Маховик

Возможно, для вас это покажется невероятным, но такой транспорт давным-давно выпускается серийно. Я имею в виду гировозы - локомотивы, приводимые в движение раскрученным маховиком. Применяются они в шахтах, где возможен взрыв метано-воздушной смеси. Раскрутка маховика гировоза осуществляется пневмодвигателем от сжатого воздуха, что исключает искрообразование. Правда, запас хода у гировоза невелик - чуть больше километра. Но учтите, что сам локомотив весит несколько тонн и тянет за собой ещё более тяжёлый состав из вагонеток с углём. Да и маховик там обычный стальной.

Для целей-же накопления энергии наиболее подходит так называемый «супермаховик» - накопитель энергии, намотанный из тоненьких ленточек или волокон. Маховик из углеродного волокна имеет ёмкость порядка 0,5 кВт*ч/кг. Это вдвое лучше, чем у литий-полимерного аккумулятора. К тому-же, «зарядка» маховика осуществляется всего за несколько минут, а потери энергии на одном цикле заряд-разряд составляют единицы процентов. И, в отличие от химических аккумуляторов, количество циклов неограничено. При магнитном подвесе вакуумированного маховика и бесконтактном раскручивании/отборе энергии трение практически будет отсутствовать и срок службы накопителя будет ограничен только «усталостью» материала.

Увы! Ёмкость маховичного накопителя всё-же слишком мала. Энергия однотонного маховика эквивалентна 100 литрам бензина. Неудивительно, что автомобили с двигателями внутреннего сгорания получили такое распространиение.

Не менее удивительно, что при таких скромных характеристиках маховичный транспорт имеет шанс появиться на наших улицах! Конечно, не в качестве замены автомобилей, а в качестве маршрутного городского транспорта. Они могут стать отличной альтернативой троллейбусам и автобусам. В отличие от троллейбусов, для них не нужна контактная сеть и они могут гибко менять маршруты, при этом не загрязняя воздух, как автобусы.

Для типичных городских маршрутов длиной около 10км гиробусу полной массой 20т будет достаточно маховика массой 40-50кг. «Заряжаться» такой гиробус будет на конечных остановках, где устраиваются станции подзарядки – это гораздо проще, чем тянуть контактную сеть для троллейбуса через весь город.

Ещё одно немаловажное преимущество маховика для применения в городском цикле движения – он может работать в качестве рекуператора. То есть, при замедлении транспортного средства маховик будет накапливать энергию, а при разгоне - отдавать. Получается очень экономичный и экологически чистый вид городского транспорта с хорошими разгонными характеристиками.

А если заглянуть в более отдалённое будущее, то можно обнаружить совершенно фантастические вещи. Например, маховики из углеродного нановолокна. К сожалению, этот материал пока ещё слишком новый, слишком дорогой и изготовляется в небольших количествах. Однако, в углероде недостатка нет и также нет сомнения, что технология массового производства углеродного нановолокна будет разработана. Чем-же так примечателен этот материал? А тем, что имеет чрезвычайно высокую прочность. Изготовленный из него маховик будет иметь невероятную ёмкость 1 МВт*ч/кг !!! Фактически, легковой автомобиль с маховиком массой 100кг можно будет однократно "зарядить" прямо на автозаводе и этого заряда хватит на весь срок эксплуатации автомобиля! Хотя, конечно, такого делать не будут, т.к. придётся возле каждого автозавода строить по несколько атомных энергоблоков для зарядки автомобилей.

Гибридный вариант

Единственный более-менее распространённый гибрид – это помесь автомобиля с электромобилем. Сейчас это очень модное направление в деятельности автопроизводителей. К сожалению, пока-что себестоимость гибридных автомобилей выше, чем традиционных. И невелик выбор моделей. Положение спасает то, что в некоторых странах для владельцев гибридных автомобилей предусмотрены налоговые льготы. Да и производители продают такие автомобили если и не в убыток, то без особой прибыли для себя. Но им деваться некуда - топливо дорожает и необходимо экономить топливо любой ценой. Приходится обкатывать новые технологии даже в убыток себе - иначе завтра вообще можно остаться без покупателей.

Что касается технических характеристик гибридов, то они, хотя и не являются выдающимися, находятся на уровне обычных автомобилей. Разумеется, если не считать расход топлива и загрязение окружающей среды, которое у гибридов меньше.

Впрочем, расход топлива тоже можно считать по-разному. Поскольку основная часть производителей гибридных автомобилей - японские компании, они рекламируют низкий расход топлива в "городском цикле". Имея в виду, конечно, движение с частыми разгонами-торможениями. При этом за счёт возможности рекуперации топливо действительно экономится. Однако, в городах с нормальными транспортными развязками и объездными дорогами, при езде по автомагистралям, торможения-разгоны не так уж и часты. А на таких режимах движения автомобиль с турбодизелем получается экономичнее гибрида.

С другой стороны, эра гибридных автомобилей только начинается. Производят пока только несколько моделей, далеко не все возможные схемы силовых установок испробованы. Да и новые технологии также будут применяться - например, мощные компактные электродвигатели на неодимовых магнитах, более ёмкие и дешёвые аккумуляторы и пр.

Выводы

И вот здесь специально для любителей электромобилей я должен привести пару интересных чисел: 4 ТВт и 25 ТВт. Первое – суммарная мощность всех электростанций мира. Второе – суммарная мощность двигателей всех автомобилей мира. Внимательно всмотритесь в эти числа. Сравните их. Вспомните, что электромобили заряжаются от электростанций. Подумайте. И ответьте на вопрос: «Когда человечество сможет полностью заменить автомобили электромобилями?»

Не правда-ли, ответ «Никогда» напрашивается сам собой? Но это не совсем верный ответ. На самом деле, автомобили не будут заменяться электромобилями, а просто вымрут и на замену им ничего не придёт. Транспортная система станет совершенно другой. Какой именно – будет описано в следующей статье. А пока давайте заглянем в ближайшее будещее, где есть ещё нефть и газ.

Разумеется, автомобили в этом будущем тоже есть. И будут они практически такими-же, как сейчас. Основные изменения, которые можно наметить уже сегодня, следующие:

• применение керамических деталей в двигателях внутреннего сгорания для повышения температуры горючей смеси и повышения КПД двигателя

• утилизация энергии выхлопных газов

• широкое применение пластиковых деталей для уменьшения веса автомобиля

• массовое производство гибридных автомобилей а также автомобилей с различного рода рекуператорами (маховики, электрические аккумуляторы или конденсаторы) для уменьшения потерь энергии при торможениях/разгонах

• начало серийного производства автомобилей, изначально ориентированных для работы на газе

• начало серийного производства автомобилей на топливных элементах с реформерами

Городской маршрутный транспорт будет массово переходить на электрическую тягу и, возможно, маховики. На транспорте с ДВС в обязательном порядке появятся рекуператоры.

Морской транспорт будет постепенно переходить с дизелей на паровые турбины и двигатели Стирлинга. Начнётся применение в качестве топлива водно-угольной суспензии. Если, конечно, не будет изобретён дешёвый способ перевода угля в жидкую или газообразную форму. Несомненно, на крупных судах и дальних маршрутах будет вовсю использоваться вспомогательное парусное вооружение.

А вот авиация от реактивных двигателей никуда не денется. Значит, топливом будет служить или сжиженный газ или жидкое синтетическое топливо (когда нефть закончится).