Každoroční letní zvyšování cen benzínu je rituál, kterého se všichni děsíme. Přichází s předvídatelnou brutalitou. Abyste si rychle připomněli, proč je to problém, podívejte se do léta 2008. Průměrná cena za galon běžného benzínu v celé zemi přesáhla čtyři dolary. Naplnit nádrž nebyl snadný úkol. Bylo to finanční riziko. Než jste dokonce vložili plynovou trysku, museli jste zkontrolovat zůstatek svého bankovního účtu.
Tyto vzpomínky jsou stále čerstvé. Když tedy ceny na čerpacích stanicích začnou opět plíživě stoupat, přirozeně se nabízí otázka. co ještě je?
Odpovědí je přeplněné pole možností. Mnoho z těchto alternativních paliv je dnes dostupných. Jsou k dostání u dealerů. Jsou na dálnici. U některých technologií trvá jejich rozšíření do masového přijetí déle. Ostatní jsou pro vás připraveny k nákupu tento víkend. Zde jsou hlavní soupeři.
Зміст
10: Vozidla s vodíkovými palivovými články
Vodík může někomu připadat jako sci-fi. Ve skutečnosti je to jedno z nejvíce zavedených alternativních paliv pro osobní automobily. Koncept je celkem jednoduchý. Berete plynný vodík. Spojíte ho s kyslíkem ze vzduchu. Chemickou reakcí vzniká elektřina. Tato elektřina pohání elektromotor. Jedinou emisí je vodní pára.
“Jediná emise je vodní pára.”
K tomuto procesu dochází uvnitř zásobníku palivových článků. Nespaluje palivo v tradičním slova smyslu. Nedochází zde ke spalování. Díky tomu jsou vozidla s vodíkovými palivovými články (FCEV) jedinečná. Nabízejí dojezd a rychlé časy tankování benzínového vozu. Poskytují také plynulost a okamžitý točivý moment bateriového elektrického vozidla (BEV).
Toyota a Honda tuto technologii propagují již řadu let. Toyota Mirai a Honda Clarity Fuel Cell jsou dvě z mála možností pro masový trh. Vypadají jako sedany. Jezdí jako sedany. Vyžadují ale jinou infrastrukturu.
Hlavní překážkou je hledání vodíkových stanic. Tyto stanice nejsou dostupné všude. Jsou soustředěny v určitých regionech, zejména v Kalifornii. Pokud žijete v jižní Kalifornii, můžete mít přístup. Pokud žijete v Ohiu, pravděpodobně ne. Nedostatek stanic omezuje široké přijetí.
Auta sama o sobě jsou drahá. Výrobní náklady zůstávají vysoké. Bateriová elektrická vozidla těžila z obrovských úspor z rozsahu. Vodíková auta ještě nedosáhla tohoto bodu zlomu.
Technologie však funguje. Je čistá. Je rychlá. Tankování trvá asi tři až pět minut. To je srovnatelné s tankováním benzínu. Rozsah je také konkurenceschopný. Mirai má dojezd přibližně 400 mil na plnou nádrž. To překonává většinu moderních elektrických vozidel v chladných podmínkách. Baterie v chladu ztrácejí účinnost. Vodíkové palivové články nejsou.
Existují obavy o zdroj vodíku. Většina vodíku, který se dnes vyrábí, pochází ze zemního plynu. Tento proces uvolňuje oxid uhličitý. Není to „zelené“, pokud nepoužíváte obnovitelné zdroje energie k rozkladu molekul vody. Tomu se říká „zelený vodík“. Je drahý. Je to vzácné. Ale průmysl do toho aktivně investuje.
Pokud můžete najít stanici a dovolit si prémiovou cenu, vodík nabízí přesvědčivou střední cestu. Řeší problém nedostatečného dojezdu, který sužuje první uživatele elektrických vozidel. Zabraňuje dlouhým dobám nabíjení, které dráždí cestující. Potřebuje jen lepší síť, aby přežil.
Léto
Mnoho lidí spojuje vodík se vzducholodí Hindenburg. Je to reflex. Ale v praxi? Je to překvapivě bezpečné. Technologie jsou rozděleny do dvou různých způsobů řízení auta. Jedná se o vozidla s palivovými články (FCEV) a vodíkové spalovací motory (H2-ICE). Zní to podobně. Ale to není pravda.
Jak vlastně fungují auta s palivovými články
Auto na palivové články nejede na baterii jako Tesla nebo Nissan Leaf. Vyrábí elektřinu přímo při pohybu. Máte nádrže vodíku. Je tam kyslík ze vzduchu. Uvnitř palivového článku vstupují do chemické reakce. Výsledkem je elektřina. Tato elektřina roztáčí elektromotory.
Jediný výfuk? Vodní pára To je ono. Žádné výfukové plyny. Žádné CO2. Honda FCX Clarity je toho učebnicovým příkladem. Používá přesně tuto technologii. Honda v současné době pronajímá tato vozidla řidičům v jižní Kalifornii. Toto je řízené spouštění. Dnes si nemůžete jen tak koupit, pokud žijete v Ohiu.
Alternativa spalování
Pak je další způsob. Vodíkový spalovací motor. Pod kapotou to vypadá jako benzínový motor. Má písty. Jsou tam ventily. Místo benzinu spaluje vodík.
Vedlejším produktem je opět vodní pára. BMW Hydrogen 7 je nejznámějším příkladem tohoto přístupu. BMW pronajalo několik vozů hodnostářům. Německo. Spojené státy. Některé testy tvrdily, že auto skutečně čistilo vzduch kolem sebe. To je odvážné tvrzení. Možná kondenzace zachycovala částice? O fyzice se nemusíme hádat. Faktem je, že technologie existuje.
Problém s infrastrukturou
Proč tedy váš soused nejezdí autem na vodík? Infrastruktura. Neexistují žádné vodíkové čerpací stanice. Vlastně ne. Nejsou přítomny v žádném významném množství. Není to jako najít čerpací stanici. Není to jako zapojit se do zásuvky. Nedostatek stanic je úzkým hrdlem. Toto je bod zácpy.
Existují však alternativní paliva, která jsou již ve vašem životě přítomna. Možná to právě teď používáte.
9: Elektřina
Elektromobily nejsou moderní vynález. Existují od doby, kdy první vozy sjely z montážní linky. První auta často jezdila na elektřinu. Dnes se konečně staly chytrou volbou pro každodenní dojíždění.
Proč to trvalo tak dlouho? Problémem je technologie baterií. Pohyb těžkých kovů při rychlostech na dálnici spotřebovává hodně energie. Staré baterie se rychle vybíjely. Nabíjení trvalo hodiny. Strach z vyčerpání byl skutečný problém.
Lithium-iontové baterie změnily hru. Jedná se o stejné prvky, jaké jsou použity ve vašem telefonu. Nabíjejí se rychleji. Akumulují více energie. Tesla Roadster dokázala, že elektromotory dokážou poskytnout zrychlení srovnatelné se superauty.
Pak přišla elektrická vozidla s prodlouženým dojezdem (EREV). Chevrolet Volt je toho zářným příkladem. Kombinuje lithium-iontovou baterii a malý benzínový generátor. Zapojíte ho do standardní zásuvky. Když náboj klesne, benzínový motor se zapne. Funguje jako generátor, který udržuje úroveň nabití baterie. Vznikla tak nová třída automobilů. Stírá hranici mezi čistě elektrickými auty a tradičními auty hltajícími plyn.
8: Bionafta
Zatímco technologie elektrického pohonu se dostává do hlavních novin, bionafta nabízí další cestu pryč od ropy. Nejedná se o nový zdroj paliva. Koncept se datuje do nejranějších dob vznětového motoru. Rudolf Diesel původně navrhl svůj motor pro provoz na arašídový olej. Bionafta je dnes obnovitelná alternativa vyráběná z rostlinných olejů nebo živočišných tuků.
Na rozdíl od elektromobilů, které se spoléhají na infrastrukturu nabíjecích stanic, vozidla s bionaftou často využívají stávající dieselové motory s drobnými úpravami. Nebo mohou fungovat přímo v moderních dieselových autech bez jakýchkoliv úprav. Díky tomu je řešením na klíč. Nemusíte předělávat garáž ani čekat, až se na každém rohu objeví nabíjecí stanice.
Environmentální argument je zde silný. Bionafta je biologicky odbouratelná a netoxická. Ve srovnání s naftou na bázi ropy snižuje emise skleníkových plynů. Spaluje také čistěji a snižuje množství pevných částic ve vzduchu. Pro nadšence, kteří milují točivý moment a zvuk vznětového motoru, ale chtějí snížit svou ekologickou stopu, je to schůdný kompromis. Není to tak poutavé jako Tesla. Nemá tu bezhlučnost a okamžitou akceleraci. Ale je praktický. A používá palivo, které by potenciálně mohlo být vyrobeno z vašich vlastních kuchyňských zbytků nebo pocházející z místních farem.
Možná si říkáte, že výměna ranní slaniny za kapustu se týká i vaší benzinové nádrže. To je špatně. Zatímco vaše tepny oceňují nízkotučné diety, váš motor se nestará o váš cholesterol. Bionafta existuje. On je skutečný. Je životaschopný. Není to ale přímá náhrada čistého rostlinného oleje, pokud nechcete ze svého auta udělat velmi drahé potopa.
Jak vlastně bionafta funguje
Bionafta se vyrábí z obnovitelných zdrojů, jako jsou rostlinné oleje nebo živočišné tuky. Může na něj běžet jakýkoli standardní dieselový motor. Toto je ta snadná část. Záludné je, že použitý tuk na smažení od McDonald’s nemůžete jen tak nalít do dieselového vstřikovače. Suroviny vyžadují chemickou přeměnu.
Proces zahrnuje transesterifikaci. Olej smícháte s alkoholem (obvykle methanolem) a katalyzátorem (například hydroxidem sodným). Tím se rozloží triglyceridy v oleji a nahradí je methylestery. Výsledkem je palivo, které se chová jako nafta. Bez tohoto kroku je olej příliš viskózní. Zanáší filtry. Ucpává vstřikovače. Ničí palivová čerpadla. V podstatě se snažíte, aby sportovní vůz jezdil na motorový olej. Tohle končí špatně.
DIY nebezpečná zóna
Nadšenci si často vaří vlastní palivo. Použitý olej nakupují v místních restauracích. To odvádí ropu ze skládek a vytváří levný zdroj energie. Toto je chytrý cyklus. Ale je to také chemické nebezpečí, pokud vynecháte tréninková kolečka.
Metanol je toxický. Může být absorbován kůží nebo inhalován jako pára. Reakce vytváří teplo a tlak. Pokud pokazíte proporce, nedostanete bionaftu. Dostanete mýdlo. Získáte glycerinové bahno. Obdržíte palivový systém, jehož oprava bude stát více, než stojí samotné auto.
“Než se pokusíte vyrobit bionaftu sami, mohlo by být dobré chvíli cvičit s někým, kdo to již dříve úspěšně dělal.”
Neberte to jako školní vědecký projekt. Představte si to jako manipulaci s výbušninami. Najděte si mentora. Sledujte proces. Pochopit separaci vrstev. Zkontrolujte čistotu. Pokud tyto kroky přeskočíte, riskujete poškození svého auta, domova i sebe.
Vůně úspěchu
Proč to lidé dělají? Cena je v mnoha regionech nižší než nafta. Emise jsou čistší. Hoří s menším množstvím částic a nižším obsahem uhlíku. Je to hmatatelný způsob, jak snížit závislost na fosilních palivech.
Nechybí ani dotykový detail. Vaše auto bude vonět jako hranolky. Ne žluklý tuk špatného výfukového systému, ale skutečné smažené brambory. To je zvláštní pýcha. To je signál pro všechny kolem vás, že děláte něco jiného.
Jen se ujistěte, že to váš motor zvládne. Starší vznětové motory mohou mít pryžová těsnění, která se při použití určitých palivových směsí rozpadnou. Novější jsou většinou v pořádku. Zkontrolujte manuál. Ujistěte se, že je směs správná. Nezačínejte jen přilévat palivo.
7: Ethanol
Tím se dostáváme do světa kukuřičného paliva. Ethanol je jiný. To není olej. Toto je fermentace. Toto je kompletní změna hry.
Odstraňte zápach smažení: Čistší alternativní paliva pro vaše každodenní auto
Osvojili jste si používání tuku z fritézy. Tvoje nádrž je plná včerejších hranolků. Ale buďme upřímní: jízda po městě s výfukem páchnoucím po smažení není zrovna zlepšením kvality vašeho života. Je to špinavé. Jedná se o přetrvávající zápach. A upřímně řečeno, vaši sousedé se začnou ptát.
Jaké je tedy řešení? Pokud chcete udržovat výfukový systém čistý a používat domácí palivo, musíte se dívat ne na to, co se smaží na pánvi, ale na to, co roste na polích.
Proč je etanol tou zelenou volbou
Etanol není novinkou. Už roky se skrývá ve vaší nádrži na benzín, obvykle v malých množstvích, aby pomohl snížit emise během horkých letních měsíců. Jedná se o palivo na bázi alkoholu získané z rostlinných materiálů.
Takto to vypadá v různých zemích:
– USA: hlavně kukuřice.
– Brazílie: cukrová třtina.
– Zbytek světa: různé plodiny v závislosti na místním zemědělství.
Nepijte to. Není to náhoda – etanol je denaturován záměrně.
Hlavní je zde infrastruktura. Většina velkých výrobců automobilů nyní nabízí motory na flex-fuel. Tyto pohonné jednotky jsou navrženy pro provoz na širokou škálu palivových směsí. Ve výběru nejste omezeni. Tankovat můžete běžný benzín. Nebo můžete natankovat E85, směs asi 85 % etanolu a 15 % benzínu.
Geopolitika obilí
Proč je to pro vás důležité?
Vše závisí na energetické nezávislosti. Argument pro etanol je jednoduchý: vyrábíme ho zde. Pro naši každodenní mobilitu nepotřebujeme vyjednávat s cizími režimy. Je to obnovitelný zdroj. Olej je konečný. Kukuřice – ne.
Ale nepředstírejme, že je vše dokonalé. Výrobní proces vyžaduje hodně energie. Vyměňujete jeden problém za druhý. A je tu i etický aspekt.
Pokud zemědělci mohou vydělat více peněz pěstováním plodin na etanol než na potraviny, přejdou. Tím se sníží přísun potravy. To povede k vyšším cenám potravin.
Je to křehká rovnováha mezi tankováním vašeho auta a krmením komunity.
Kde najít E85
Síť čerpacích stanic se rozšiřuje. Stanice nabízející E85 najdete v mnoha částech Středozápadu a Great Plains, kde je hlavní plodinou kukuřice. Zkontrolujte místní adresáře. Pokud je vaše vozidlo označeno jako kompatibilní s flex-fuel nebo E85, můžete s klidem natankovat. Nádrž se neroztaví. Motor se nezastaví.
Jen musíte být ochotni si natankovat.
6: Zkapalněný zemní plyn
Kuchaři to vědí. Pravděpodobně to máte ve své kuchyni. To není etanol. Toto není bionafta. Není vyrobeno z ničeho, co můžete jíst nebo pít. Jedná se o zemní plyn.
Špičkoví kuchaři trvají na vaření s ním. Ale v autech je to jinak. Konkrétněji se jedná o příběh o vysoké hustotě energie.
Zemní plyn se vyskytuje mezi vrstvami podzemních hornin. Vrty pro její těžbu provádíme stejně jako u ropy. Ve Spojených státech je toho mnohem více. Hoří čistěji než benzín. Nebo olej.
Plyn, který používáte k vaření těstovin, přichází pod nízkým tlakem. Tím se udržuje v plynném stavu. Nízký tlak znamená nízkou hustotu energie. Při spalování uvolňuje relativně málo tepla. Dobré na polévku. Není příliš vhodný pro přepravu zboží.
Ochlaďte to. Změňte stav.
Výsledkem je zkapalněný zemní plyn (LNG). Stává se nosičem energie s vysokou hustotou. Spalte to a získáte obrovský výkon. Náklaďák to potřebuje. Nejen trochu popostrčit. Vážný točivý moment na dlouhé vzdálenosti. Zde se využívá LNG.
5: Liquefied Petroleum Gas (LPG)
Jdeme po schodech nahoru. Od metanu po propan a butan.
LPG se liší od CNG. Je to také alternativní palivo. Ale zdroj je jiný. Zpracování zemního plynu. Nebo rafinace ropy.
To je vedlejší produkt. Sekundární produkt.
Název zní technicky. Zkapalněný ropný plyn. Ale to už jste viděli. V kempingových vařičích. V nakladačích. Ve starých taxislužbách.
Jak LPG funguje v autech
LPG je skladován pod tlakem. V nádrži je v kapalném stavu. Při uvolnění se odpaří. Hoří čistěji než benzín.
Emise klesají. Množství pevných částic klesá. Nižší jsou také emise oxidu uhličitého. Ale ne tak nízko jako stlačený zemní plyn (CNG) nebo LNG.
Hustota energie je vyšší než u stlačeného zemního plynu (CNG). Nižší než benzín. Proto dojezd ve srovnání s kapalnými palivy mírně trpí. Ale je to lepší než CNG.
Jaký typ motoru je nejlepší?
Ne každé auto jezdí dobře na LPG. Většina vyžaduje úpravu. Nebo motory montované v továrně.
Flex-fuel vozidla? Někdy. Častější jsou ale specializované motory na LPG.
Jiskrové zapalování. Ottov cyklus. Stejně jako váš průměrný sedan. Ale konfigurován pro směs propanu a butanu.
Poměr vzduch-palivo se mění. Vstřikovací systémy se mění. Palivové potrubí vyžaduje speciální těsnění. Při použití LPG dochází k rychlejší degradaci pryže.
Kde se používá?
Flotily to milují. Vysokozdvižné vozíky jej používají po celém světě. Kryté sklady. Výfukové plyny pracovníky nedusí.
MHD? V některých městech. Autobusy jezdí na LPG. Čistší vzduch v tunelech.
Osobní auta? Mezera na trhu. Populární v Austrálii. Jižní Korea. východní Evropa.
V USA tolik ne. Proč? Infrastruktura. Čerpací stanice jsou vzácné. Na rozdíl od CNG sítí.
Porovnání LPG s alternativami
LPG vs CNG.
CNG je metan. Stlačený. Nízká hustota energie. Potřebujete velké nádrže.
LPG je propan/butan. Zkapalněno pod mírným tlakem. Vyšší hustota energie. Menší nádrže jsou možné.
Ale LPG má vyšší emise CO2 na míli než CNG. A více pevných částic než LNG.
Stále čistší než diesel.
Shrnutí
LPG není budoucnost těžkých
Pokud jste v posledním desetiletí stáli vedle zahradního grilu, již jste se setkali se zkapalněným ropným plynem (LPG). Ze zvyku tomu můžete říkat propan, ale chemie vypráví trochu jiný příběh. Propan je skutečně hlavní složkou. Ale technicky vzato je LPG směs uhlovodíkových plynů: propan, butan, případně s malým přídavkem propylenu, který zůstává pod tlakem v kapalném stavu.
Na tomto tlaku záleží. Stejný princip se používá u zkapalněného zemního plynu. Stlačováním plynu do kapaliny se zvyšuje jeho hustota energie. Méně místa v nádrži, větší dojezd. Právě tato účinnost přiměla inženýry k použití LPG v motorech automobilů, a to nejen pro venkovní vaření.
Design systému není nic magického. Jedná se o spalovací motor speciálně vyladěný pro provoz na LPG. Palivový systém vstřikuje pod tlakem zkapalněnou kapalinu, která se před spalováním okamžitě promění v plyn. Systém funguje, ale ve Spojených státech není rozšířený. Zde málokdy uvidíte vozové parky na LPG. Ale podívejte se přes Atlantik. V Nizozemsku tvoří LPG 10 % všech paliv pro vozidla. Pilotní projekty byly provedeny v jiných zemích. Infrastruktura existuje. Technologie funguje. Jedinou otázkou je, proč toto palivo netankujeme.
4: Stlačený zemní plyn
Představte si palivové potrubí, které vede přímo do vaší garáže. Ne čerpací stanice. Ne nabíjecí kabel. Je to doslova dýmka. U vozidel na stlačený zemní plyn (CNG) to není sci-fi. To je logistická realita. Palivo je identické s tím, které vytápí váš domov nebo vaří vodu. Jde to přes komunální sítě, ale vaše auto nejde jen tak zapojit do zásuvky.
Potřebujete kompresor.
Standardní tlak plynu v domácnosti nestačí k tomu, aby spalovací motor fungoval efektivně. Potřebujete vysokotlaké láhve. LNG zabírá podstatně větší objem než benzín, takže skladování se stává prostorovým rébusem. Honda se tento problém pokusila vyřešit Civicem GX.
Civic GX, uvedený na trh v roce 1998, vypadal jako běžný Civic. Pod kapotou bylo všechno jinak. Hořelo to čistěji. Bylo to levnější na míli. Pokud jste si mohli dovolit prvotní instalaci domácí čerpací stanice, dlouhodobá úspora byla nepopiratelná.
Mělo to ale háček. Obrovský.
Celostátní síť plnicích stanic CNG neexistuje. Pokud by vám na dálnici v Nebrasce došel benzín, nečekala by vás jen nepříjemnost. Byl byste v pasti. Mezera v infrastruktuře zabila rozvojovou dynamiku.
3: Stlačený vzduch
Pokud jsou tedy plynové rozvody příliš omezené a baterie příliš těžké, co zbývá? Vzduch.
Vozidla na stlačený vzduch nepotřebují lithium. Nepotřebují kovy vzácných zemin. Potřebují kompresor a válec. Koncept je extrémně jednoduchý. Stlačíte vzduch, uložíte jej pod tlak a uvolníte jej, abyste tlačili písty.
Zní to příliš dobře, aby to byla pravda, protože to tak je.
Fyzika je nemilosrdná. Jak se vzduch rozpíná, prudce se ochlazuje. Toto je Joule-Thomsonův efekt. Není vám jen zima; dostanete led. Spotřeba paliva je zabiják. Stlačování vzduchu vyžaduje obrovské množství energie. Když se uvolníte, přijímáte méně energie, než jste vydali.
Mezera v účinnosti
Odkud ta energie pochází? Ze sítě.
Ve vozidle se spalovacím motorem používáte kapalná fosilní paliva. V elektromobilu nabíjíte baterii. V autě na stlačený vzduch využíváte elektřinu k roztočení kompresoru. Tuto energii pak uložíte jako tlak. Pak to pustíš.
Ke ztrátám energie dochází v každé fázi.
- Při stlačení vzniká teplo.
- Během skladování tlak časem klesá.
- Jak se systém rozšiřuje, ochlazuje se.
Nikdo nebyl schopen najít řešení, jak uložit dostatečnou hustotu energie, která by odpovídala plynové nádrži. 50galonová nádrž benzínu obsahuje přibližně 115 000 watthodin energie. Pouze malá část tohoto množství je uložena ve válci se stlačeným vzduchem.
Příslib nulových emisí
Přitažlivost spočívá ve výfuku.
Čistá vodní pára. To je vše.
Pokud by se podařilo vyřešit problém s hustotou energie, byla by tato auta ideální pro městské prostředí. Žádné výfukové emise. Žádné hlukové znečištění. Kompresory pracují tiše. Motory jsou mechanicky jednoduché. Méně pohyblivých dílů znamená nižší náklady na údržbu.
Ale „jednoduché“ neznamená „životaschopné“ na dlouhé cesty.
Kdo to vlastně zkusil?
Společnost MDI (Motor Development International) tvrdila, že má řešení. Jejich AirCar měl jet na stlačený vzduch na dolet až 180 mil. Válec byl integrován do podvozku. Vypadalo to futuristicky.
Vzduch je nekonečný. Obklopuje nás. Tak proč to nespálit? Nebo přesněji, proč nevyužít jeho tlaku k pohybu kovu?
Auta na stlačený vzduch fungují na jednoduché myšlence. Nasajete vzduch. Stlačíte to do vysokotlakých lahví. Pak uvolníte.
Ve standardním spalovacím motoru se vzduch mísí s benzínem. Tato směs je hořlavá. Exploze zatlačí písty. V motoru na stlačený vzduch nedochází k výbuchu. Zde se používá rozšíření. Když stlačený vzduch opouští trubky a vstupuje do válce motoru, rychle expanduje. Tato expanze způsobuje pohyb pístů dolů. Mechanický pohyb.
Ale je tu nuance. Vzduch nepřichází zadarmo.
Hybridní realita pneumatického pohonu
Tato auta nejsou čistě mechanická. Nejsou také čistě elektrické. Zaujmou zvláštní pozici mezi.
Na palubě najdete elektromotory. Jejich úkolem ale není roztáčet kola. Ne přímo. Elektromotory stlačují vzduch a pumpují ho do vysokotlakých válců. Elektromotor funguje jako kompresor. Stlačený vzduch funguje jako baterie.
To zcela mění architekturu.
V Tesle nebo Nissanu Leaf je elektromotor obrovský. Přenáší točivý moment přímo do převodovky. V autě na stlačený vzduch je motor mnohem menší. Vyžaduje pouze dostatek energie k doplnění válců. Nemusí tahat váhu auta po dálnici.
To vede ke konkrétní výhodě. Doba nabíjení.
Protože palubní kompresor spotřebuje méně energie než přímý elektromotor potřebný k pohonu, cyklus dobíjení je rychlejší. Nečekáte, až baterie dosáhne 80% kapacity. Čekáte, až se vzduch napumpuje do válce. Hustota energie je ve srovnání s lithium-iontovými bateriemi nízká, ale rychlost doplňování může být rychlejší.
Z termodynamického hlediska je to neefektivní. Stlačováním vzduchu vzniká teplo. Expanze generuje chlad. Energie se ztrácí v každém cyklu. Ale na krátké výlety po městě? To je úplně jiná cesta.
2: Kapalný dusík
Dalším alternativním palivem je kapalný dusík. Stejně jako vodík je i dusík v naší atmosféře hojný. Vozidla na kapalný dusík stejně jako vodík vypouštějí méně škodlivých emisí než benzinová nebo naftová vozidla. Zatímco se však vodík používá jak ve vozidlech s palivovými články, tak ve spalovacích motorech poháněných vodíkem, vozidla na kapalný dusík používají zcela jiný typ motoru.
Automobil na kapalný dusík ve skutečnosti používá motor podobný tomu, který se používá u aut na stlačený vzduch. Ve vehikulu s kapalným dusíkem se dusík udržuje v chladu, aby zůstal v kapalné fázi. K pohonu automobilu je dusík přiváděn do motoru, kde se zahřívá a expanduje a vytváří energii. Zatímco typický benzinový nebo naftový motor využívá k pohybu pístů spalování, motor na kapalný dusík používá k pohonu turbín expandující dusík.
Přestože se jedná o čistý a účinný způsob pohonu vozidla, kapalný dusík naráží na stejné překážky jako mnoho jiných alternativních paliv: v současnosti neexistuje celostátní síť čerpacích stanic, které by jej dodávaly spotřebitelům.
Jak fungují auta na kapalný dusík?
Princip činnosti vozu na kapalný dusík je jednoduchý, ale odlišný od spalovacích motorů. Palivo je skladováno jako kryogenní kapalina. Když se dostane do motoru, absorbuje teplo z okolního prostředí. To způsobuje rychlou expanzi. Expandující plyn pohání turbíny místo pístů. Tento proces neprodukuje žádné výfukové plyny. Jediným vedlejším produktem je studený vzduch.
Tato metoda se výrazně liší od vodíkových technologií. Vodík lze použít jak v palivových článcích, tak ve spalovacích motorech. Kapalný dusík vyžaduje speciální instalaci pro tepelnou roztažnost. Energie se získává v důsledku fázového přechodu a teplotního rozdílu. Není to chemická reakce jako hořící plyn.
Problém s infrastrukturou
Technologie funguje. Emisní profil je čistý. Zdroj paliva je všude. Problém je logistika. Na běžné čerpací stanici si do auta kapalný dusík jen tak nenacpete. Celostátní síť čerpacích stanic neexistuje. Nedostatek infrastruktury zabíjí obchodní životaschopnost. Bez míst k tankování zůstávají taková auta kuriozitou.
Stejná překážka ovlivňuje mnoho alternativních paliv. Baterie potřebují sítě nabíjecích stanic. Vodík vyžaduje vysokotlaké stanice. Kapalný dusík vyžaduje kryogenní plnicí zařízení. Dokud někdo takovou síť nevybuduje, auta zůstanou v laboratořích a muzeích.
1: Uhlí
Zdá se to být kontraintuitivní. Představujete si elegantní elektrické vozidlo (EV), které tiše klouže po dálnici, a pak se někdo zmíní o uhlí. Tento kontrast vyvolává pocit odcizení. Pro mnoho řidičů v USA však jejich elektrické vozidlo skutečně spaluje uhlí. Samozřejmě ne přímo. Nikdo nedává černé kameny do nabíjecího portu. Připojení je skryté v elektrické síti.
Elektromobily si vlastní elektřinu nevyrábějí. Akumulují to. Tato energie pochází ze zásuvky. Zásuvka čerpá energii ze sítě. V mnoha regionech je síť silně závislá na fosilních palivech. Zejména z uhlí.
Skrytý spalovací motor
Padesát procent veškeré elektřiny ve Spojených státech se vyrábí v uhelných elektrárnách. To je obrovský kus národní energetické bilance. Když zapojíte Chevrolet Bolt nebo Tesla Model 3, čerpáte energii z bazénu, který je z poloviny tvořený uhlím. Elektrony vstupující do vaší autobaterie pravděpodobně pocházejí z kotle v elektrárně vzdálené stovky kilometrů.
To neznamená, že elektromobily znečišťují životní prostředí. To znamená, že posouvají zdroj znečištění. Místo výfukových plynů se ve vašem městě dostává kouř z komínů elektrárny ve venkovském kraji. Změny umístění. Chemický proces zůstává stejný.
Náklady a výhody dodavatelského řetězce
Toto nepřímé spojení má praktické výhody. Uhlí je levné. Elektřina z uhlí stojí na míli méně než benzin. Je to těžká matematika, ale je to tak.
Dalším faktorem je stabilita nabídky. Spojené státy mají obrovské zásoby uhlí. Tato domácí hojnost chrání řidiče před mezinárodními geopolitickými otřesy. Nemusíte se starat o rozhodnutí OPEC nebo o zablokování lodních tras, když vaše palivo vyteče ze země ve Wyomingu nebo Západní Virginii.
I když to není jen uhlí
Ne každá síť je hnědá. Některé regiony jsou závislé na vodní energii. Jiní využívají jadernou energii. Pokud žijete v oblasti se zelenou sítí, váš elektromobil jezdí na vodu nebo atomy, nikoli na uhlík. Můžete nabíjet, aniž byste zvýšili své emise uhlíku.
Realita je složitá. Čistá auta přijíždějící na prodejny získávají energii z méně čistých zdrojů. To zdůrazňuje základní pravdu o energetických systémech. Nic takového jako oběd zdarma neexistuje. Nahrazujete jeden typ infrastruktury jiným. Výfukové potrubí se posunulo. Problém nezmizel.
Větší obrázek
Tento nejnovější příspěvek o alternativních palivech by neměl být považován za anti-EV rétoriku. Toto je pozorování složitosti. Chceme nulové emise. Chceme také spolehlivou a levnou energii. Tuto spolehlivost zajišťuje uhlí. Má cenu uhlíku.
Přechod není binární přepínač. Toto je spektrum. A právě teď je v mnoha částech země spektrum silně vychýleno směrem k uhlí. Dokud nebude síť dekarbonizována na národní úrovni, je označení „nulové čisté emise“ spíše lokální než globální.
Jezdíte elektromobilem. Ale jezdíte i na uhlí. Otázkou je, jestli vám na tom záleží.
