Tiếp theo
|
Kermit the Frog đã từng nói, "Không dễ dàng gì để trở thành màu xanh lá cây." Mặc dù ông không đề cập đến ô tô, nhưng quan sát của ông có vẻ đặc biệt phù hợp với ngành công nghiệp ô tô ngày nay:Thiết kế, phát triển và tiếp thị ô tô "xanh" không phải là một nhiệm vụ dễ dàng, đó là lý do tại sao các phương tiện chạy bằng xăng vẫn chiếm ưu thế trên đường và nhiên liệu hóa thạch vẫn chiếm gần 75% mức tiêu thụ năng lượng của thế giới. Tuy nhiên, khi giá xăng dầu tăng cao và mối lo ngại về lượng khí thải độc hại ngày càng gia tăng, những chiếc ô tô chạy bằng các nguồn nhiên liệu thay thế sẽ ngày càng trở nên quan trọng. Một chiếc xe chạy bằng khí tự nhiên, hay NGV, là ví dụ hoàn hảo cho một chiếc xe như vậy - nó tiết kiệm nhiên liệu, thân thiện với môi trường và có chi phí sở hữu tương đối thấp.
Thư viện hình ảnh phương tiện sử dụng nhiên liệu thay thế
Bài viết này sẽ giải thích ý tưởng cơ bản của NGV, xem xét những thách thức thiết kế độc đáo liên quan và xem xét những ưu điểm và lợi ích của công nghệ này.
Nội dung
Từ "khí" là một thuật ngữ khó hiểu vì nó được sử dụng để mô tả nhiều chất khác nhau tương tự nhưng không hoàn toàn giống nhau. Ví dụ, "khí" bạn đưa vào ô tô của bạn là xăng, một thành phần của dầu thô, hoặc dầu hỏa. Dầu mỏ là một hỗn hợp lỏng sệt, sẫm màu của các hợp chất được hình thành dưới lòng đất do sự phân hủy của các loài động vật biển cổ đại.
Khí tự nhiên cũng sinh ra từ sự phân hủy của các sinh vật cổ đại, nhưng tự nhiên nó ở dạng khí thay vì ở dạng lỏng. Khí tự nhiên thường xuất hiện cùng với dầu thô. Nó có nguồn gốc từ cả thực vật trên cạn và các chất hữu cơ dưới nước và hình thành trên hoặc dưới các mỏ dầu. Nó thường được hòa tan trong dầu thô ở áp suất cao tồn tại trong một bể chứa. Ngoài ra còn có các bể chứa khí tự nhiên, được gọi là khí không đồng hành, chỉ chứa khí và không chứa dầu.
 |
Khí tự nhiên chủ yếu bao gồm metan và các khí hydrocacbon khác. Hydrocacbon là những hợp chất hữu cơ chỉ bao gồm các nguyên tố cacbon và hydro. Các hydrocacbon trong khí tự nhiên được gọi là hydrocacbon no vì chúng chứa hydro và cacbon liên kết với nhau bằng các liên kết đơn. Như sơ đồ cho thấy, metan là hiđrocacbon no đơn giản nhất.
 |
Giống như xăng, khí tự nhiên dễ cháy, có nghĩa là nó có thể được sử dụng trong động cơ đốt cháy như xăng. Nhưng những chiếc xe có thể đốt cháy khí tự nhiên đã không xuất hiện ở hiện trường cho đến những năm 1930.
Chúng tôi khai thác khí tự nhiên bị mắc kẹt trong các hồ chứa dưới lòng đất bằng cách khoan giếng vào lòng đất. Một chiếc giếng hiện đại, được trang bị các mũi khoan nạm kim cương, có thể khoan tới độ sâu gần 25.000 feet.
Trong suốt thế kỷ 19, việc sử dụng khí đốt tự nhiên vẫn còn mang tính địa phương vì không có cách nào để vận chuyển một lượng lớn khí đốt trên một quãng đường dài. Năm 1890, việc phát minh ra khớp nối đường ống chống rò rỉ giúp vận chuyển khí đốt từ nguồn hàng dặm. Những cải tiến trong công nghệ đường ống tiếp tục trong hai thập kỷ tiếp theo cho đến khi việc truyền dẫn khí đốt đường dài trở nên thực tế. Từ năm 1927 đến năm 1931, những người lao động đã xây dựng hơn 10 hệ thống truyền dẫn khí đốt tự nhiên lớn ở Hoa Kỳ, làm cho khí đốt tự nhiên trở thành nguồn năng lượng khả thi cho nhiều ứng dụng. Tình trạng thiếu hụt dầu mỏ vào cuối những năm 1960 và đầu những năm 1970 đã mang lại sự quan tâm mới đến khí đốt tự nhiên như một nguồn nhiên liệu, đặc biệt là cho ô tô.
Ngày nay, chủ sở hữu các phương tiện sử dụng khí đốt tự nhiên có thể đổ xăng cho ô tô của họ tại một trong 1.300 trạm tiếp nhiên liệu đặt tại Hoa Kỳ. Honda cũng cung cấp một máy bơm khí tự nhiên cá nhân cho những người mua Civic chạy bằng khí tự nhiên. Máy bơm sử dụng đường khí đốt tự nhiên hiện có của ngôi nhà và có thể được lắp đặt với giá từ 500 đô la đến 1500 đô la.
Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về cách các phương tiện chạy bằng khí đốt tự nhiên được thiết kế.
| | | | |
| | | | |
| Nhiệt độ ( ° F) | | | |
| Nhiệt độ ( ° F) | | | |
Tuy nhiên, một số sửa đổi được yêu cầu để làm cho một NGV hoạt động hiệu quả. Những thay đổi này chủ yếu ở bình chứa nhiên liệu, động cơ và khung xe.
Lưu trữ nhiên liệu
Hầu hết các NGV hoạt động bằng khí nén tự nhiên nên nhiên liệu chiếm ít không gian hơn. Tại một trạm tiếp nhiên liệu, khí được nén đến 3.000-3.600 pound / inch vuông trước khi được bơm vào các xi lanh áp suất cao, hình ống được gắn vào phía sau, đầu hoặc gầm xe. Các thùng chứa của những chiếc NGV đời đầu cồng kềnh và chiếm nhiều không gian chở hàng của xe, nhưng các loại xi lanh mới hơn, nhẹ hơn đã được phát triển. Được gọi là Hệ thống lưu trữ tích hợp (ISS), những hình trụ hoàn toàn bằng composite này được chứa trong một lớp vỏ bằng sợi thủy tinh và bọt hấp thụ va đập để bảo vệ chúng trong trường hợp va chạm. Các xi lanh cũng có đường kính nhỏ hơn để ba trong số chúng có thể được ghép lại với nhau với kích thước và hình dạng giống như một bình xăng thông thường.
 Hình ảnh lịch sự Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của Đại học Johns Hopkins |
Sửa đổi Động cơ
Khi động cơ trong NGV được khởi động, khí tự nhiên chảy từ các xi lanh chứa vào đường nhiên liệu. Gần động cơ, khí tự nhiên đi vào bộ điều chỉnh để giảm áp suất. Sau đó, khí được cấp qua hệ thống phun nhiên liệu khí đa điểm, hệ thống này đưa nhiên liệu vào các xi lanh. Cảm biến và máy tính điều chỉnh hỗn hợp nhiên liệu-không khí để khi bugi đánh lửa, khí đốt cháy hiệu quả. Động cơ sử dụng khí tự nhiên cũng bao gồm nhôm rèn, piston nén cao, ghế van xả niken-vonfram cứng và một bộ chuyển đổi xúc tác cụ thể cho mêtan.
 Ảnh lịch sự Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của Đại học Johns Hopkins Một động cơ khí đốt tự nhiên đã được lắp đặt |
Sửa đổi khung gầm
Một số sửa đổi trong việc đình chỉ NGV có thể được yêu cầu để tạo không gian cho các thùng chứa nhiên liệu. Ở phía sau xe, hệ thống treo tay đòn bán kéo đôi khi thay thế hệ thống treo liên kết bên vốn là tiêu chuẩn của nhiều xe ô tô chạy bằng xăng. Điều này tạo ra không gian thông thoáng hơn ở phần gầm sau nhưng vẫn mang lại cảm giác êm ái, thoải mái khi di chuyển. NGV cũng loại bỏ lốp dự phòng và kích, điều này cho phép mặt bằng phẳng. Lốp "chạy bằng phẳng", chẳng hạn như Lốp di động mở rộng của Goodyear Tire, được lắp đặt để bù đắp cho thực tế là lốp dự phòng và kích bị thiếu.
 Ảnh lịch sự Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của Đại học Johns Hopkins |
Sự khác biệt trong việc tiếp nhiên liệu
Việc tiếp nhiên liệu cho xe chạy bằng khí tự nhiên cũng có thể hơi khác một chút. Điểm tiếp nhiên liệu thường ở phía trước xe, mặc dù trong một số NGV, chẳng hạn như Honda Civic GX, điểm tiếp nhiên liệu nằm ở phía sau. Một NGV có thể được cung cấp nhiên liệu tại một máy bơm "nạp đầy nhanh" trong cùng khoảng thời gian cần thiết để cung cấp nhiên liệu cho bất kỳ phương tiện chạy bằng xăng hoặc dầu diesel nào. Ngoài ra, NGV có thể được cung cấp nhiên liệu sau 5 đến 8 giờ bằng phương pháp "nạp đầy chậm". Các trạm tiếp nhiên liệu tại nhà do Honda cung cấp thuộc loại đổ xăng chậm, yêu cầu chủ xe phải đổ xăng cho xe của họ qua đêm.
Tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về những ưu điểm của xe chạy bằng khí đốt tự nhiên so với xe chạy bằng xăng, cũng như những nhược điểm.
Xe chạy bằng khí đốt tự nhiên cũng mang lại những lợi ích sau:
| |
Nhược điểm
Một trong những phàn nàn lớn nhất về NGV là chúng không rộng rãi như xe chạy xăng. Điều này là do NGV phải nhường không gian chở hàng và thùng xe quý giá để chứa các xi lanh chứa nhiên liệu. Không chỉ vậy, các xi lanh này có thể tốn kém chi phí thiết kế và chế tạo - một yếu tố góp phần làm cho chi phí chung của một chiếc xe chạy bằng khí tự nhiên cao hơn so với một chiếc xe chạy bằng xăng.
 Ảnh lịch sự Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của Đại học Johns Hopkins Khung gầm phía sau hiển thị xi lanh nhiên liệu |
Một nhược điểm khác là phạm vi lái hạn chế của NGV, thường chỉ bằng khoảng một nửa so với xe chạy bằng xăng. Ví dụ, chiếc Civic GX chạy khí tự nhiên của Honda, có thể đi tới 220 dặm mà không cần tiếp nhiên liệu. Một chiếc Civic chạy bằng xăng điển hình có thể đi được khoảng 350 dặm mà không cần tiếp nhiên liệu. Nếu một NGV chuyên dụng hết nhiên liệu trên đường, nó sẽ phải được kéo đến nhà của chủ sở hữu hoặc đến một trạm tiếp nhiên liệu khí tự nhiên ở địa phương, nơi có thể khó tìm hơn một trạm xăng "thông thường".
Cuối cùng, cần lưu ý rằng khí tự nhiên, giống như xăng, là nhiên liệu hóa thạch và không thể được coi là tài nguyên tái tạo. Mặc dù trữ lượng khí đốt tự nhiên ở Hoa Kỳ vẫn còn đáng kể, nhưng chúng không phải là cạn kiệt. Một số dự đoán rằng có đủ trữ lượng khí đốt tự nhiên còn lại để kéo dài thêm 67,1 năm nữa, với giả định rằng mức sản xuất năm 2003 vẫn tiếp tục.
Mặc dù có một số lợi thế mà NGV mang lại, chúng vẫn tương đối không phổ biến. Theo Liên minh khí đốt tự nhiên, hiện nay có 130.000 NGV trên đường ở Hoa Kỳ và hơn 2,5 triệu trên toàn thế giới. Để thực hiện điều này, hãy xem xét rằng có 142,5 triệu xe được đăng ký vào năm 2001 - có nghĩa là xe chạy bằng khí đốt nhiều hơn NGV gần 1.100 đến một chiếc ở Hoa Kỳ. Hơn 40 nhà sản xuất khác nhau, bao gồm Ford, General Motors, Toyota và Volvo, hiện đang sản xuất NGV.
 Ảnh:Honda Thiết bị Tiếp nhiên liệu Phill Home |
Trong khi các loại xe như Civic GX và E 200 NGT chỉ có sẵn ở một số thị trường rất hạn chế (trước đây ở một số bang phía Tây, sau ở châu Âu), NGV dự kiến sẽ được cung cấp rộng rãi hơn cho người tiêu dùng trong hai thập kỷ tới, đặc biệt khi giá dầu tiếp tục tăng. Khi điều đó xảy ra, việc trở thành màu xanh lá cây sẽ dễ dàng hơn một chút.
Để biết thêm thông tin về xe chạy bằng khí đốt tự nhiên và các chủ đề liên quan, hãy xem các liên kết trên trang tiếp theo.
| Nhiều xe tải và xe buýt đường dài chạy bằng một dạng khí tự nhiên khác được gọi là khí tự nhiên hóa lỏng, hoặc LNG. LNG được tạo ra bằng cách làm lạnh khí tự nhiên đến -260 ° F, ngưng tụ thành chất lỏng. Dạng lỏng đặc hơn nhiều và do đó có nhiều tiềm năng hơn cho khoảng không gian mà nó chiếm. Điều đó có nghĩa là nhiều năng lượng hơn có thể được lưu trữ trong cùng một khoảng không gian trên ô tô hoặc xe tải. |
Tiết kiệm nhiên liệu tự độngCông nghệ tự động định giá nhiên liệu thay thếAutoAlternative Nhiên liệu thay thếAutoAlternative Nhiên liệu thay thế10 Ý tưởng về nhiên liệu thay thế chưa bao giờ có trong LabAutoHybrid Technology Nhiên liệu sinh học từ tảo có phải là sự thay thế khả thi cho dầu không? AutoBiofuelsCác công ty dầu mỏ có đang quảng bá năng lượng thay thế? Hoạt động của tế bào nhiên liệuAutoAlternative Nhiên liệu hoạt động như thế nào Nhiên liệu sinh học hoạt độngAutoAlternative Nhiên liệu etanol có thực sự thân thiện với môi trường hơn gas không? AutoAlternative Fuels rs? AutoAlternative Nhiên liệu hoạt động như thế nào Xe chạy bằng khí đốt tự nhiênAutoAlternative FuelsE85 Ethanol Flex Fuel Tổng quanAutoAlternative Fuel Ethanol có thể làm hỏng động cơ của bạn không? AutoAlternative Nhiên liệu hàng đầu là gì và nó khác với xăng như thế nào? AutoAlternative Fuel 'for =' chck2 '> Nghiên cứu Khoa học về Nhiên liệu Thay thế Khoa học Năng lượng Sản xuất năng lượng thay thế mới rẻ nhất là gì? Khoa học Xanh Khoa học Năng lượng thay thế mới rẻ nhất là gì? Khoa học Xanh Khoa học10 Các dạng năng lượng thay thế kỳ lạScienceG Khoa học Xanh Các nhiên liệu thay thế có làm cạn kiệt nguồn cung ngô toàn cầu không?
Các bài viết liên quan về HowStuffWorks
Các liên kết tuyệt vời khác
Nguồn
Luật Chanh và Xe sở hữu trước:Hoạt động như thế nào?
Cách hoạt động của xe hybrid
Phanh của tôi hoạt động như thế nào?
Bảo dưỡng khác nhau như thế nào ở Xe hybrid so với Xe chạy bằng xăng?