Xăng đã là nhiên liệu của quá khứ. Nó có vẻ không phải như vậy khi bạn đổ đầy xăng trên đường đi làm, nhưng xăng dầu được sử dụng để tạo ra nó đang dần cạn kiệt. Nó cũng gây ô nhiễm không khí ngày càng trở nên không tốt cho sức khỏe để thở, và mọi người không còn muốn trả giá cao mà các công ty dầu mỏ đang tính cho nó. Các nhà sản xuất ô tô biết tất cả những điều này và đã dành rất nhiều thời gian và tiền bạc để tìm kiếm và phát triển nhiên liệu của tương lai.
Cuộc tìm kiếm đang được tiến hành, nhưng nguồn nhiên liệu này trong tương lai sẽ là gì? Nhiên liệu làm sẵn như xăng dầu ngày càng khó kiếm và các nhà sản xuất ô tô đang chuyển sang các nguồn năng lượng xanh hơn như pin. Những viên pin này có thể được sạc bằng năng lượng và được đặt trong ô tô, nơi năng lượng đó có thể được giải phóng. Ý tưởng đó có vẻ tốt, một số nhà sản xuất cho rằng không khí có thể trở thành một nguồn năng lượng thậm chí còn tốt hơn.
Hàng không? Thoạt nhìn, ý tưởng chạy ô tô trên không có vẻ quá tốt để trở thành sự thật. Nếu chúng ta có thể sử dụng không khí làm nhiên liệu, tại sao phải nghĩ đến việc sử dụng bất cứ thứ gì khác? Không khí là tất cả xung quanh chúng ta. Không khí không bao giờ cạn kiệt. Không khí không bị ô nhiễm. Hơn hết, không khí là miễn phí.
Thật không may, không khí không thể được sử dụng làm nhiên liệu. Đầu tiên, năng lượng phải được lưu trữ trong nó bằng cách sử dụng máy nén khí cơ học để ép chặt không khí. Khi khí nén được giải phóng, nó sẽ nở ra. Ví dụ, không khí giãn nở này có thể được sử dụng để dẫn động các piston cung cấp năng lượng cho động cơ. Ý tưởng sử dụng khí nén để cung cấp năng lượng cho một chiếc xe không phải là mới:Những nguyên mẫu ban đầu của một chiếc xe chạy bằng không khí đã quay trở lại giữa những 19 thế kỷ, thậm chí trước khi phát minh ra động cơ đốt trong.
Ít nhất một nhà sản xuất nghĩ rằng họ đã sẵn sàng bán xe hơi cho công chúng Mỹ. Nếu mọi việc suôn sẻ, những chiếc xe này có thể sớm có mặt tại Hoa Kỳ [nguồn:Sullivan]. Trong vài trang tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét công nghệ này, lý do bạn có thể muốn sử dụng nó - và một vài lý do bạn có thể không.
Nội dung
Các định luật vật lý quy định rằng các chất khí không bị biến đổi sẽ lấp đầy bất kỳ không gian nhất định nào. Cách dễ nhất để thấy điều này đang hoạt động là thổi phồng một quả bóng bay. Lớp da đàn hồi của quả bóng bay giữ chặt không khí bên trong, nhưng khi bạn dùng kim ghim để tạo một lỗ trên bề mặt quả bóng bay, không khí sẽ nở ra bên ngoài với nhiều năng lượng khiến quả bóng phát nổ. Nén khí vào một không gian nhỏ là một cách để tích trữ năng lượng. Khi chất khí nở ra trở lại, năng lượng đó được giải phóng để thực hiện công việc. Đó là nguyên tắc cơ bản đằng sau những gì làm cho một chiếc xe hơi.
Những chiếc xe hơi đầu tiên sẽ có máy nén khí được tích hợp bên trong. Sau khi lái xe nhanh, bạn sẽ có thể mang xe về nhà, cất vào gara và cắm máy nén. Máy nén sẽ sử dụng không khí từ xung quanh xe để nạp đầy bình khí nén. Thật không may, đây là một phương pháp tiếp nhiên liệu khá chậm và có thể sẽ mất đến hai giờ để nạp đầy hoàn toàn. Nếu ý tưởng về một chiếc ô tô chạy bằng không khí thành công, các trạm tiếp nhiên liệu không khí sẽ có sẵn tại các trạm xăng thông thường, nơi có thể nạp đầy bình xăng nhanh hơn nhiều bằng không khí đã được nén. Việc bơm đầy bể chứa của bạn có thể mất khoảng ba phút [nguồn:Cornell].
Những chiếc xe hơi đầu tiên gần như chắc chắn sẽ sử dụng Động cơ Khí nén (CAE) do công ty Pháp Motor Development International (MDI) phát triển. Những chiếc xe hơi sử dụng động cơ này sẽ có bình chứa có thể chứa khoảng 3.200 feet khối (90,6 kiloliters) khí nén. Bộ tăng tốc của xe vận hành một van trên bình chứa của nó cho phép không khí được thoát vào một đường ống và sau đó vào động cơ, tại đây áp suất giãn nở của không khí sẽ đẩy lên các pít-tông và làm quay trục khuỷu. Điều này sẽ tạo ra đủ năng lượng cho tốc độ khoảng 35 dặm (56 km) một giờ. Khi ô tô chạy bằng không khí vượt qua tốc độ đó, một động cơ sẽ hoạt động để vận hành máy nén khí trong ô tô để nó có thể nén nhiều không khí hơn và cung cấp thêm công suất cho động cơ. Không khí cũng được làm nóng khi nó chạm vào động cơ, làm tăng âm lượng của nó để cho phép xe chuyển động nhanh hơn [nguồn:Cornell].
Một ưu điểm chính của việc sử dụng khí nén để cung cấp năng lượng cho động cơ ô tô là xe chạy bằng khí nén tinh khiết không tạo ra ô nhiễm ở ống xả. Cụ thể hơn, những chiếc ô tô chạy bằng khí nén mà chúng ta có thể sẽ thấy trong tương lai gần sẽ không gây ô nhiễm cho đến khi chúng đạt tốc độ vượt quá 35 dặm một giờ. Đó là khi máy nén khí bên trong của ô tô sẽ hoạt động để đạt được tốc độ cao hơn. Động cơ chạy máy nén khí này sẽ yêu cầu nhiên liệu sẽ tạo ra một lượng nhỏ ô nhiễm không khí. Một số nhiên liệu (bạn có thể sử dụng nhiên liệu sinh học thân thiện với môi trường hoặc nhiên liệu hóa thạch) cũng sẽ được sử dụng để làm nóng không khí khi nó nổi lên từ bể chứa. Các động cơ khí nén mới nhất cũng cung cấp cho người lái tùy chọn sử dụng nhiên liệu hóa thạch hoặc nhiên liệu sinh học để làm nóng không khí khi nó đi vào động cơ. Tuy nhiên, công nghệ này thể hiện một sự cải tiến rõ rệt so với những chiếc ô tô chạy bằng động cơ đốt trong tạo ra một lượng ô nhiễm đáng kể ở bất kỳ tốc độ nào.
Những chiếc xe hơi cũng được thiết kế để nhẹ hơn những chiếc xe hơi thông thường. Kết cấu nhôm của những chiếc xe này sẽ giữ cho trọng lượng của chúng dưới 2.000 pound (907 kg), điều cần thiết để làm cho những chiếc xe này tiết kiệm nhiên liệu và sẽ giúp chúng đi nhanh hơn trong thời gian dài.
Một ưu điểm khác của ô tô máy bay là nhiên liệu phải rẻ đáng kể, một yếu tố quan trọng cần cân nhắc trong thời đại giá xăng biến động như hiện nay. Một số ước tính nói rằng những chiếc xe sẽ đi được tương đương 106 dặm (171 km) mỗi gallon, mặc dù khí nén có thể sẽ không được bán theo gallon. Một ước tính có ý nghĩa hơn là có thể mất ít nhất 2 đô la tiền điện để đổ đầy bình khí nén, mặc dù vậy bạn cũng sẽ cần xăng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện nén không khí khi lái xe [nguồn:Cornell].
Bản thân các phương tiện cũng sẽ tương đối rẻ. Zero Pollution Motors, dự định phát hành những chiếc xe hơi đầu tiên tại Hoa Kỳ và ước tính giá nhãn dán vào khoảng 17.800 đô la, điều này sẽ làm cho những chiếc xe này có giá cả phải chăng đối với những người mua ở Mỹ có ý thức về ngân sách [nguồn:Max].
Trong khi một chiếc ô tô chạy bằng khí không tạo ra ô nhiễm khi chạy bằng khí nén đã có sẵn trong bình của nó, ô nhiễm vẫn được tạo ra khi không khí được nén, cả khi ô tô đang chuyển động và trong khi nó được tiếp nhiên liệu. Như chúng tôi đã đề cập trước đó, máy nén khí của xe có thể sẽ chạy bằng xăng và khí này sẽ tạo ra ô nhiễm khi bị đốt cháy.
Máy nén khí ở trạm xăng có thể sẽ chạy bằng điện. Việc sản xuất điện đó có thể gây ô nhiễm hoặc không, tùy thuộc vào cách tạo ra điện đó. Ví dụ, điện chạy bằng than có thể tạo ra một lượng ô nhiễm đáng kể. Các nguồn điện sạch hơn, chẳng hạn như điện hạt nhân hoặc thủy điện, sẽ ít gây ô nhiễm hơn. Theo trang web Gas 2.0, một chiếc xe hơi ở Hoa Kỳ sẽ tạo ra khoảng 0,76 pound khí thải carbon dioxide mỗi dặm dựa trên sự kết hợp trung bình của các nguồn năng lượng điện trong quá trình tiếp nhiên liệu. Để so sánh, Toyota Prius Hybrid, kết hợp động cơ điện chạy bằng pin với động cơ đốt trong, tạo ra khoảng 0,34 pound carbon dioxide mỗi dặm. Vì vậy, mặc dù ô tô chạy bằng không khí không hoàn toàn không gây ô nhiễm, nhưng nó vẫn thể hiện một sự cải tiến so với một trong những loại ô tô hybrid phổ biến nhất trên thị trường [nguồn:Nuccitelli].
Khoảng cách cũng có thể trở thành một bất lợi, tùy thuộc vào thói quen đi lại của bạn. Khoảng cách mà một chiếc xe hơi có thể đi được mà không cần tiếp nhiên liệu là rất quan trọng vì ban đầu rất ít trạm đổ xăng có sẵn máy bơm khí nén. Nếu bạn chỉ định sử dụng xe hơi của mình cho những chặng đường ngắn - khoảng cách dưới 100 dặm - thì sẽ ổn. Tuy nhiên, một đến hai giờ chờ đợi máy nén khí tích hợp của xe để nén một bình đầy không khí có thể trở thành một vấn đề trong các chuyến đi xuyên quốc gia. Zero Pollution Motors - chi nhánh Mỹ của MDI và là công ty có khả năng sản xuất ô tô chạy bằng không khí đầu tiên cho thị trường Mỹ - nhằm mục đích sớm có một chiếc ô tô có thể di chuyển từ 800 đến 1.000 dặm trên một bình không khí cộng với 8 gallon khí đốt [nguồn:Cornell]. Tuy nhiên, các nguyên mẫu ban đầu đã đi được quãng đường gần hơn 120 dặm - đủ tốt cho việc đi làm hàng ngày của bạn, nhưng không đủ cho các chuyến đi dài hơn [nguồn:Motavalli].
Điều gì sẽ xảy ra nếu một chiếc xe hơi bị hư hỏng trong một vụ tai nạn? Rốt cuộc, bình chứa khí nén có thể gây nguy hiểm. Để giảm nguy cơ này, các bình khí được làm bằng sợi carbon và được thiết kế để nứt vỡ, chứ không phải vỡ ra khi va chạm. Vết nứt này sẽ cho phép "nhiên liệu" thoát ra không khí xung quanh một cách vô hại. Các nhà sản xuất lo ngại rằng không khí thoát ra từ một đầu của xe tăng có thể tạo ra hiệu ứng giống như tên lửa và đẩy xe bằng một luồng không khí. Van trên bình nhiên liệu của ô tô đã được đặt ở bên cạnh để giảm thiểu tác động này.
Bất chấp những biện pháp phòng ngừa này, có một số lo ngại rằng kết cấu nhẹ của ô tô hàng không có thể khiến chúng khó vượt qua các yêu cầu an toàn nghiêm ngặt của Mỹ và điều này có thể ngăn cản sự xuất hiện của ô tô hàng không trên thị trường Hoa Kỳ. Các yếu tố khác cũng được đặt lên hàng đầu và chúng ta sẽ tìm hiểu về những yếu tố đó tiếp theo.
Công ty Tata Motors của Ấn Độ có thể sẽ sản xuất chiếc xe hơi đầu tiên trên thị trường trong vài năm tới. Xe hơi của Tata Motors cũng sẽ sử dụng động cơ CAE. Mặc dù Tata đã thông báo vào tháng 8 năm 2008 rằng họ chưa sẵn sàng tung ra những chiếc xe hơi của mình để sản xuất hàng loạt, Zero Pollution Motors vẫn có kế hoạch sản xuất một chiếc xe tương tự tại Hoa Kỳ. Được gọi chung là FlowAIR, những chiếc xe này sẽ có giá khoảng 17.800 USD. Công ty có trụ sở tại New Paltz, N.Y., nói rằng họ sẽ bắt đầu nhận đặt trước vào giữa năm 2009 để giao xe vào năm 2010. Công ty có kế hoạch tung ra 10.000 xe ô tô trong năm đầu tiên sản xuất [nguồn:Max]. MDI gần đây cũng đã tiết lộ AirPod điều khiển bằng cần điều khiển, phần bổ sung mới nhất cho kho vũ khí xe hơi của hãng. Mặc dù AirPod tạo ra tốc độ tối đa chỉ 43 dặm / giờ, nhưng nó cũng cực kỳ nhẹ và không tạo ra khí thải.
Các nhà sản xuất ô tô lớn đang quan tâm đến thị trường ô tô hàng không. Nếu những mẫu xe đầu tiên bắt kịp với người tiêu dùng, họ có thể sẽ phát triển các mẫu xe hơi của riêng mình. Hiện tại, một số công ty nhỏ hơn đang có kế hoạch đưa ô tô chạy bằng máy bay vào thị trường sau sự phát triển của các phương tiện dựa trên MDI. Chúng bao gồm:
Ban đầu, những chiếc xe MDI sẽ là phương tiện hàng không duy nhất trên thị trường. Tuy nhiên, MDI được cho là đã cấp phép công nghệ này cho các nhà sản xuất ở hàng chục quốc gia khác nhau, vì vậy xe hơi sẽ sớm có mặt trên khắp thế giới.
Bộ điều chỉnh điện áp trên ô tô (Cách hoạt động + Cách kiểm tra)
Cách sạc AC trên ô tô
Bộ tăng áp hoạt động như thế nào?
Cách thức hoạt động của ly hợp quạt trên ô tô