Auta na benzín a naftu nemají budoucnost. Ropa jednou dojde. Na jaká paliva budeme jezdit? Je docela dobře možné, že na stlačený vzduch.
První podmínka ekologických aut s alternativním pohonem je zřejmá: nesmí poškozovat životní prostředí. Ale druhá podmínka je stejně jasná: Jejich výroba i provoz musí být levné. Jinak auta s alternativními pohony nemohou uspět proti konkurenci spalovacích motorů. Ty mají za sebou dlouhý vývoj a jejich ceny jsou díky technologickému pokroku stlačeny na minimum.
Motor na vzduch!
V roce 1991 byla založena francouzsko-lucemburská společnost MDI (Moteur Developpment International), která měla uvést v život geniální nápad jejího zakladatele, francouzského konstruktéra Guy Nègra. Oním vynálezem je motor poháněný stlačeným vzduchem, technologie tohoto motoru bývá označována jako CAT (Compressed Air Technologies).
Jak tento malý zázrak funguje?
Nejedná se o úplnou novinku, podobný princip pohonu se používal již začátkem 20. století v tramvajích ve francouzských městech Nantes a La Rochelle. Ke konstrukci motoru, který by mohl pohánět auta, však vedla cesta dalšími osmi lety vývoje a čtyřiceti novými patenty.
A jak motor funguje? Na spodku auta jsou tři dlouhé trubice vyrobené z odolného plastu a vyztužené uhlíkovými vlákny. Obsahují 90 m3 vzduchu stlačeného na 300 atmosfér (1 atmosféra je asi 100 kPa), což je 150krát větší tlak, než je v pneumatikách. Tyto nádrže jsou tedy zdrojem „paliva“.
V motoru CAT najdete dva písty, každý o objemu 566 cm3. V první fázi (komprese) motor vlastní silou stlačí vzduch nasátý z okolí na 20 atmosfér. Stlačení plynu způsobí ohřátí vzduchu na 400 °C. Nastupuje fáze vstřikování stlačeného vzduchu z nádrží: ve chvíli, kdy se píst zastaví, se do komory prudce dostává vzduch o vnější teplotě – ochlazení způsobí prudký vzrůst tlaku. Nastává fáze expanze, tlak pohybuje pístem a ten roztáčí klikovou hřídel. Vycházející vzduch se kvůli prudkému zvýšení objemu ochladí. Ve fázi komprese jsou velmi důležité přídavné ojnice (viz rámeček), které na konci první fáze udrží konstantní objem komory na dost dlouhou dobu.
Motor čistí vzduch
Vůz na vzduch nejenže neznečišťuje ovzduší, dokonce ho i čistí. Vzduch nasávaný motorem totiž musí projít uhlíkovými filtry, aby se zbavil nečistot. Z výfuku auta tak odchází pročištěný plyn o teplotě až –15 °C. Vedlejším efektem je možnost levné klimatizace vozu. Nádrže si může automobil natlakovat sám – po připojení do elektrické sítě za 4 a půl hodiny. Na speciálních tlakovacích stanicích by naplnění trvalo jen tři minuty.
Výrobce tvrdí, že nádrže jsou absolutně bezpečné. Vycházejí z konstrukce nádrží na výbušné plyny (podle testů mají stejnou odolnost, byly vyvinuty ve spolupráci s Airbus Industries). Díky použitému materiálu by při nehodě praskly podélně a vzduch by z nich s velkým hlukem unikl – neroztrhly by se.
Zloději nemají šanci
V konstrukci prvních prototypů vozů MiniCAT najdeme mnoho dalších inovací, které zefektivňují provoz. Karoserie je lepená a má aerodynamický kulový tvar. Při minimální váze je tak zajištěna maximální tuhost karoserie (váží okolo 550 kg). Elektronický systém, který řídí automatickou převodovku, reaguje na každou změnu zatížení a rychlosti a plynule přeřazuje tak, aby docházelo k co nejmenší spotřebě energie. Alternátor dobijí baterie – z jejich energie motor startuje a brzdí. Při připojení do sítě se alternátor stává pohonem motoru, který jako kompresor plní nádrže. Rozvod elektřiny zajišťuje jediný kabel – jednotlivé přístroje jsou pak spínány rádiově – každé elektrické zařízení včetně ukazatelů směru má mikropřijímač. Firma tvrdí, že tím ušetřila 22 kg na kabelech, navíc je to údajně výborná ochrana proti zlodějům. Vysílač si z auta jednoduše odnesete a auto přestává fungovat. Ke zvláštnostem patří také mazání motoru – používá se jedlý sojový olej, a protože v motoru nedochází ke spalování, je jeho výměna nutná až po 50 000 kilometrech, což několikanásobně převyšuje cyklus výměny u běžného motoru.
Výkon a cena
Dojezd auta je závislý na rychlosti. Pokud se vozítko, určené pro provoz ve městě, bude pohybovat rychlostí 50 km/h, slibuje výrobce dojezd 324 km. Při maximální rychlosti 110 km/h dojezd prudce klesá. Naplnění nádrže by podle odhadů mělo stát okolo 1,50 €, tedy necelou padesátikorunu. I když by byl dojezd pouze 100 km, jezdilo by auto téměř zadarmo… A předpokládaná koncová cena vozu by se měla pohybovat okolo 250 000 Kč!
Investice do budoucnosti?
Chcete udělat revoluci v automobilovém průmyslu? Pak kromě skvělého nápadu potřebujete investory a peníze. MDI je malá firma a rozhodla se, že své know-how bude šířit pomocí licencí. Svět rozdělila na 400 oblastí, v každé z nich prodá za 300 000 € (cca 10 mil. Kč) exkluzivní licenci místnímu výrobci, který se postará o produkci i prodej aut na vzduch. Prodáno bylo již 50 licencí (např. Španělsko, Jižní Afrika, Nový Zéland). Licencování by mělo firmu udržet finančně nad vodou. Jenže výrobci se nemají k nákupu stavebních plánů, materiálů a strojů, k němuž se MDI v licenci zavázaly. Čekají na vylepšení technologie, jenže peníze na další vývoj chybí.
V současné době totiž MDI nemůže odvážným investorům mnoho nabídnout. Existují tři funkční prototypy vozu MiniCAT. Plány vývojářů jsou ovšem odvážné – připraveny jsou už čtyři typy karosérií (rodinné auto, taxi, pick-up a malá dodávka). Na stránkách firmy najdete dokonce formulář pro předobjednání takového vozu.
Realita neodpovídá snům
Ale sériová výroba stále nebyla zahájena. Proč? Silniční zkoušky provedené na prototypech totiž zatím neprokázaly proklamované parametry nového vozidla. Prototyp ujel pouze 7 a půl kilometru. Je pravda, že v něm nejsou použity všechny materiály finálního vozu, firma to na svých stránkách dokumentuje rozsáhlou tabulkou. O dojezdu 200 kilometrů pochybuje i dopravní expert Evropské komise Günter Hoermandinger. Podle něj je dosah 150 kilometrů vzhledem k množství stačeného vzduchu těžko uvěřitelný. „Již dojezd deseti kilometrů byl ohromným úspěchem,“ dodal.
Přesto je zde patrný pokrok – v lednu 2005 firma představila zdokonalenou konstrukci motoru, čtyřválcový P34. Ke každému hlavnímu pístu je připojen ještě jeden malý. Díky němu se vylepšuje zpětné plnění nádrží. Nový je také koncept, který kombinuje motor na vzduch se spalovacím motorem o spotřebě pouhé dva litry na 100 km. Do rychlosti 60 km/h neznečišťuje vzduch vůbec a dojezd auta s takovým hybridním pohonem by se zvýšil až na 480 km.
Společnost MDI hledá zdroje pro další výzkum. I kdyby její CAT technologie neměla způsobit „revoluci“, byly by velká škoda ztratit pro nedostatek peněz tak objevný nápad.
O vynálezci
Guy Nègre, tvůrce motoru na stlačený vzduch, pracoval v osmdesátých letech na vývoji motorů pro letadla. Odtud přešel k vývoji motorů pro závodní stroje Formule 1 (oceněn za vytvoření 12válcového motoru se systémem rotujících ventilů). Jeho motor však nedokázal zaujmout (sám Nègre se o marketing stará pramálo). Poté přichází s nápadem na dvě paliva – na benzín a stlačený vzduch. Televizní publicita a zájem investorů se zdá být příslibem do budoucna. V roce 1991 byla založena Společnost MDI se sídlem v Lucembursku. Aby mohl pokračovat ve výzkumu a vývoji odděleně od firmy zaměřené na výrobu, přesouvá výzkumné práce na nově založenou společnost CQFD Air Solution.
Účinný patent – ojnice
Na táhlo pístu jsou napojeny ojnice a pohybují klikovou hřídelí. Díky nim je válec ve své nejvyšší poloze, zatímco hřídel se otočí o 70°. Ve fázi komprese tak může být vytvořena komora o konstantním objemu.
Obrázek ojnice.jpg
Princip
1. KOMPRESE. První píst nasaje profiltrovaný vzduch z okolí a v prvním cyklu motoru jej stlačí na 20 atmosfér, vzduch se oteplí na 400°C.
2. EXPANZE. Když je komora nejmenší a píst stojí na místě, vstříkne se do komory malé množství vzduchu z tlakových nádrží. Vzduch z nádrží má venkovní teplotu, horký stlačený vzduch se proto rychle ochladí a zvětší svůj objem.
3. Ještě než se otevře ventil pro vypuštění ochlazeného („spáleného“) vzduchu, vysokorychlostní závěrka nakrátko spojí komoru kde proběhla expanze s komorou ve fázi komprese. Studený vzduch je vstříknut do horkého, stlačeného vzduchu (rozdíl teplot je vyšší než ve fázi komprese) a cyklus se opakuje.
Městská doprava bez emisí
Firma přemýšlí i o dalších koncepcích vozů na vzduch. Velmi ambiciózní je plán na stavbu autobusů bez emisí. Každý ze za sebou zapojených vozů má vlastní pohon. Vozy jsou sice zapojeny za auto řidiče, jejich kola se však také natáčejí – jsou řízená elektronickým systémem, který koordinuje směr vlaku udávaný prvním vozem a řidičem v něm. Vzdálenost mezi vozy kontrolují senzory. Zajímavý plán existuje však zatím jen na papíře.
Alternativní bratři
Oproti elektromobilům je auto na vzduch lehčí, nemusí vozit těžké baterie. Není zde ani problém s recyklací baterií. Vozidla na sluneční energii slouží spíše efektním prezentacím firem – uvezou sotva svého řidiče, šance na praktické uplatnění je mizivá. Motory na vodíkový pohon jsou zatím stále složité a drahé. Přesto velcí konstruktéři při svých pokusech o ekologickou dopravu stále raději investují do elektrických baterií a vodíkových motorů. Jaké novinky jsou v této oblasti?
Auta na vodík za sedm let
Společnost DaimlerChrysler ohlásila, že v roce 2012 bude připravena spustit výrobu aut na vodíkový pohon. Testy motorů firmy Shell Hydrogen, s níž Chrysler spolupracuje, již začaly. Čerpají energii z palivových článků, motory neprodukují splodiny, pouze vodu a vzduch.
Motorka na vodík
Britská vývojářská společnost Intelligent Energy představila motocykl ENV (Emission Neutral Vehicle). Palivové články se stlačeným vodíkem pohánějí 6kW elektrický motor, který z nuly na 80 km/h zrychlí za 12,1 s., což je zrychlení slušného osobního vozu. Dojezd velmi tichého stroje je 100 km.
Alternativní pohony v Ženevě
Na letošním ženevském autosalonu vystavovalo vozy s alternativním pohonem hned několik výrobců. Bylo to například Volvo Enviromental Car či Saab BioPower, jeho palivo tvoří z 85% ethanol.
Motor v kolech
Toyota vystavuje na Expu v japonském Aichi vůz MTRC – Motor Triathlon Race Car. Motory poháněné palivovými články jsou umístěny v kolech závodního stroje. Škoda, že výroby takového modelu je tak drahá, že na závody takových aut se ještě dlouho nepodíváme.
Zemní plyn
Vozidla mohou používat stlačený plyn (pro osobní vozidla), nebo kapalný plyn (nákladní auta a autobusy). Zemní plyn zabírá mnoho místa a nádrže nemohou být velké. Auta na zemní plyn mají proto menší dojezd než auta se spalovacími motory. Levnější zemní plyn produkuje o 95% méně škodlivin než benzínový motor. První sériově vyráběný vůz na plynový pohon byla Honda Civic GX.
Více na
http://www.theaircar.com
http://www.zevcat.com/
