A járműtechnika óriási ugrása az álmok dolga: repülő autók, kizárólag napenergiával működő motoros szánok vagy kétkerekű helikarok, amelyeket a giroszkópok egyensúlyban tartanak. De a tisztább autók felé vezető utat apró lépésekkel kell megtenni. Van hely az összes elektromos és akár félig autonóm járműhöz is, de a benzinégető minták megkönnyítése az elkövetkező évtizedekben várható üzemanyag-hatékonyság jelentős haszonnal jár.
A zümmögők úton vannak. Idén tavasszal az újonnan vásárolt autók átlagos üzemanyag-fogyasztás olyan magasra emelkedett, mint valaha, gallononként 24, 6 mérföldre, a Michigan-i Egyetem Közlekedési Kutatóintézetének (UMTRI) elemzése szerint. Az üzemanyag-fogyasztás biztosan még magasabbra emelkedik: 2025-re a nemzeti szabványok megkövetelik, hogy az autógyártók átlagos járműparkonként legalább 54, 5 mérföld / gallon autók és könnyű tehergépjárművek számára érjenek el.
A jobb üzemanyag-fogyasztás hozzájárulhat az olajfogyasztás uralkodásához, és az amerikai autópálya-járművek évente több mint 1, 5 milliárd tonna üvegházhatást okozó gázkibocsátást emésztnek fel. És bár a legjobb üzemanyag-fogyasztású autók és teherautók gyakran prémiumért árulnak, a megnövelt gáz kilométer segíthet az autósoknak, hogy pénzt takarítsanak meg a szivattyúnál, ahol egy tipikus amerikai háztartás most az éves jövedelmének kb.
Amikor a benzinárak meghaladják a 4 dollárt gallononként, az üzemanyag-fogyasztás az egyik legfontosabb dolog, amelyet az emberek figyelembe vesznek a jármű vásárlásakor - mondja Bruce Belzowski, az UMTRI kutatója. Az árak országosan ezen a jelölésen körüli körül mozognak - bár az országos átlag nem haladja meg 2008 óta -, és a vásárlók hajlandók mutatkozni a jobb üzemanyag-fogyasztás iránt. "Lehet, hogy a fogyasztók azt mondják:" Többet kell kivezetnünk a tartályból "- mondja Belzowski.
A Nemzeti Kutatási Tanács közelmúltbeli jelentése szerint technikailag megvalósítható 2050-re a gépjárművek kőolaj-felhasználásának és üvegházhatású gázkibocsátásának 80% -kal történő csökkentése 2050-re, szemben a 2005. évi szinttel. A hagyományos hajtású járművek hatékonyságának javítása azonban önmagában nem elegendő ilyen drámai csökkentések megvalósításához. Az autóknak átlagosan meglepő - és rendkívül nem valószínű - gallononként 180 mérföldre kell számolniuk ahhoz, hogy ezt a célt csak a hatékonyságnövekedés alapján lehessen elérni. Itt fognak játszani az alternatív üzemanyagok és az összes elektromos járművek.
Az összes járműnek, függetlenül az energiaforrástól, sokkal hatékonyabbá kell válnia, ha ezeket a célokat megvalósítani akarjuk, ám a kőolajjal működő járművek hatékonyságának javítása a közeljövőben a legnagyobb hatással lehet. Ezek az autók ma a közúti járművek túlnyomó többségét teszik ki, és az Egyesült Államokban használt olaj kb. Egyharmadát fogyasztják. És rengeteg fejlesztési lehetőség van, és a mai autók üzemanyag-energiájának mindössze egynegyedét ténylegesen arra használják, hogy az utakon mozogjon. A fennmaradó rész nagy része hővesztéssel veszti el a motort. Az üzemanyag-megtakarítás egyik legkönnyebb és legolcsóbb módja a gázmotor által elvégzendő munka minimalizálása. A tudósok, a kutatók és az autógyártók úgy vélik, hogy ez több stratégia révén is megvalósítható, amelyek közül sokat az alábbiakban felsorolunk:
Új gumiabroncs-technológia
A gumiabroncsok finom szerkesztése a gördülési ellenállás csökkentésével vagy a gumiabroncs síkodása által az erő mentén az út mentén gördülő erő által biztosított nyereséget is eredményezhet. A kerékpárosok tudják, hogy a lapos gumiabroncsnak észrevehetően több lábmunka szükséges ahhoz, hogy egy tiszteletre méltó kapcson guruljon. Hasonlóképpen, az autó gumiabroncsának simulásának vagy deformációjának minimalizálása a fejlett anyagok és a formatervezés révén csökkentheti a gördüléshez szükséges energiamennyiséget.
Motor innovációk
A legdrámaibb fejlesztések azonban valószínűleg a motor sebességváltójának megváltoztatásából származnak - mondja Alan Crane, a Nemzeti Kutatási Tanács Energia- és Környezetvédelmi Rendszereinek Igazgatóságának vezetője és az NRC jelentés tanulmányi igazgatója. A nagyobb sebességű sebességváltók, a kettős tengelykapcsoló-váltók és a súrlódást csökkentő bevonatok elősegíthetik a motorok nagyobb hatékonyságát és csökkenthetik az energiaveszteséget.
A henger kikapcsolásnak nevezett technológia az egyik lehetőség a gépjárműgyártók számára, akik kevésbé szomjas terméket akarnak. Ez lényegében megöli a motor felét, amikor nincs rá szükség - például autópálya útjárat során -, de megtartja az extra energiát a csaphoz a gyorsuláshoz, a nagy emelkedésekhez, a hajó vontatásához vagy más helyzetekhez, amelyeknél erősebb motor szükséges. "Tehát hatodik hengeres motorról háromra váltunk" - mondja Brandon Schoettle, az UMTRI kutatója. Kevesebb hengeren történő futtatás lehetővé teszi a járművezetőknek mindkét irányt, prioritást élvezve az energiaszükségletre, amikor szüksége van rá, és a takarékoskodásra, ha nincs.
A motor lecsökkentése egy másik módja annak, hogy hatékonyságot érjünk el, és ennek már nem kell a teljesítmény költségén járnia. A hagyományos gázkocsikban a belső égésű motor benzin és levegő keverékét veszi egy hengerbe. Egy dugattyú felfelé mozog, hogy összenyomja ezt a keveréket, majd egy szikra meggyullad, és olyan robbanást eredményez, amely a dugattyút lefelé hajtja. Egy szelep nyílik a kipufogógázhoz, hogy kilépjen a hengerből, és a ciklus újrakezdődik: szívás, kompresszió, égés, kipufogás. A turbófeltöltés, amely extra levegőt kényszerít a motor hengerébe, lehetővé teszi a kisebb motorok számára, hogy mindegyik apró robbanásból nagyobb energiát termeljenek.
A kicsi általában könnyebbet jelent, és az autó súlyának 10 százalékos csökkentése körülbelül hét százalékkal csökkenti az üzemanyag-fogyasztást - jegyzi meg Crane. Az NRC jelentés 2050-re arra a következtetésre jutott, hogy az autók súlya 40 százalékkal kevesebb lehet. "Ez még anélkül, hogy bevonnánk sok [könnyű] szénszálat" - mondja Crane. "Jelenleg az autóban szinte minden egyszerű acélból készül."
Nehéz acél cseréje
A vas- és acélötvözetek teszik ki a legtöbb autó tömegének 45% -át. De a fejlettebb anyagokat egyre inkább kirakós játékban lehet alkalmazni, könnyű darabokat helyezve az acélszerkezet különböző helyeire. „Megerősítheti a kritikus alkatrészeket” - mondja Bill Reinert, a Toyota fejlett technológiájú járműveinek nemzeti igazgatója. A nagy szilárdságú acélokat vékonyabb, erősebb alternatívákként cserélik egymással a rendes acélra, és az alumíniumtartalom egyre növekszik. A szénszál és a magnézium kompozitok viszonylag drága és bonyolult anyagok, amelyekkel manapság dolgozni lehet, de tovább haladva segíthetnek egyes alkatrészek súlyának 75% -kal történő csökkentésében.
A súlycsökkentésnek dominóhatása is lehet, mivel az autóban csak kevés alkatrész fut el elszigetelten. "Ha 100 fontot takaríthat meg, akkor válthat egy könnyebb, kisebb motorra, vagy csökkentheti a fékek méretét" - mondja Crane. A kisebb motor viszont egyszerűen kevesebb anyagot jelenthet a motorháztető alatt, ami nagyobb rugalmasságot tesz lehetővé az aerodinamikai kialakításnál, ami még jobb hatékonyságot eredményez.
Optimalizált alkatrészgyártás
A számítógépes tervezés fejlődése megkönnyíti az egyes alkatrészek és rendszerek optimalizálását a kívánt eredmény elérése érdekében. "Az eszközök javulnak" - mondja Crane. "Amikor a [gépjárműgyártók] egy autó felülvizsgálatával járnak, sokkal több információt tudnak betölteni a számítógépbe, és kitalálhatják, hogy mi a legjobb kompromisszum az üzemanyag-fogyasztás és más tényezők szempontjából."
Egy autó görbéinek és szögeinek megismétlése, valamint az aktív grill redőnyök hozzáadása, amelyek megakadályozzák a légáramlást, ha nincs szükség a motor hűtésére, minimálisra csökkentheti az autó nagy sebességű 5% -át, annyira, hogy csökkentse a jármű üvegházát a gázkibocsátás mérföldönként kb. 1 gramm, és extra üzemanyag-fogyasztást eredményez. De a külső változásoknak nem kell drasztikusnak lenniük ahhoz, hogy az autók legalább 50 mérföldet érjenek el a galontól. Crane szerint a jövő üzemanyag-fogyasztója Crane szerint „nagyjából úgy néz ki, mint a jelenlegi járművek”.
A szoros ellenőrzés vagy a kormány mögött forogás azonban különbségeket tárhat fel. „Mivel ez lényegesen könnyebb, a [jövőben egy hatékonyabb autó] kissé másképp érzi magát. Jobb lesz, jobb lesz egy sarok mögött. ”- mondja Crane. A 2050-es célok elérésének lehetséges elemzésekor az NRC csapata feltételezte, hogy a járművek többé-kevésbé jelenlegi formájukban folytatódnának. Ezek az autók „kissé szélsebességűek” - mondja Crane, de semmi radikális. A járművek „nem lesznek kisebbek vagy annyira visszahúzódtak, hogy senki nem férhetnek el a hátsó ülésen”.
Segítő kéz a számítógépektől
Több mint egy évtizeddel azután, hogy az USA bevezette a Prius-t, a hibridek továbbra is csak egy apró darabot képviselnek az autóiparban - az Egyesült Államokban eladott járművek kb. Három százaléka. A mai hibridek némelyike azonban hozzájárulhatna a holnap autóinak széles köréhez, hogy jobb kilométer-kilométert szerezzenek. Az egyik legfontosabb elem a start-stop technológia, amely leállítja a motort, amikor a jármű nyugalmi állapotban van, majd újraindul, amikor a vezető a gázpedálra lép.
A hibridekben ezt gyakran kombinálják a regeneráló fékezéssel, amely kihasználja a kinetikus energiát az akkumulátor töltésekor a fékezés és a fékezés során. A tárolt villamos energia ezután felhasználható a motor újraindítására. "A regeneráló fékezés és az indítás-leállítás alapvetően nagyon általános tervezési elemek lesznek a következő években" - mondja Crane.
Természetesen, amikor az üzemanyag-fogyasztásról van szó, a vezető viselkedése is számít. Az agresszív, ólomtalpú vezető és az egyenletesen tartós, konzervatív járművezető közötti üzemanyag-felhasználás különbsége akár 20 százalék is lehet. Bizonyos mértékig a technológia elvonhatja a járművezetőket pazarlóbb tendenciáiktól. Noha az önálló vezetés nem valószínű, hogy vezetés nélküli autókat eredményez, legalábbis hamarosan, a Renault-Nissan vezérigazgatója, Carlos Ghosn a Stanfordi Egyetemen egy nemrégiben megrendezett eseményen mondta: „Sok autót fogsz látni kevesebb a járművezető hozzájárulása. ”Ezek az autók optimalizálhatók az üzemanyag-fogyasztás és a hatékony útvonaltervezés szempontjából.
A távoli jövőben a kereszteződések olyan helyek lehetnek, ahol az autók úgy vannak programozva, hogy lelassuljanak és áthaladjanak az utakon, ahelyett, hogy becsapnák a fékeket vagy navigálnának a körforgalmakon - javasolja az UMTRI Schoettle. "Ha senki sem áll meg, javult az üzemanyag-fogyasztás" - jegyzi meg.
„Nagyszerű lenne, ha lenne valamiféle mágikus golyó” - mondja a Toyota Reinert - olyan technológia, amely a piszkos autót tisztává teheti anélkül, hogy észrevennénk a teljesítmény, a választás, a kényelem vagy az ár különbségét. A valóság a sokféle technológia, amely a megfelelő kombinációkban haladhat a járművek megtisztításán. "Mindezek a dolgok kevés - mondja Reinert -, de mindez összeadódik."
