Innym źródłem energii jest siła mięśni kierowcy, którą można wykorzystać jako jej jedyne źródło (pojazd HPV), połączyć z energią elektryczną (hulajnogi, rowery, velomobile czyli rowery w aerodynamicznej obudowie, samochód Twike) czy wreszcie z OZE — z możliwością podłączenia do sieci elektrycznej (bardziej prawdopodobne) lub nie. Hybrydy słońce+HPV budowano na użytek konkursów samochodów solarnych (wyjątkowo mocno naginając zasady...). Nie weszły do masowej produkcji z powodu zbyt wysokich kosztów. Osobne technologie są dobrze rozwinięte, problemem jest ich zintegrowanie i sprzedanie za konkurencyjną cenę. Perspektywiczne HPV to np. dwuosobowe rowery czterokołowe firmy CosyCycle. Natomiast aerodynamiczne samochody solarne testowane są w ramach Shell Eco-marathon gdzie mają osobną kategorię. Najlepsze wyniki uzyskuje pojazd Solar Car Solution grupy Lycee Louis Pasquet, nie przypadkiem podobny do rekordowych pojazdów zasilanych siłą mięśni. Gdyby je scalić… powstałby idealny pojazd miejski. Zdrowy mężczyzna jest w stanie na kilka sekund osiągnąć moc 1 KM, a sportowcy — 2 KM. Po godzinie moc spada do ok. 200 wat. Przy ekstremalnej konstrukcji HPV nawet jednak 150 wat wystarcza do uzyskania 58 km/h przy czym Greg Kołodziejczyk osiągnął średnio 115W przez dobę. Rekordy pojazdów HPV dowodzą możliwości wykorzystania ich w transporcie (aczkolwiek potwierdził to już samochód Twike):

• prędkość maksymalna 130,36km/h (Sam Whittingham, Varna Diablo II) oraz 110,90 km/h dla tandemu (Double Gold Rush, Easy Racers Team)
• średnio 86,77 km/h przez godzinę (Sam Whittingham, Varna 3) oraz 74,51 km/h dla tandemu
• 100 km ze średnią prędkością 81 km/h (Lars Teutenberg, Whitehawk)
• 1046 km w 24 godziny (średnio 43,6 km/h) (Georg Kolodziejczyk, Critical Power Streamliner).

Uzupełnieniem byłoby tu wykorzystanie energii produkowanej przez ludzkie ciało. Obfity posiłek dostarcza mu 7kW prądu. W Center for Space Power and Advanced Electronics, dziale NASA, obliczono, że na wykorzystanie czeka: 81W podczas snu, 128W stojąc,163W spacerując, 407W szybko maszerując, 1048W podczas biegu długodystansowego i 1630W podczas sprintu, przy czym około 2kW dla sprinterów olimpijskiego formatu. Część można odzyskać z ciepła, ruchu, ćwiczeń lub moczu. Larry Rome, założyciel firmy Lightning Packs skonstruował prototyp plecaka odzyskującego 7W z energii chodu. Inny zespół umieścił baterię w obcasie buta. W tym ostatnim wynalazku wystarczyło to do zasilania radia. Już od 1988 roku dostępne są „kinetyczne" zegarki Seiko. Inne dostępne zastosowania to „kinetyczne" latarki, ładowarki telefonów, radia, komputer XO „za 100$" a przede wszystkim zapowiedź rewolucji — generator prądu Weza ładowany przez naciskanie dźwigni o mocy do 40 wat. W sklepach Japonii od niedawna dostępne są baterie NoPoPo. Mają moc 500 mAh w baterii AA i trzeba do nich… nasikać. Jakkolwiek pomysł sikania do baku nie wydaje się intrygujący to ufundowanie X Prize za odzyskanie 500W mogłoby zrewolucjonizować zasilanie. Wystarczyłoby to do napędzenia velomobile (problematyczne czy byłby to BEV czy nadal HPV!) lub ultraoszczędnego trzykołowca — zwłaszcza listonoszom czy żołnierzom. Prototyp hybrydy HPV+"odzyskana energia" (tj. zasilanej przez człowieka podczas jazdy i przed nią) mógłby zostać przetestowany do poruszania się po wiosce olimpijskiej podczas Igrzysk Olimpijskich. W innej wersji kierowca nie musiałby bezpośrednio napędzać samochodu przy pomocy mięśni — wystarczyłoby gromadzenie wytwarzanej energii jeśli gaz i hamulec obsługiwane byłyby rękoma w technice drive-by-wire. W tym przypadku problemem jest jednak sprawność.

Podobną technologią jest uzyskiwanie energii słonecznej na ubraniach — tzn. użycie ubrań jako fotoogniw. Prace nad produkcją takich mundurów prowadzi armia amerykańska.

W praktyce kolejność zużywania energii byłaby następująca:

1. energia ruchu/ciepła kierowcy
2. energia słoneczna z ubrania i noszonych przedmiotów
3. energia słoneczna z fotoogniw samochodowych
4. energia wiatrowa z wiatraczka samochodowego
5. zasilanie siłą mięśni:
   a. bezpośrednio, tak jak w rowerze lub
   b. pośrednio, a la generator Weza (pożądane: odzyskanie 500W z pozycji siedzącej)
6. zasilanie awaryjne z baterii (jak „zwykły" samochód elektryczny)

O ile samochód typu „1+5" byłby gadżetem dla olimpijczyków to dodanie źródeł 2, 3 i 4, zwłaszcza przy pokryciu wydajnymi fotoogniwami całej karoserii i kształcie Aptery (zob. dalej), wystarczyłyby do osiągnięcia „miejskich" 50 km/h w samochodzie miejskim o wnętrzu Smarta — przepis na rewolucję godną Forda T.

Jednym z najbardziej niezwykłych projektów jest samochód napędzany sprężonym powietrzem. Okazuje się, że ma ono gęstość energii wystarczającą do użycia w samochodzie miejskim. Pierwszy taki pojazd ma wyprodukować już za rok hinduska Tata we współpracy z firmą MDI byłego inżyniera Formuły 1 Guya Negre. Będzie ładowany ze specjalnej pompy w ciągu 2 minut lub w ciągu 4 godzin przy użyciu kompresora zasilanego prądem ze zwykłego gniazdka. Jedynym produktem jest zimne powietrze o temperaturze -15 st. C, które można wykorzystać do klimatyzacji a nawet chłodni (czyżby rewolucyjny samochód dostawczy...?). Emitowany dwutlenek węgla — 4 g na kilometr — jest tym, który został wcześniej pobrany. Warto zauważyć, że w przypadku zasilania z gniazdka z perspektywy klienta jest to samochód elektryczny, tyle że prąd zamiast do ładowania baterii używany jest do kompresowania powietrza. Test zasięgu i prędkości przy poborze tej samej ilości kilowatogodzin rozstrzygnie, czy jest to technologia konkurencyjna dla samochodów elektrycznych.

Niejako naturalnym pomysłem jest wykorzystanie pierwiastka boru o 2,5 raza większej gęstości energii na litr niż benzyna. Pod względem fizykochemicznym to paliwo idealne. Uwaga naukowców skupiona była na NaBH4 — tetrawodorobromianie sodu. Jego teoretyczna gęstość energii wynosi 7314 Wh/l przy efektywności 40% czyli gęstość praktyczna prawie 3 kWh/h. Mniej niż ropa, ale znacznie więcej niż ciekły wodór. Reagując ze zwykłą wodą wydziela wodór, ciepło i NaBO2. Technologię tę nazwano „wodór na żądanie". Do właściciela patentu - firmy Millennium Cell — ustawiła się już kolejka klientów na czele z US Army (zob.). Firma współpracowała z dwoma producentami. We współpracy tej firmy z Daimler Chrysler powstał koncepcyjny Natrium. Jednak trudności podczas reakcji chemicznych spowodowały zamknięcie programu w 2003 roku. Efektem współpracy z Samsungiem był prototyp skutera (zob.). NaBH4 ma przed sobą wielką przyszłość nie tylko w motoryzacji. Don Gervasio z Arisona State University pracuje nad wykorzystaniem go w urządzeniach przenośnych, np. laptopach (zob.). Znacznie dalej idzie Tareq Abu-Hamed z University of Minnesota i jego współpracownicy z Weizmann Institute of Science w Rehovot w Izraelu. Pracują nad użyciem jako paliwa czystego boru (zob.). Jak obliczyli, 18 kg boru i 45 litrów wody dałoby „na żądanie" 5 kg wodoru co równa się 40 litrom benzyny. Jedynym produktem jest tritlenek diboru (B2O3) składowany osobno w celu recyklingu. Co więcej, można z niego odzyskać bor w zamkniętym cyklu reakcji chemicznych pod wpływem temperatury 1000C, którą można osiągnąć przy użyciu energii słonecznej. Jedynym produktem tych reakcji byłby uwalniany do atmosfery tlen. Przy sprawności fotoogniw 35% cały system — od pobrania energii słonecznej do reakcji w silniku samochodu — działałby ze sprawnością 11%. Jest tylko jeden problem — bor kosztuje 5$ za gram. 18 kg zatem — 90 tys. $. Poza tym już teraz jego światowe zużycie rośnie a kopalnie nie nadążają z wydobyciem (zob.), więc cena raczej wzrośnie a nie spadnie. Samochód na bor byłby więc warty tyle co z przemycanymi narkotykami — i podobnie bezpieczny.

Największą reklamę (niezasłużenie) zrobiono ogniwom paliwowym zasilanym wodorem. Prace nad nimi podjęto za prezydentury Billa Clintona, który roztaczał wizje samochodów produkujących jedynie parę wodną (a w domyśle — niezależności energetycznej USA) w 2025 roku. Rzeczywistość okazała się być bardziej skomplikowana. Najbardziej atrakcyjny był pomysł użycia go w stanie ciekłym (ma wówczas ponad dwukrotnie większą gęstość energii niż skompresowany do 700 barów). Zarzucono go jednak ponieważ w prototypowym pojeździe GM Hydrogen3 inżynierowie nie mogli rozwiązać problemu ogrzewania się i parowania paliwa (wodór jest cieczą w zakresie od -259 do -253 st. C). Skupiono się więc na maksymalnej kompresji. European Integrated Hydrogen Project (EIHP) wymaga wytrzymałości zbiornika 23500 psi (funtów na cal kwadratowy) i mnożnika 2,35 między dopuszczalną kompresją a fizycznym rozerwaniem testowanego zbiornika. Wiodąca firma Quantum Fuel Systems Technologies Worldwide osiągnęła 24,000 psi czyli bezpieczną granicą wytrzymałości jest tu około 10 tysięcy psi czyli 700 barów lub 70 MPa. Jej konkurent, Lincoln Composites, osiągnął wytrzymałość 25000 psi (1750 barów). Pewne nadzieje budzi najtwardszy materiał na świecie powstały z połączenia diamentu i stali. Ale Andy Abele, dyrektor ds. rozwoju w Quantum, studzi hurraoptymizm. Osiągnięte 700 barów odpowiada 800 Wh/l i dużo więcej nie można już zrobić (zob.). Planowane jest osiągnięcie gęstości 900 Wh/l po 10$/kWh w 2010 roku dzięki modyfikacjom zbiornika. Jest to o wiele mniej niż przewidywały optymistyczne plany amerykańskiego Departamentu Energetyki, który spodziewał się, że w 2010 zostanie osiągnięte 1,5 kWh/l po 4$/kWh a w 2015 — 2,7 kWh/l po 2$/kWh, co otworzyłoby drogę do seryjnej produkcji samochodów na wodór. "Gęstość energii jest taka jaka jest" — powiedział wprost Abele. W domyśle — żaden urzędnik nie zmieni praw natury i może zakładane plany gęstości energii wyrzucić do kosza. Tymczasem 900 Wh/l to tylko lub aż o połowę więcej od obecnych najlepszych baterii, które nie powiedziały jeszcze ostatniego słowa (teoretyczna gęstość rozwijanych baterii litowo-siarkowych to 2,6 kWh/l czyli do wyrównania wystarczy 35% efektywności) a w dodatku nie potrzebują niczego poza prądem z gniazdka.

Alternatywne napędy samochodów (synteza)

Po przeczytaniu tego tekstu, czytelnicy często wybierają też: Promieniowanie, Wiek Złoty i Zieleni Doktorat z Internetu

See comments (33)..

Send text to e-mail address..

Print-out version..    PDF    MS Word