Kaj je avto na stisnjen zrak?

Končni alternativni vir goriva v glavah mnogih ljudi bi bil preprosto zrak, ki ga dihamo. Škodljivih emisij bi bilo malo ali nič, poceni in obnovljiv vir goriva ter razmeroma preprost sistem za dovod goriva. Medtem ko je koncept avtomobila na stisnjen zrak prisoten že od dvajsetih let prejšnjega stoletja, so nedavne izboljšave shranjevanja zraka in tehnologije motorjev na stisnjen zrak naredile serijsko proizveden avtomobil na stisnjen zrak bližje realizaciji. Sodobni avtomobil na stisnjen zrak uporablja poseben ekspanzijski ventil za razširitev zraka pod tlakom v dvovaljnem motorju. Sila razširjenega zraka poganja bat navzdol, kar posledično prispeva k obračanju ročične gredi, podobno kot standardni motor z notranjim zgorevanjem.

Številni izumitelji in motorna podjetja so v preteklih letih poskušali ustvariti učinkovit in zmogljiv avtomobil na stisnjen zrak, vendar se je le malo približalo temu, da bi svoje prototipe dali v množično proizvodnjo. Pred kratkim sta dve podjetji, imenovani Motor Development International (MDI) in Tata Motors, objavili načrte za uvedbo avtomobilov s stisnjenim zrakom na trg, čeprav ima le malo strokovnjakov iz industrije dejansko priložnost pregledati njihove prototipe ali preveriti številne trditve podjetij. Ker avtomobil na stisnjen zrak uporablja ogljikova vlakna in druge lahke, a močne materiale za svojo karoserijo in rezervoarje za shranjevanje, so številni strokovnjaki v industriji zaskrbljeni, da vozila ne bi preživela strogih testov trka.

Da bi prihranili težo, so rezervoarji za shranjevanje avtomobilov s stisnjenim zrakom pogosto izdelani iz ogljikovih vlaken, tehnologija, ki se uporablja tudi pri ameriškem Space Shuttle. To naj bi bil pozitiven razvoj, saj rezervoar za shranjevanje ogljikovih vlaken ne bi ustvaril škodljivih šrapnelov med nenamernim ali namernim vbodom. Ti rezervoarji za shranjevanje se rutinsko polnijo s stisnjenim zrakom do tlaka 4500+ psi (funtov na kvadratni palec). Za razliko od električnih baterij rezervoar za stisnjen zrak ne bi izgubil veliko energije zaradi puščanja, ko ni v uporabi.

Eden glavnih tehnoloških problemov, s katerimi se soočajo razvijalci avtomobilov s stisnjenim zrakom, je narava stisnjenega zraka. Ko zrak postane bolj pod pritiskom, proizvede znatno količino toplote. Ta ogret zrak bi vplival na splošno učinkovitost motorja. Nekateri proizvajalci premagajo to težavo z namestitvijo toplotnih izmenjevalnikov, podobnih tistim pri standardnih motorjih s turbopolnilnikom. Ti toplotni izmenjevalci bi medsebojno delovali z ogretim zrakom in odvzemali odvečno toploto skozi prezračevanje. Če bi motor na stisnjen zrak zahteval gnani hladilni element, potem ne bi bil niti približno tako varčen z energijo ali brez emisij, kot bi moral biti.

Tudi če bi težavo z ogrevanim zrakom lahko rešili s toplotnimi izmenjevalniki, obstaja enak in nasproten problem s stisnjenim zrakom kot gorivom. Ko stisnjen zrak preide skozi ekspander, lahko postane zelo hladen. Sestavni deli in maziva motorja lahko zmrznejo, kar povzroči izgubo učinkovitosti in morebitno škodo zaradi mraza. Delovni ogrevalni sistem bi bilo treba izpopolniti, da bi preprečili zmrzovanje razširjenega zraka. Pozitivno je, da bi nekaj tega izjemno hladnega zraka lahko uporabili kot klimatsko napravo.

Avto na stisnjen zrak, vsaj na tej stopnji razvoja, ne bi v celoti vozil samo na stisnjen zrak. Ker lahko trenutni modeli samo s stisnjenim zrakom dosežejo hitrost 40 mph, bi bil za dosego standardne avtocestne hitrosti potreben standardni motor z notranjim zgorevanjem ali električni motor. Zagovorniki avtomobilov s stisnjenim zrakom poudarjajo, da mnogi vozniki običajno vozijo na kratke razdalje v mestnem prometu, da bi opravili večino svojih dnevnih rutin. Avto bi večino časa skoraj v celoti deloval na stisnjenem zraku, le občasno bi potreboval pomoč motorja na plin.

Polnjenje avtomobila s stisnjenim zrakom je lahko tako preprosto kot večurno priključitev vozila na standardni zračni kompresor, pri čemer je primarni strošek elektrika. Ko bodo avtomobili začeli množično proizvodnjo, en načrt zahteva namestitev posebnih zmogljivih zračnih kompresorjev na izbranih bencinskih servisih. Te enote za stiskanje zraka bi lahko napolnile rezervoar v približno treh minutah, imele pa bi tudi toplotne izmenjevalce, da bi preprečili pregrevanje rezervoarjev med postopkom polnjenja.

Uvajanje sedanjih linij avtomobilov na stisnjen zrak bi se najverjetneje začelo v manjših državah po vsem svetu, zlasti v krajih, kjer je bencin previsoko drag in so stopnje onesnaženja zaradi izgorevanja fosilnih goriv izjemno visoke. Ko bodo vozila prestala stroge standarde avtomobilske industrije ZDA in bo mogoče ustvariti zadostno število bencinskih črpalk, je možno, da bodo Američani v kakšnem desetletju na cesti videli avto na stisnjen zrak.