Проблемы загрязнения окружающей среды, изменения климата и рост числа связанных с ними заболеваний вызвали к жизни сотни, если не тысячи, проектов - источников чистой энергии, безопасных средств транспорта и т.д. и т.п. До жителей нашей планеты «со скрипом», но начала доходить простая истина: если мы не перестанем издеваться над природой, она нас уничтожит. Ее-то сила беспредельна, одно цунами обладает энергией всех электростанций человечества.

В нашей области в промышленных масштабах получают электричество из возобновляемых источников, используя ветер и солнце. Наконец-то всерьез заговорили о закупке в крупных городах электроавтобусов. Вообще же общая направленность современных видов транспорта – электротяга, а конкретно у автомобилей – использование аккумуляторов большой емкости. Казалось бы, вот он и выход из положения! Однако у этого способа движения есть немало «подводных камней». В изготовлении таких энергоэлементов применяются редкоземельные металлы, в частности литий. За его залежи, в целом очень малые, уже идут настоящие войны. Когда крупные американские автопроизводители объявили о начале эры электромобилей, вдруг Венесуэла оказалась врагом демократии, и там возникла угроза гражданской войны. Понятно, что речи про демократию – для дураков. Все просто - в этой стране самые большие разведанные запасы лития! Однако у тех же аккумуляторов еще и цена немалая. Так, например, пара их для гибридного «Форда» стоит 7 тысяч баксов! После 300-400 циклов зарядки-разрядки их нужно менять и утилизировать. А это тоже дорогой и химически опасный процесс.
Конечно, по новым технологиям выпускают электромобили все экономичнее и совершеннее, но до настоящей массовости и экологической безопасности им очень далеко. Главный аргумент их сторонников – отсутствие альтернативы, но в этом электролобби откровенно лукавит. Уже почти 200 лет существует экологически чистейший двигатель, работающий на сжатом воздухе!
Лет 10 назад новостные каналы показали сюжет: пожилой фермер из Техаса, автолюбитель и
механик, оборудовал старый «Додж ¾» (т. е. грузоподъемностью 750 кг) пневматическим двигателем тройного расширения, с питанием от 3-х стандартных газовых баллонов давлением 150 атм. Запас хода у пневмомобиля оказался вполне приличным – более 100 км, а заряжались баллоны компрессором с приводом от ветряка, коих в Техасе и США немерено. Изобретатель предложил оборудовать в штате сеть пневмозаправок, где на автомобилях просто меняли бы опустевшие баллоны на полные. Для большинства поездок и скорости (60-70 км/ч) и дальности вполне бы хватало. Вот вам и пожалуйста - экологически чистая система автотранспорта. Но, похоже, традиционное автомобильное лобби ту идею тихо удушило. Тем не менее сама идея приобретает все больше сторонников. Стоило поискать в Интернете материалы на тему «Пневматический двигатель», как обрушился вал статей, аналитики и технических обзоров.

Сразу расскажу о собственной идее использования пневмодвигателя в сочетании с возобновляемыми источниками электроэнергии. Как известно, ветряк при отсутствии ветра и солнечная батарея ночью простаивают мертвым грузом. Использование привычных аккумуляторов пускает насмарку всю экономию. А вот, если часть полученной энергии запасти в баллонах в виде сжатого воздуха, то ночью и в безветрие этот воздух через машину тройного расширения (где рабочее тело проходит последовательно через цилиндры высокого, среднего и низкого давления – это повышает КПД) крутил бы генератор. И так до утра! В отличие от электрического пневмоаккумулятор можно использовать годами, если не десятками лет. Да и утилизация их не составляет проблемы. А уж насколько простой баллон дешевле аккумулятора, хотя бы от КамАЗа? - можно и не объяснять.
Какова вам моя идея? В наших краях энергии ветра и солнца имеется на миллиарды киловатт-часов, только потребляй. И никаких вам вредных выбросов! Да еще холод, образующийся при расширении воздуха в двигателе, можно использовать летом как бесплатный кондиционер, а тепло при сжатии – для обогрева помещений зимой.

Особо остановлюсь на прогрессе пневматического автотранспорта. Полноценным серийным пневмомобилем стал проект OneCat – более современная интерпретация мексиканского такси Zero Pollution. В легких и безопасных карбоновых баллонах под давлением в 300 бар может храниться до 300 литров сжатого воздуха. Принцип работы двигателя MDI следующий: в малый цилиндр засасывается воздух, где он сжимается поршнем под давлением 18-20 бар и разогревается. Подогретый воздух поступает в сферическую камеру, где смешивается с холодным воздухом из баллонов, который, мгновенно расширяясь и нагреваясь, увеличивает давление на поршень большого цилиндра, передающего усилие на коленвал. Для этого двигателя и его источника питания не нужны редкие металлы.

Немного истории
В начале XIX века использование сжатого воздуха в качестве привода различных систем было весьма широко распространено и стало исчезать лишь с продвижением в массовое использование электричества. До этого пневмопривод находил воплощение в различных приборах: от пневмозвонков в дверях, пневмопочты, пневматического оружия и до предложенной в 1827 г. пневматической железной дороги. В 1861 г. на Александровском заводе в Санкт-Петербурге С. И. Барановским был построен локомотив на пневматическом приводе, который получил название духоход Барановского. Локомотив использовался на Николаевской железной дороге до лета 1862 г. Сжатый воздух используется с XIX века для привода локомотивов в горной промышленности. Кроме того, в некоторых городах, например в Париже, сжатый воздух применялся для привода трамваев, запитывавшихся от центральной общегородской пневматической распределительной сети. Ранее сжатый воздух использовался в двигателях торпед и подводных лодок, обеспечивавших их движение под водой. Во время строительства Сент-Готардской железной дороги в период с 1872 по 1882 г. пневматические локомотивы использовались при прокладывании Готардского железнодорожного туннеля.

Двигатели
В некоторых случаях целесообразно нагревать воздух или двигатель для повышения отдачи энергии. Особенно это актуально с учетом того, что расширяющийся в пневмодвигателях воздух охлаждается.

Баллоны
Баллоны могут быть изготовлены из таких материалов,как: сталь, алюминий, углепластик, кевлар, другие материалы, или их сочетание. Материалы на базе пластика легче металлических, но в целом они дороже. Металлические баллоны могут выдерживать большое количество циклов нагружения - разгрузки, но их необходимо периодически проверять на наличие коррозии. Одна из компаний использует баллоны, рассчитанные на давление 30 МПа. Баллоны для транспортных средств необходимо заправлять на специальных заправочных станциях, имеющих необходимое оборудование. Затраты на вождение подобных воздухомобилей, как обычно предполагается, должны составлять порядка 0,75 евро на 100 км, при полной перезарядке баллонов на «баллонной станции» – около 10 долларов США!

Сжатый воздух
Сжатый воздух имеет низкую энергетическую плотность. При давлении 300 бар энергетическая плотность может достигать около 0,1 МДж/л (с учетом возможности нагрева воздуха), что сравнимо с емкостью электрохимических свинцовых аккумуляторных батарей. Однако по мере разряжения батарей напряжение на их выходах падает относительно несильно. В автомобилях на химическом топливе обеспечивается постоянная мощность на выходе от первого до последнего литра этого топлива. В то же время давление на выходе из баллонов падает по мере расходования воздуха. Газ в баллоне акваланга может быть сжат до 1000 бар (100 МПа). Однако сейчас такие баллоны дороги и имеют малый объем. Автомобиль обычного размера и формы потребляет на ведущем валу около 0,6-1,0 МДж на 1 км пути, хотя совершенствование формы может привести к уменьшению этого числа.

Транспортные средства на сжатом воздухе по многим параметрам сравнимы с транспортными средствами, работающими на аккумуляторных батареях. Их потенциальные преимущества таковы: использование технологий сжатого воздуха позволяет снизить стоимость производства транспортного средства примерно на 20 % за счёт отсутствия необходимости использования систем охлаждения, топливных баков, систем впрыска топлива и др.

Воздух сам по себе негорючий материал!

Пневмодвигатели значительно меньше по массе и габаритам. Пневмодвигатели работают на воздухе относительно невысокой температуры, и поэтому могут быть изготовлены из менее прочных и более легких материалов, таких, как алюминий, пластик, тефлон, которые обладают хорошими фрикционными свойствами, и др.

Изношенные баллоны экологически намного более безопасны, чем аккумуляторные батареи.

Баллоны могут быть перезаряжены сжатым воздухом быстрее и выдерживают большее количество циклов зарядки - разрядки, чем аккумуляторные батареи. По этому показателю транспортные средства на сжатом воздухе сравнимы с транспортом на жидком топливе.

Меньший вес воздухомобилей снижает износ дорог и, как следствие, снижает стоимость их содержания.

Охлаждающийся при работе воздух без дополнительных затрат может подаваться в салон во время жары (не потребуется прожорливый кондиционер). Компания MDI в 2010 г. заявила, что воздухомобили будут способны преодолевать 180 км при вождении по городу и максимальной скорости 110 км/ч, причем только на сжатом воздухе.

Наконец, недавно компания «Motor Development International» представила готовый к массовой эксплуатации пневмоавтомобиль. Микрокар Airpod – это, скорее, коляска с иллюминаторами и огромными прозрачными дверями. Представители «Motor Development International» уверяют, что Airpod – это настоящий пневмомобиль, который уже скоро будет ездить по улицам современных городов. Французский автомобильчик на сжатом воздухе весит всего 220 кг, 80 кг из которых весят баллоны с воздухом. Безусловно, такая легкость достигнута за счет использования далеко не самых прочных материалов. Хотя это транспортное средство может получить балл по безопасности пешеходов, вряд ли 220-килограммовый автомобиль может нанести страшные увечья. Тем более, что его скорость может составлять максимум 70 км/ч. Не впечатляет и запас хода – 200 км. После чего необходимо отправляться на специальную станцию, где посредством электричества (или ветряка) сжатый воздух нагнетается в специальные емкости.

Так что автомобиль на сжатом воздухе – это реально! И пусть Airpod не похож на автомобиль, он несет в себе одну из самых перспективных экологичных идей. С каждым годом технологии совершенствуются и улучшаются. Скоро двигатель на сжатом воздухе станет мощнее, что позволит возить более крепкие кузова. Сам автомобиль экологичен, следовательно, он абсолютно безвреден для природы. Для сжатия воздуха используется электроэнергия, объемы которой по сравнению с потреблением ее электромобилями, несущественны. Заправка Airpod осуществляется всего за 2-3 минуты. При этом 100 км пути обойдутся всего в 120 тенге. Весом всего в 220 кг, он может перевозить до 300 кг груза. Компания MDI предлагает две версии своего автомобиля на сжатом воздухе: одна - пассажирская, рассчитанная на трех человек, и одна - грузовая.

Перспективы Airpod велики. С французской компанией MDI уже несколько лет тесно сотрудничает индийский автопроизводитель «Tata». Он выкупил технологию автомобиля MDI OneCat, а теперь приобрел права на выпуск Airpod в Индии. Франция планирует использовать свой автомобиль на сжатом воздухе в аэропортах для перевозки пассажиров и грузов, а также в качестве такси.

Вот такая у нас есть альтернатива электромобилям – как раз по нашему климату и для наших задыхающихся в бензиновых выхлопах городов. Слабо ли нам стать первой страной с экологическим автотранспортом?

Юрий ЕФИМОВ
Источник: z-taraz.kz