aby wyprodukować paliwa kopalne. Zysk energii netto jest przedmiotem intensywnej debaty wśród inżynierów i ekonomistów.
Następnie pojawia się problem żywności i paliwa. Kiedy popyt na kukurydzę gwałtownie rośnie ze względu na popyt na samochody, rolnicy uprawiają jej więcej. To dobrze wpływa na ich sytuację finansową. Nie jest to jednak dobre w kontekście cen chleba, płatków śniadaniowych i innych podstawowych artykułów. Krytycy twierdzą, że powoduje to wzrost cen żywności na całym świecie.
Luka w infrastrukturze
Pomimo kontrowersji sieć stacji tankowania etanolu rozwija się. Nie jest to sieć ogólnokrajowa, ale istnieje. Jeśli mieszkasz na Środkowym Zachodzie lub masz pojazd z silnikiem typu flex-fuel, być może już go używasz bez zastanowienia.
Korzyści są realne: zmniejszona emisja spalin, produkcja krajowa i źródło odnawialne. Wady są również realne: użytkowanie gruntów, ceny żywności i energochłonność.
E85 ma niższą zawartość energii w porównaniu do benzyny. Dostaniesz mniej mpg. Ale możesz zapłacić mniej za galon. To kompromis.
6: Skroplony gaz ziemny
Skroplony gaz ziemny: składnik kuchenny o dużej mocy
Przestań myśleć o gazie ziemnym wyłącznie w kategoriach palnika w Twojej kuchence. Paliwa napędzające dzisiejsze ciężarówki o dużej ładowności mają wspólne pochodzenie z paliwami stosowanymi w kuchniach, ale fizyka procesu jest zupełnie inna. To nie jest etanol. To nie jest biodiesel. To nie jest coś, co można zjeść. Gaz ziemny to paliwo kopalne ukryte pomiędzy warstwami podziemnych skał, wydobywane w taki sam sposób jak ropa naftowa. Jednak w przeciwieństwie do swojego płynnego kuzyna, gaz ziemny jest szeroko rozpowszechniony w Stanach Zjednoczonych i spala się zauważalnie czyściej.
Gaz używany do podgrzewania wody w wannie to gaz ziemny pod niskim ciśnieniem. Pozostaje w stanie gazowym. Podczas spalania uwalnia stosunkowo niewielką ilość energii. To wystarczy, aby ugotować zupę, ale nie na tyle, aby przewieźć czterdziestostopową przyczepę przez granice stanu.
Kompresja energii: jak działa LNG
Ochłodź ten gaz.
W rezultacie powstanie skroplony gaz ziemny (LNG). Schłodzenie paliwa powoduje jego przejście w stan ciekły. Gęstość energii gwałtownie wzrasta. Podczas spalania LNG uwalnia znacznie więcej energii niż konwencjonalny gaz rurociągowy. To właśnie ta gęstość energii pozwala na wykorzystanie jej do zasilania dużych urządzeń. Zamienia proste źródło ciepła w opłacalne paliwo silnikowe do zastosowań w ciężkich warunkach.
Kto korzysta z LNG i gdzie?
Główne zastosowanie skroplonego gazu ziemnego jest oczywiste: ciężkie samochody ciężarowe. Transport dalekobieżny. Gęstość paliwa umożliwia tym pojazdom utrzymanie zasięgu i mocy bez kosztów emisji związanych z tradycyjnym olejem napędowym.
Następny krok: gaz płynny
Chociaż LNG dominuje w sektorze transportu długodystansowego, na tym nie kończy się krajobraz paliw alternatywnych. Następny poważny konkurent na drogach nosi tę samą nazwę „skroplony”, ale różni się chemicznie.
5: Gaz płynny
Propan Znacie go jako paliwo do przydomowego grilla. Jednak w świecie motoryzacji jest to tylko jeden z graczy w ekosystemie gazu płynnego (LPG). Jeśli masz wątpliwości co do terminologii, nie martw się. Ta branża uwielbia akronimy.
LPG to nie czysty propan. Jest to mieszanina węglowodorów pod ciśnieniem, aby pozostała płynna. Kompresja jest kluczem. Powoduje to, że paliwo jest energochłonne. Wysoka gęstość paliwa oznacza większą moc. Dlatego nadaje się do silników.
Dlaczego LPG jest ważny dla kierowców
W Holandii samochody jeżdżą na tym paliwie. Około 10 procent ich pojazdów wykorzystuje LPG. W USA? Niewiele. Ale inne kraje eksperymentują z tym od dziesięcioleci. Technologia jest niezawodna. Silniki spalinowe są specjalnie zaprojektowane do pracy z tymi gazami. Spalają się czyściej niż benzyna. Są tańsze.
Taka jest istota wniosku. Pozostaje pytanie, czy przyjmie się w Ameryce.
Konkurent: sprężony gaz ziemny
4: Sprężony gaz ziemny (CNG)
Wyobraź sobie, że wjeżdżasz na podjazd i podłączasz samochód do ściany jak samochód elektryczny, ale zamiast prądu używasz gazu. Będziesz mieć przewód benzynowy biegnący prosto do domu, gotowy do użycia, gdy tylko wskazówka wskaźnika paliwa opadnie.
W przypadku pojazdów napędzanych sprężonym gazem ziemnym (CNG) nie jest to fantastyka naukowa. To jest coś, co już w pewnym stopniu robisz. CNG to ten sam metan, który zasila kuchenkę lub grzejnik w domu. Dopływa do Twojej posesji rurami podziemnymi odprowadzanymi przez przedsiębiorstwo użyteczności publicznej.
Ale nie można po prostu podłączyć węża do kuchenki gazowej i zatankować. Fizyka tak nie działa. Gaz pod ciśnieniem atmosferycznym zajmuje zbyt dużą objętość. Aby uzyskać znaczny zasięg, potrzebne są cylindry wysokociśnieniowe.
Wymagania dotyczące sprężarki domowej
Aby Twój samochód CNG mógł działać w domu, potrzebujesz dedykowanej stacji benzynowej. To nie jest mały dodatek. Jest to wydajna sprężarka zdolna do sprężania gazu ziemnego z sieci wodociągowej do wysokiego ciśnienia w celu napełnienia zbiorników w pojeździe.
Większość pojazdów CNG, takich jak Honda Civic GX, przechowuje paliwo w butlach stalowych lub kompozytowych. Te zbiorniki są nieporęczne. CNG ma niższą zawartość energii w porównaniu do benzyny. Nawet po skompresowaniu zajmuje znacznie więcej miejsca. Poświęcasz przestrzeń w bagażniku i miejsce na tylnych siedzeniach na rzecz przechowywania paliwa.
Civic GX był pierwszą próbą Hondy wprowadzenia tej technologii do głównego nurtu. Wprowadzony na rynek w 1998 roku, był to zasadniczo standardowy Civic ze zmodyfikowanym układem paliwowym. Pod maską pracował na sprężonym gazie ziemnym.
Luka gospodarcza i infrastrukturalna
Po co martwić się kosztami instalacji i zmarnowaną przestrzenią? Matematyka jest prosta. CNG jest tańsze niż benzyna na milę. Spala się także czyściej. Mniejsza emisja, mniej cząstek stałych. W przypadku menedżerów flot lub kierowców dbających o środowisko argument ten jest bardzo mocny.
Jeśli koszt instalacji domowej sprężarki zostanie zrównoważony długoterminową oszczędnością paliwa, model stanie się opłacalny. Ale jest ogromny niuans.
Nie ma ogólnopolskiej sieci publicznych stacji tankowania CNG.
To jest wąskie gardło. Jeśli jeździsz Civiciem GX, jesteś w dużej mierze przywiązany do konfiguracji domowej lub niektórych tras miejskich z publicznymi stacjami benzynowymi. Zostałeś bez paliwa na odludziu? Będziesz uwięziony. Luka w infrastrukturze jest realna i ogranicza nabywców do niszy z przewidywalnymi trasami.
Przyszłość paliw alternatywnych
Civic GX udowodnił, że koncepcja się sprawdza. Jednak brak infrastruktury publicznej nie pozwolił mu stać się domyślnym sedanem. Jeśli spojrzymy na inne alternatywne elektrownie, problem pozostaje ten sam. Technologia często przewyższa rozwój sieci. Niezależnie od tego, czy jest to wodór, prąd czy sprężone powietrze, sieć dostaw jest trudniejsza do rozwiązania.
3: Sprężone powietrze
Powietrze jest wszędzie. Dlaczego więc nie użyć go po prostu do napędzania samochodu?
Samochody zasilane sprężonym powietrzem potrafią więcej niż tylko „oddychać”. Magazynują powietrze.
W standardowym silniku spalinowym miesza się powietrze z paliwem. Podpalasz mieszankę. Eksplozja popycha tłoki. Prosta fizyka. Pojazd na sprężone powietrze pomija etap eksplozji. Zamiast tego opiera się na rozszerzeniu. W rurach pojazdu występuje wysokie ciśnienie powietrza. Po uwolnieniu powietrze to rozszerza się. Wprawia tłoki w ruch. Pojawia się moc.
Ale jest niuans. Samochód napędzany jest czymś więcej niż tylko powietrzem.
Na pokładzie znajdują się silniki elektryczne. Ich zadaniem jest sprężanie powietrza i wtłaczanie go do rur wysokociśnieniowych. Utrudnia to klasyfikację pojazdu. To nie jest samochód w pełni elektryczny. Silniki elektryczne nie obracają bezpośrednio kół. Są znacznie mniejsze od silników trakcyjnych stosowanych w Tesli czy Nissanie Leaf. Ich jedyną funkcją jest kompresja.
Ponieważ silniki te nie wytrzymują ciężaru samochodu, zużywają znacznie mniej energii. Oznacza to, że czas ładowania jest znacznie krótszy. Aby zapewnić ciąg, ładujesz zbiornik powietrza, a nie akumulator.
2: Ciekły azot
Ciekły azot oferuje inną drogę. Występuje w ekstremalnie niskich temperaturach. Kiedy dostanie się do komory spalania, natychmiast wrze. Przejście fazowe z cieczy w gaz powoduje ogromne skoki ciśnienia. Ciśnienie to może napędzać tłoki w taki sam sposób, jak sprężone powietrze.
Teoretycznie energochłonność jest wyższa niż zwykłego sprężonego powietrza. Współczynnik rozszerzalności jest większy. Ale zimno jest bardzo silne. Materiały muszą wytrzymywać szybkie cykle termiczne. Kondensacja jest poważnym problemem inżynieryjnym. Potrzebujesz izolacji. Potrzebujesz grzejników, aby doprowadzić gaz do użytecznej temperatury, zanim dostanie się on do silnika.
Wykorzystały go niektóre prototypy. Wyniki są mieszane. Rezerwa mocy jest przyzwoita. Ale brakuje infrastruktury. Nie możesz po prostu zatrzymać się na stacji benzynowej i napełnić bak cieczą kriogeniczną. To niszowe rozwiązanie na bardzo specyficzny problem.
Ciekły azot znajduje się na drugim końcu widma termicznego niż wodór. Występuje w naszej atmosferze równie obficie jak wodór. Podobnie jak pojazdy napędzane wodorem, pojazdy z ciekłym azotem charakteryzują się niższą emisją gazów cieplarnianych niż tradycyjne silniki benzynowe lub wysokoprężne. Ale mechanika? Zupełnie inny. Podczas gdy wodór jest stosowany w ogniwach paliwowych lub silnikach spalinowych, ciekły azot opiera się na procesie termodynamicznym, który bardziej przypomina fantastykę naukową niż spalanie wewnętrzne.
Jak ciekły azot napędza samochód
Zapomnij o tłokach i świecach zapłonowych. Silnik na ciekły azot działa na zasadzie rozprężania, a nie eksplozji. Proces rozpoczyna się od utrzymania azotu w ekstremalnie niskiej temperaturze, aby utrzymać jego stan ciekły. Kiedy nadchodzi czas jazdy, płyn ten kierowany jest do silnika, gdzie szybko się nagrzewa. Przejście fazowe ze stanu ciekłego do gazowego powoduje szybką ekspansję.
To właśnie ta ekspansja jest kluczowa.
W konwencjonalnym silniku benzynowym spalanie paliwa wypycha tłoki. W układzie ciekłego azotu rozprężający się gaz napędza turbiny. Przypomina to działanie samochodu zasilanego sprężonym powietrzem, ale ze znacznie większą gęstością energii ze względu na początkowy stan ciekły. Zimny azot pochłania ciepło z otoczenia lub z grzejnika znajdującego się wewnątrz samochodu, zamieniając się w gaz pod wysokim ciśnieniem napędzający koła.
„Silnik na ciekły azot wykorzystuje rozprężający się azot do napędzania turbin”.
Problem z infrastrukturą
Fizyka działa. Emisje są czyste – głównie para wodna i zimne powietrze. Ale rzeczywistość prowadzenia takiego samochodu dzisiaj jest przytłaczająca. Nie ma ogólnopolskiej sieci stacji benzynowych. Nie możesz po prostu zatrzymać się na zwykłej stacji benzynowej i zatankować. Dla przeciętnego konsumenta infrastruktura dystrybucji paliw kriogenicznych praktycznie nie istnieje.
Jest to ta sama przeszkoda, która od dziesięcioleci wstrzymuje rozwój wodoru. Bez możliwości tankowania technologia ta pozostaje raczej niszową ciekawostką niż realną alternatywą dla transportu zbiorowego. Problemem nie jest energia. Problemem jest logistyka.
1: Węgiel
Niesamowita węglowa przyszłość pojazdów elektrycznych
Dotarliśmy do końca listy. Ostatnia pozycja w naszym odliczaniu paliw alternatywnych może sprawić, że zadławisz się kawą.
Węgiel.
Brzmi archaicznie. Coś jak coś, co można zobaczyć w filmie dokumentalnym o silnikach parowych lub w książce historycznej. Ale węgiel to stosunkowo nowy gracz w świecie motoryzacyjnym, mówiąc wprost. Ponieważ pojazdy elektryczne, hybrydy typu plug-in i pojazdy elektryczne o zwiększonym zasięgu (EREV) zajmują więcej miejsc parkingowych, węgiel po cichu zasila więcej z nich, niż można sobie wyobrazić.
Nie musisz wrzucać wiader czarnego kamienia do spalarni. Podczas porannych dojazdów do pracy nie poczujesz zapachu siarki. Połączenie jest ukryte w przewodach.
Pojazdy elektryczne zazwyczaj nie wytwarzają własnej energii elektrycznej. Przechowują go w naładowanych bateriach. Baterie te podłącza się do standardowych gniazdek. Gniazda te pobierają energię z sieci. W Stanach Zjednoczonych sieć ta jest w dużym stopniu uzależniona od paliw kopalnych. W szczególności z węgla.
Rzeczywistość na poziomie 50 procent
Oto twarde dane: 50 procent całej energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych produkowane jest w elektrowniach węglowych.
To nie jest hipotetyczna statystyka. Jest to bieżąca wartość bazowa. Kiedy prześledzisz łańcuch energii od kabla ładującego z powrotem do komina, zobaczysz połączenie. Znaczna część pojazdów elektrycznych to pojazdy napędzane głównie węglem.
To jest bezpośredni związek. Sam samochód jest czysty. Nie ma rury wydechowej. Ale źródło energii? Często brudny.
Dlaczego węgiel wciąż ma się dobrze
Pomimo swojego ekologicznego wizerunku węgiel ma szczególne zalety dla sieci, które utrzymują go w grze.
Po pierwsze, koszt. W przeliczeniu na milę energia elektryczna wytwarzana z węgla jest tańsza niż benzyna. Ta przewaga kosztowa ma sens dla operatorów flot i kierowców dbających o budżet.
Po drugie, bezpieczeństwo dostaw. Stany Zjednoczone mają ogromne zasoby węgla. W przeciwieństwie do ropy, która podlega wahaniom w stosunkach międzynarodowych i decyzjach OPEC, węgiel jest zasobem krajowym. Nie możesz nałożyć embargo na Mt.
Po trzecie, sieć jest zróżnicowana. Nie wszyscy czerpią energię z zależnej od węgla części sieci. Kierowcy ładujący swoje pojazdy z elektrowni wodnych lub jądrowych całkowicie unikają emisji dwutlenku węgla. „Czystość” pojazdu elektrycznego zależy w dużej mierze od tego, gdzie go podłączysz.
Brak darmowego lunchu
Ironia jest oczywista. Kupujemy najbardziej oczekiwane, ekologiczne samochody dekady, mając nadzieję na zmniejszenie naszego śladu węglowego. Jednak samochody te często czerpią energię z niezbyt czystego źródła.
To przypomnienie, jak złożone są systemy energetyczne. Nie ma czegoś takiego jak darmowy lunch. Nawet jeśli Twój samochód nie posiada rury wydechowej, silnik i tak gdzieś spala paliwo.
Jeśli chcesz głębiej poznać technologię hybrydową i inne paliwa, kontynuuj eksplorację.
