CO BY TU JESZCZE WYMYŚLIĆ…?: CZYSTE POWIETRZE

Energia – problem naszych czasów” – taki tytuł nosił jeden z rozdziałów młodzieżowej książki pt. “Chemia całkiem prosta“, którą czytałem jeszcze w dzieciństwie. Od jej wydania niedługo minie 40 lat, a energia wciąż pozostaje najgorętszym tematem medialnym. I nic dziwnego, bo mechanizacja dotyczy dziś wszystkich dziedzin życia i lwiej części naszych codziennych czynności, więc kontrolowanie jej źródeł i przepływów, wraz z wymuszaniem odpowiednich haraczy, jest bardzo skuteczną formą sprawowania władzy nad ludźmi, modelowania ich zachowań i kierunkowania potencjału.

Przyroda oferuje nieograniczone wręcz możliwości pozyskiwania i ujarzmiania energii: wszak teoria względności Einsteina uczy, że energia jet równoważna masie, de facto więc cały Wszechświat składa się z samej energii. Co oznacza, że nie istnieje coś takiego, jak “niedobór energii” – chyba że mamy na myśli jej specyficzne formy, dające się łatwo wykorzystywać do naszych celów.

Historia cywilizacji zaczęła się właśnie od ujarzmienia energetycznych zasobów przyrody. Jednymi z najstarszych ludzkich wynalazków były bowiem ogień (czyli kontrolowana reakcja spalania, najczęściej substancji organicznych, zamieniająca energię chemiczną na użyteczne dla człowieka ciepło i światło) oraz łuk (czyli narzędzie koncentrujące energię mechaniczną i pozwalające użyć jej na przykład do upolowania zwierzęcia na mięso albo rywala w wyścigu po owo zwierzę). W następnej kolejności ludzie wykorzystali siłę mięśni zwierząt, wiatru i płynącej wody. Prawdziwą cywilizację techniczną zapoczątkowało natomiast odkrycie fundamentalnych praw fizyki klasycznej, które pozwoliło skonstruować silnik parowy, elektryczny i spalinowy. Wszystkie one wykorzystywały – i wciąż w większości wykorzystują – energię pochodzącą ze spalania paliw kopalnych. Dlatego właśnie każda władza na świecie dąży do kontrolowania zasobów i przepływów owych paliw – dzięki temu rządzi każdym naszym ruchem, za każdy ruch żąda naszych pieniędzy i dotkliwie karze każdego, kto usiłuje ten system obejść (np. wlewając do baku samochodu olej roślinny, zamiast objętego systemem napędowego).

Próby uniezależnienia się od paliw kopalnych są tak stare, jak ich wydobycie. Jako że przyroda naprawdę składa się z samej energii, możliwości w tym względzie są nieograniczone, jednak łatwość użycia i gęstość energii chemicznej zawartej w węglu, ropie naftowej czy gazie ziemnym są tak ogromne, że substancje te pozostają najtańszą opcją nawet mimo drakońskiego opodatkowania i ogromnych marż producentów (bazujących zazwyczaj na przywilejach monopolowych). Wiadomo jednak, że kiedyś się to zmieni, bo naturalne zasoby są ograniczone. Nie w takim stopniu, jakim straszy się nas od dziesięcioleci (bo strach to najważniejszy ze środków dominowania nad bliźnimi), ale jednak ograniczone – dlatego szukanie alternatyw jest koniecznością.

Historia uczy, że ludzkiej gospodarce nigdy jeszcze nie zagroził brak jakiegokolwiek zasobu (nie mówię tu o wznoszonych przez ludzi barierach i zakazach, tylko o fizycznym wyczerpaniu). “Epoka kamienia nie skończyła się z braku kamieni, tylko dzięki wynalezieniu lepszych technologii” – tę kwestię wygłosił nikt inny jak saudyjski minister energii i ropy naftowej, szejk Ahmed Zaki Yamani. Jednym słowem: nawet ci, którzy czerpią największe profity z eksploatacji nieodnawialnych zasobów, obawiają się raczej zaniku popytu niż wyschnięcia złóż. Studiując trzeźwym okiem historię trudno nie przyznać im racji.

Współcześni samochodziarze nie wyobrażają sobie motoryzacji bez silnika spalinowego. O forsowanej politycznie elektryfikacji pisze się i mówi wiele, jednak nikt naprawdę rozumiejący zagadnienie nie twierdzi, że współczesne bateriowozy mogą w pełni zastąpić auta spalinowe (potwierdzał to nawet wyraźnie sam Elon Musk). W pewnym niemieckim artykule czytałem, że do końca 2023r. każdy sprzedany w Niemczech samochód elektryczny kosztował podatników prawie 40 tys. € – więcej niż przeciętną cenę auta spalinowego. Dla pracującej populacji Niemców taniej byłoby sprezentować każdemu nabywcy elektryka np. nowego VW Tiguana (kosztującego od 36.600€) niż dofinansowywać produkcję, zakup i eksploatację tzw. EVs. A bez owego dofinansowania cały sektor straciłby wszelką konkurencyjność. To poniekąd paradoks, bo z punktu widzenia kierowcy silnik elektryczny wydaje się mieć prawie same zalety i tylko jedną wadę. Niestety, jest to wada fundamentalna, o którą idea elektrycznego samochodu rozbija się od prawie 200 lat.

Nie – nie chodzi o zasięg. Zasięg jest tak naprawdę mało ważny. Przykładowo, odkąd w swoim samochodzie zamontowałem instalację LPG, na jednym tankowaniu przejeżdżam maksymalnie 400 km, ale najczęściej bliżej 320-350. To nie jest wiele lepiej niż w większości elektryków. Rzecz w tym, że tankowanie LPG lub benzyny mogę uskutecznić gdziekolwiek, bez żadnego planowania, w czasie niewystarczającym do spokojnego zjedzenia kanapki. Ładowanie baterii wygląda zgoła inaczej: chcąc jeździć autem elektrycznym trzeba podporządkować mu w zasadzie wszystkie swoje plany, co przeczy idei samochodu jako maszyny dającej wolność, elastyczność i niezależność.

W dzisiejszym artykule chciałem przedstawić pewną ciekawą alternatywę. Taką, która wykazuje wszystkie zalety pojazdu elektrycznego, ale nie potrzebuje baterii. Drodzy Automobilowniacy – poznajcie pojazdy na sprężone powietrze!!

***

W 1843r., w ulubionym mieście autorów podręczników języka francuskiego, to jest w Clermont-Ferrand, urodził się niejaki Louis Mékarski – który naprawdę nazywał się Ludwik Mękarski i był synem polskiego uchodźcy z czasów powstania listopadowego. W wieku 30 lat opatentował on pneumatyczny silnik tłokowy – poruszany zakumulowanym w stalowej butli sprężonym powietrzem.

Konstrukcja opierała się na wcześniejszych pracach paryżanina, Antoine’a Andraud, który jednak nie potrafił uzyskać zadowalającej sprawności. Mękarski – owszem, i to na tyle, że w 1879r. w Nantes ruszyła regularna linia tramwajowa obsługiwana przez pojazdy z napędem pneumatycznym. W 1900r. miejska flota liczyła aż 94 wagony, które dopiero w 1917r. zastąpiono wozami elektrycznymi.

Systemu Mękarskiego używały też linie tramwajowe w Paryżu, Vichy, Aix-les-Bains, Saint-Quentin i La Rochelle (w tym ostatnim przypadku – aż do 1929r.), a poza Francją – w Londynie i Bernie (na zdjęciu).

Foto: public domain

Tramwaj na sprężone powietrze przy paryskim Dworcu Wschodnim, 1900r.

Foto: public domain

Tramwaje Mękarskiego używały butli o objętości 3 m³, napełnianych powietrzem pod ciśnieniem 80 atmosfer. Przed trafieniem do cylindrów powietrze przechodziło przez reduktor zmniejszający ciśnienie do 6-7 atmosfer, a następnie przez zbiornik gorącej wody, co zapobiegało zamarzaniu mechanizmu przy gwałtownym rozprężaniu. Dostępna moc silnika wynosiła 33 kW, zasięg na jednym “tankowaniu” – do 16 km, przy masie użytecznej 14 ton. W zupełności wystarczało to do obsługi linii miejskich.

Konieczność ogrzewania powietrza wrzątkiem wydatnie pogarszała sprawność energetyczną: londyńczycy szybko zrezygnowali z tramwajów Mękarskiego, ponieważ “tankująca” tramwaje stacja kompresorowa spalała aż czterokrotnie więcej węgla niż wykonujące podobną pracę lokomotywy parowe (w lepszej sytuacji byli Szwajcarzy, którzy napędzali sprężarki “za darmo”, turbiną wodną umieszczoną w wartkim nurcie rzeki Aare). Innymi problemami były okazjonalne eksplozje węży ze sprężonym powietrzem (niegroźne dla ludzi, ale bardzo głośne i silnie płoszące konie, co nieraz powodowało wypadki) oraz ryzyko zatrzymania z powodu wyczerpania powietrza (co paraliżowało cały miejski transport aż do czasu sprowadzenia i zaprzęgnięcia pary koni). Zaletami pozostawały natomiast bezgłośność, prosta obsługa oraz brak spalin i iskier generowanych przez trakcję parową i elektryczną.

System był więc niezastąpiony w zamkniętych przestrzeniach z niebezpieczeństwem pożaru – np. w kopalniach i przy drążeniu alpejskich tuneli kolejowych. Na zdjęciu – lokomotywa na sprężone powietrze używana przy budowie szwajcarskiego tunelu św. Gottharda.

Foto: public domain

W 1903r. Mękarski opatentował samochodową wersję swojego systemu, która jednak nie znalazła wówczas zastosowania. Za to firma HK Porter z amerykańskiego Pittsburgha od 1896r. produkowała lokomotywy na sprężone powietrze pomysłu Charlesa Hodges’a – efektywniejsze od systemu Mękarskiego, bo wykorzystujące trzystopniowe rozprężanie, w cylindrach o coraz większej średnicy (na wzór maszyn parowych potrójnego rozprężania), a także wyposażone w wymienniki ciepła atmosferycznego, eliminujące zbiorniki z gorącą wodą. To rozwiązanie wykorzystywały kopalnie węgla – aż do lat 50-tych, gdy bardziej wydajne okazały się czyste silniki spalinowe (zasilane gazem) albo elektryczne.

Pneumatyczna lokomotywa z 1923r., używana w kopalni rud złota w Homestake (Południowa Dakota)

Foto: Wikibofh, Licencja CC

***

Czy napęd pneumatyczny jest przyjazny dla środowiska? Podobnie jak w pojazdach elektrycznych, zależy to od źródła energii użytej do sprężania powietrza, ale ogromną przewagą nad współczesnymi elektrykami jest brak baterii – wymagających wydobycia, przetopienia i w końcu utylizacji wielkich ilości rzadkich i toksycznych metali.

Jeśli chodzi o przechowywanie sprężonego powietrza, technika jest dobrze znana i masowo produkowana od lat – chodzi o gazowe butle wytrzymujące ciśnienie kilkuset barów (a nowoczesne materiały – np. włókna węglowe – mogłyby je jeszcze zwielokrotnić). To rozwiązanie znacznie tańsze i bardziej ekologiczne niż jakakolwiek bateria. Jest też dużo lżejsze i trwalsze: butle można nabijać i opróżniać dziesiątki tysięcy razy, wobec jednego-dwóch tysięcy cykli ładowania baterii. Nie występuje problem samorozładowania ani spadku pojemności w miarę upływu czasu, przyspieszanego jeszcze przez każde odstępstwo od optymalnego, a dość uciążliwego wzorca użytkowania.

Silnik pneumatyczny oferuje wszystkie zalety elektrycznego: jest znacznie mniejszy i lżejszy od spalinowego, ma prostą konstrukcję (brak układu zapłonowego, chłodzenia, rozrusznika, itp.), pracuje bezgłośnie i nie wymaga przekładni, bo jego moment obrotowy nie zależy od prędkości obrotowej. Silne ochładzanie rozprężanego powietrza umożliwia “darmową” klimatyzację kabiny (gorzej wygląda sprawa ogrzewania, ale o tym za moment). Niebagatelną zaletą jest całkowite bezpieczeństwo: brak ryzyka pożaru czy eksplozji, również w razie wypadku.

Możliwe jest odzyskiwanie energii przy hamowaniu. Działanie silnika pneumatycznego – podobnie jak elektrycznego – można odwrócić, używając go jako kompresora “odzyskującego” ciśnienie powietrza przy hamowaniu. Co więcej, ten proces generuje ciepło – niczym w silniku Diesla temperatura w cylindrze może osiągać kilkaset stopni, co można wykorzystać do ogrzewania kabiny. Sprężone powietrze można też przekierować do wielu innych podzespołów samochodu – od aktywnego zawieszenia pneumatycznego, poprzez wspomaganie kierownicy i hamulca, aż po podnośniki szyb.

Wadą jest natomiast niska gęstość energetyczna: 300-litrowy zbiornik z ciśnieniem 300 barów daje maksymalnie 14,3 kWh, a w praktyce, ze względu na straty ciepła, jest to zwykle mniej. Problem sprawia spadek dostępnej mocy w miarę opróżniania zbiornika, czyli obniżania ciśnienia – temu jednak można przeciwdziałać stosując reduktor. Występuje też zauważone już przez Mękarskiego zamarzanie instalacji – tu konieczna jest albo jakaś forma dostarczania ciepła z zewnątrz (choćby z atmosfery), albo pełne osuszanie powietrza na etapie napełniania zbiornika.

Jeśli chodzi o sumaryczną sprawność energetyczną – nowoczesne konstrukcje, bazujące na przemianach izotermicznych (wymieniające ciepło z otoczeniem, by uniknąć rozpraszania energii), dochodzą do 75% – przewyższają więc silniki Diesla i nie ustępują promowanym usilnie pojazdom bateryjnym, po uwzględnieniu wszystkich rodzajów strat.

***

Samochody o napędzie pneumatycznym są prawie nieobecne w mediach. Nie znaczy to jednak, że nikt nie próbuje ich konstruować.

W 1991r. powstała luksemburska spółka Motor Development International, działająca głównie za pośrednictwem swoich dwóch oddziałów francuskich i pracująca nad silnikami na sprężone powietrze.

Opracowany przez MDI miejski pojazd AirPod został zaprezentowany w Genewie w 2009r. Mierzy 2,13 x 1,5 metra, waży na pusto 280 kg, mieści dwie osoby i 500-litrowy bagażnik, zajmuje tylko 1/3 standardowego miejsca parkingowego i zawraca prawie w miejscu, dzięki 90-stopniowemu skrętowi pojedynczego przedniego koła. Dwucylindrowy silnik pneumatyczny ma pojemność 430 cm³, moc 10 KM i niezmienny moment obrotowy w zakresie 250-1.500 obr/min. Dwa 125-litrowe zbiorniki powietrza sprężonego do 250 barów zapewniają zasięg 120 km w ruchu miejskim, przy maksymalnej prędkości 80 km/h (z możliwością permanentnego ograniczenia do 45 km/h, w celu umożliwienia użytkowania przez osoby nieposiadające prawa jazdy).

Foto: El monty, Licencja CC

Jak “zatankować” Airpoda? Najprościej zamienić jego silnik w kompresor, podłączając go do gniazdka 230V – operacja trwa wtedy trzy godziny i zużywa prąd za niecałe dwa euro, przy francuskich cenach energii (a 1,9€ kosztuje aktualnie JEDNORAZOWY przejazd paryskim metrem). MDI mówi też o budowie sieci publicznych stacji nabijających butle w zaledwie trzy minuty, w porównywalnej cenie (przy wykorzystaniu kompresorów elektrycznych lub mechanicznych, napędzanych bezpośrednio turbinami wiatrowymi), a dodatkowo o usłudze awaryjnego, mobilnego nabijania przez wezwanie wyposażonej w kompresor ciężarówki.

Cena Airpoda miała nie przekraczać 6.000€, a jego trwałość – dochodzić do dwóch milionów kilometrów. Pełne bezpieczeństwo miało zapewniać użycie produkowanych od dawna karbonowych butli, projektowanych do przechowywania znacznie bardziej niebezpiecznego gazu CNG i homologowanych na 200% przewidzianego ciśnienia roboczego.

Bardzo ciekawą cechą Airpoda jest dodatkowy palnik zasilany dowolnym paliwem ciekłym, który poprzez podgrzanie rozprężanego powietrza do 600ºC wydłuża zasięg o 300% – czyli do nawet 350 km, zużywając około pół litra bioetanolu lub benzyny na 100 km. Łączna sprawność energetyczna samego pojazdu – pomiędzy zbiornikiem powietrza a kołami – jest wtedy oceniana na 68%, czyli nieco mniej niż w trybie czysto pneumatycznym, ale wciąż znacznie więcej niż w autach spalinowych, przy porównywalnej wygodzie eksploatacji. Jak przystało na “nowoczesne przedsiębiorstwo”, MDI zachwala wykorzystanie w produkcji wyłącznie ekologicznych materiałów z możliwością recyclingu (aluminium, włókna węglowe, naturalne tkaniny), serwis co 30.000 km z wymianą zaledwie jednego litra oleju syntetycznego, a także możliwość przejścia na w pełni autonomiczną jazdę w bliżej nieokreślonej przyszłości (choć to już chyba mało aktualne, w świetle ostatniej fali sceptycyzmu dotychczasowych liderów badań).

MDI mówi też o pracach nad Airpodem 2 – o lepszym komforcie i praktyczności

Foto: materiał producenta

Innymi zapowiadanymi produktami są AirCity (miejski samochodzik podobny do AirPoda, ale pięciomiejscowy), AirOne (porównywany z Citroënem Mèhari, z pięcioma miejscami pod miękkim, rozkładanym dachem, prędkością maksymalną 100 km/h i zasięgiem 135 km “na powietrzu” lub ponad 400 z palnikiem), AirFamily (sześciomiejscowy, 4,1-metrowy model podróżny, osiągający 130 km/h przy zasięgu 160/500 km), Air-Tuk-Tuk (objaśnienie chyba zbędne) oraz szereg modeli użytkowych, pasażerskich i towarowych.

MDI nigdy nie zamierzało samodzielnie produkować swoich pojazdów, a tylko udzielać licencji i udostępniać technologię, łącznie z projektami znormalizowanych fabryk wypuszczających rocznie po kilka tysięcy pneumatycznych autek. Takie licencje zakupiły dotąd między innymi francuska firma Veolia Environnement (zajmująca się gospodarką odpadami i zainteresowana ekologicznymi śmieciarkami) oraz różne podmioty z Włoch, Hiszpanii, USA, Australii, Nowej Zelandii, Izraela, Meksyku, Kolumbii, Panamy czy Indii. W tym ostatnim przypadku chodziło o koncern Tata i opracowanie pneumatycznego napędu dla najtańszego samochodu świata – osławionego Nano, które jednak znikło z rynku z braku popytu, zanim pojawiła się wersja pneumatyczna.

Na chwilę obecną niestety nie da się kupić ani Airpoda ani żadnego innego z zapowiadanych pojazdów MDI – mimo że od premiery w Genewie minęło już 15 lat. Wiadomo tylko o testach przeprowadzonych przez holenderskie linie lotnicze KLM na amsterdamskim lotnisku Schiphol, których rezultaty nie zostały jednak upublicznione. Firma MDI była też przedmiotem śledztwa w sprawie podejrzenia o oszustwo – po tym, jak nie dostarczyła zamówionej i opłaconej dokumentacji licencjobiorcom, w tym szwajcarskiemu przedsiębiorstwu Catecar.

Trudno orzec, jakie intencje miał jej założyciel, zmarły w 2016r. Guy Nègre, jednak sam Airpod, jego założenia i deklarowane parametry – z kosztem produkcji włącznie – wydają się realistyczne (są poparte upublicznionymi obliczeniami). Nic więc nie stoi na przeszkodzie, by takie pojazdy pojawiły się na rynku. Oczywiście wraz z odpowiednią siecią stacji kompresorowych, bo kilkugodzinne nabijanie z gniazdka, by uzyskać 120 km zasięgu, nie różni się zbytnio od eksploatacji bateriowozów (poza wielokrotnie niższym kosztem zakupu, trwałością i przyjaznością środowiskową butli).

***

Na pierwszy rzut oka pojazd z silnikiem pneumatycznym wykazuje tę samą podstawową wadę, co auta elektryczne, tzn. niski zasięg. Tyle że zbiornik sprężonego powietrza można ładować szybko i tanio, a tzw. gęstość energetyczna – zawartość energii w danej masie lub objętości nośnika – jego czynnika roboczego wynosi obecnie 2,7 Mj/kg i 3,6 Mj/litr, wobec mniej niż 0,8 Mj w kilogramie i litrze baterii litowo-jonowych. A może być jeszcze zwiększona przez podniesienie ciśnienia i wkomponowanie zbiornika w nośne elementy nadwozia, co ograniczyłoby jego efektywną masę do masy samego ładunku.

Na wykresie gęstości energetycznych sprężone powietrze zaznaczyłem czerwoną kropką. Jej położenie nie zachwyca, ale bije na głowę baterie – czyli najgorszą z dostępnych w dzisiejszym świecie opcji, będącą równocześnie najdroższą, najbardziej uciążliwą w eksploatacji, wymagającą wydobycia i przetworzenia mnóstwa trujących metali, a mimo to najsilniej forsowaną politycznie i intensywnie dotowaną. Ponadto widzimy tu, jak wielkim prezentem od natury są dla cywilizacji paliwa kopalne, a także jak mądra okazała się darwinowska ewolucja, która kazała złożonym organizmom żywić się węglowodanami i tłuszczem (uwaga: podane wartości dotyczą samych podanych substancji, bez ewentualnie koniecznych utleniaczy – dotyczą więc środowiska ziemskiego, gdzie tlenem dysponujemy niejako “za darmo”, bez konieczności pozyskiwania go, magazynowania i transportowania).

Wykres: public domain

Energetyczną efektywność sprężania powietrza może jeszcze podnieść zastosowanie wyższego ciśnienia, a także tzw. odwróconych silników Wankla, znanych jako liquid piston: chodzi o trójkątny tłok obracający się mimośrodowo w owalnym cylindrze, pierwotnie pomyślany jako sposób realizacji czterosuwowego obiegu Otty, ale pozbawionego zarówno wad klasycznych silników tłokowych, jak i koncepcji Felixa Wankla (w tym problemów z trwałością poddawanych ogromnym obciążeniom uszczelnień cylinder-tłok).

Tutaj widzimy zasadę działania takiej konstrukcji w obiegu spalinowym, ale sprężony gaz można by równie dobrze dostarczać z butli za pomocą zwykłego wtryskiwacza, zamiast spalać paliwo wewnątrz silnika. To byłaby prawdopodobnie najefektywniejsza forma silnika pneumatycznego.

 

Sprawność energetyczna już dziś wygląda obiecująco, a mówi się o jej poprawie przez wykorzystanie ciepła generowanego przy sprężaniu powietrza (np. do ogrzewania budynków czy wody komunalnej), a nawet o odzyskiwaniu przez pojazd energii ruchu nadwozia – czyli sprężania powietrza za pośrednictwem amortyzatorów zawieszenia (co skądinąd przypomina mi tzw. automatyczny naciąg mechanicznych zegarków naręcznych).

To wszystko wydaje się karkołomne, jest jednak nieporównanie prostsze, tańsze i czystsze niż forsowana obecnie technika bateryjna. Badania nad napędem pneumatycznym prowadzi na szczęście nie tylko MDI, ale też kilka wiodących koncernów samochodowych.

W czasie Los Angeles Auto Show w 2010r. Honda pokazała concept car HondaAir – z futurystycznym, czteroosobowym nadwoziem, którego struktura służy równocześnie jako zbiornik powietrza dający zasięg do 160 km na jednym napełnieniu. Nie podano jednak osiągów ani nawet roboczego ciśnienia.

Foto: materiał producenta

Foto: materiał producenta

Zaprezentowana w 2011r. Toyota Ku:Rin (nazwa łączy japońskie słowa oznaczające “powietrze” i “koło”) potrafi rozpędzić się do 130 km/h – to wartość rekordowa, jeśli chodzi o pojazdy naprawdę zbudowane i przetestowane (obiecujący to samo MDI AirFamily to tylko mglista zapowiedź – z produktów tej firmy faktycznie powstał tylko Airpod). Ku:Rin to jednak na razie tylko rodzaj wprawki, z zaledwie trzykilometrowym zasięgiem.

Foto: materiał producenta

Czy sprężone powietrze będzie kiedykolwiek sensowną alternatywą? Nie jestem inżynierem, ale myślę, że przynajmniej w pojazdach miejskich mogłoby nią być nawet dzisiaj. Niestety, o dalszych postępach media milczą – karmią nas wyłącznie hurraoptymizmem w kwestii najdroższego, najbardziej uciążliwego i najmniej efektywnego ze znanych sposobów magazynowania energii, oraz promują coraz dalej idące represje dla użytkujących rozwiązania najsprawniejsze i najwygodniejsze. Nam pozostaje tylko obserwować, do czego to w końcu doprowadzi.

Jeśli podobał Ci się artykuł – możesz rozważyć postawienie mi symbolicznej kawy (bez wpływu na dostępność treści bloga, przeszłych i przyszłych  – one są i zawsze będą całkowicie darmowe i całkowicie niekomercyjne)

Postaw mi kawę na buycoffee.to

48 Comments on “CO BY TU JESZCZE WYMYŚLIĆ…?: CZYSTE POWIETRZE

  1. Oj tak. jestem za .Zdecydowanie lepsze niż elektryczne.
    Tylko przy uszkodzeniu napełnionej butli w razie wypadku jest wybuchowa dekompresja…

    • Obawy o uszkodzenie butli w wypadku samochodowym to jak obawa, że zepsujesz młotek upuszczony z rusztowania.
      Poza tym , nawet gdyby jakimś cudem udało się uszkodzić taką butlę to nie eksploduje jak granat (to tak wygląda tylko w filmach) tylko opróżni się w miejscu uszkodzenia – butle stalowe wykonane są celowo z plastycznej stali (wyobraź sobie model takiej butli wykonany z plasteliny) a z kolei kompozytowe zbudowane są z włókien , które również nie będą pozwalać na samoistne rozszerzanie się uszkodzenia.

      • Wypadki z butlami się zdarzają. Przeważnie są to dość wiekowe i wyeksploatowane butle; bliska mi osoba pracuje w firmie zajmującej się gazami przemysłowymi i o kilku wypadkach opowiadała – w obu wypadkach które zapamiętałem chodziło o butle spawalnicze z CO2, w jednej urwało denko, w drugiej pękła szyjka. Pierwsza zamieniła się w pocisk ziemia – ziemia, przebijając dach magazynu i lądując na pobliskiej ulicy; druga – zamieniła się w torpedę, przebijając trzy ściany z cegły i zatrzymując się na podmurówce fabrycznego płotu.

      • Rozumiem, że wybuchające butle leżały niczym nie przytwierdzone i jak mówisz, były stare i wyeksploatowane? Wyobrażam sobie, że w samochodach przechodziłyby przeglądy – jak butle LPG, które po 10 latach są wymieniane.

      • Butle kompozytowe rozwarstwiają się i upuszczają ciśnienie, raczej nie dochodzi do wybuchu.

      • Wszystkie butle wysokociśnieniowe (również dla płetwonurków) mają na bocznej powierzchni osłabienie; skazę rysę, spaw, zaznaczane na butli, które powoduje w krytycznych sytuacjach (pożar, uderzenie) rozerwanie się płaszcza w przewidywanym kierunku. Pozwala to na usytuowanie butli w kierunku, gdzie ew. eksplozja wyrządzi najmniejsze szkody

      • Ja tylko dodam, że podobne obawy żywiono względem zbiornika z paliwem w Toyotach (Mirai). Otóż, podobno, wytrzymują one nawet ostrzał z broni krótkiej. Więc ryzyko wybuchu (a tam ma co wybuchać, bo wodór) jest praktycznie takie, jak to, że na ulicy spadnie na nas kowadło marki ACME…

      • no no, Struś Pędziwiatr miał by zgoła inne zdanie co do tego prawdopodobieństwa 🙂

  2. Aż trudno uwierzyć, że to nie chwyciło. Samochód wydaje się być dość prosty konstrukcyjnie, łatwy w eksploatacji i nie wymaga kosztownych materiałów. Butle są stalowe i puste w środku, trochę podobnie jak zbiornik płynnego paliwa, więc na pewno są tańsze w produkcji niż baterie. Silnik nie wymaga zapłonu, katalizatora, wtrysku paliwa, więc powinien być tańszy w produkcji niż spalinowy.
    Istnieje co prawda ryzyko, że w trakcie wypadku butla pęknie i samochód zamieni się w samolot bo cała energia uwolniona zostanie w ułamku sekundy, ale to i tak chyba lepiej niż pożar kilkudziesięciu litrów łatwopalnej cieczy.
    Wydaje mi się więc, że problemem jest zbyt niski koszt produkcji takiego samochodu i infrastruktury do jego obsługi. Nie można przez to przywalić do jego ceny odpowiednio wysokiej marży…

    • Generalnie jazda takim autem przypomianałaby pewnie kilkunastokonny mikrosamochodzik, ale do miasta powinno to wystarczać. Trzeba by oczywiście stworzyć sieć “ładowarek”, itp. Pytanie, czy ludzie by kupili. Pomysł wydaje się też świetny do miejskiego car sharingu, z tym że car sharing już chyba oficjalnie uznano za niewypał, podobnie jak miejskie rowery. A władza z uporem maniaka marnuje nasze pieniądze na dokładnie każdy pomysł, którego ludzie nie chcą i który się nie sprawdza…

      • Ja mam taką teorię: istnieją japońskie Kei Cary. Próba z wprowadzeniem czegoś podobnego w postaci Opla Agila / Suzuki WagonR zupełnie w Europie nie chwyciła. A oba te pojazdy i tak były większe, więc nawet nie należały stricte do kategorii Kei. A dlaczego? Między innymi dlatego, że są mało prestiżowe, nie są piękne i po prostu niewielu ludzi by się na coś podobnego zdecydowało. Pozwolę sobie stwierdzić, że po prostu jako gatunek jesteśmy zbyt niedojrzali czy wręcz głupi, żeby różne sensowne (z ekonomicznego czy ekologicznego) rozwiązania były wprowadzane.
        Inną kwestią jest to, że gdyby ktoś mnie spytał, czy jako jedyny samochód wybrałbym kei-cara, to odpowiedziałbym, że nie, bo poza miasto tym ciężko pojechać. A na dodatek w cenie nowego kei cara można spokojnie kupić znacznie większe / ciekawsze / bardziej uniwersalne auto używane i to nawet całkiem sprawne. Więc sam nie powinienem rzucać kamieniem.
        Podsumowując: znaleźliby się chętni, ale podejrzewam, że zbyt niewielu by ich było, żeby ekonomicznie udało się zrealizować podobny plan. W przeciwnym wypadku pewnie już by ktoś działał w tym kierunku, możliwe że nawet wielkie koncerny. Niestety, ale co zrobić.

      • Co do naszego gatunku, to w jednej rzeczy jest on naprawdę głupi: mianowicie w tym, że od wieków daje sobie wmówić, że wszelkie aspiracje do czegokolwiek poza minimum egzystencji biologicznej są przestępstwem i powinnismy się ich wstydzić.

        Otóż na wszystko co mamy, pracujemy – i to jest wystarczający powód do ignorowania wszelkich pytań typu “a po co ci to?”. Moja praca, moja sprawa. A najważniejsze w całej tej historii jest to, że ci, którzy każą nam od wieków rezygnować zw wszystkiego, sami nie mają zamiaru rezygnować z niczego. Mało tego – oni swoje luksusy mają na nasz koszt, bo sami nie wytwarzają niczego i chcieliby nas trzymać w biedzie i poczuciu winy, żeby zabierać jeszcze więcej z naszej harówki. I to, że od wieków dajemy się na to nabierać, jest największą naszą głupotą i największym powodem do wstydu.

  3. Zasilane sprężoną parą lokomotywy tzw. “bezogniowe”, były swego czasu całkiem popularne wszędzie tam gdzie istniało ryzyko eksplozji albo zaprószenia ognia i były produkowane w Polsce – nosiły wdzięczną nazwę “Pasożyt”.

    • W łódzkiej Anilanie od przedwojnia funkcjonowała taka bezogniowa i działała jeszcze w 80 r., i nie chodziło tam o ryzyko eksplozji tylko dostępność pary technologicznej w instalacjach, było to mniej kłopotliwe od rozpalania co rano pod kotłem. Lokomotywa zagrała nawet w scenie Stawki większej niż życie. Uzyskała wtedy turecką tożsamość.

      • Tzw parowóz bezogniowy.Dosc często spotykane w zakładach pracy, w których istnieje ryzyko wybuchu substancji łatwopalnych

  4. To nie chyci. Politycy do tego nie dopuszczą. Prąd czy węglowodory łatwo i prosto kontrolować i opodatkować. Z powietrzem już gorzej, bo jest wszedzie. A na dodatek jakby upowszechniły się domowe metody ładowania butli (z paneli słonecznych czy innej taniej energii) to budżet niejednego państwa by kucnął. Koncerny naftowo-energetyczne są za duże by upaść i to nie tylko ze względów fiskalnych ale i takich jak ciepłe posadki dla emerytowanych polityków czy ich krewnych i znajomych.

  5. A był jeszcze niejaki Tesla i jego wieża (miała swoistą militarną nazwę ale ponoć jako przykrywka) i jakby ktoś bardziej ich zauważył a ktoś drugi bardziej przeoczył to możliwe, że spalinowymi byłyby tylko spotykane w muzeach i kolekcjach jako 100 letnie eksponaty ale to byłaby godna cena za zminimalizowanie burdelu, który od tamtej pory się dzieje. Co do braku zainteresowania tę techniką pneumatyczną to mam wrażenie, że dla ludzi to za proste jest aby działało 😀 Jak państwo minimum. Nie mogą przełknąć, że tak niewiele trzeba wobec obecnych komplikacji aby żyć i to lepiej.

  6. fajne, tylko pewnie zimą by to zamarzało po jeździe albo po tankowaniu, bo zawsze w sprężonym powietrzu jest dość sporo wody (kto ma sprężarkę ten wie ile tam się tej wody gromadzi) co powodowało by gnicie całej tej instalacji od środka, więc musiało by być wszystko z mosiądzu albo kwasówki, no i jak zamarznie, to pęknie, lub przy próbie jazdy zatrze się/urwie lub w najlepszym wypadku zatka
    to się tylko tak wydaje że to jest proste, i jest owszem proste jeśli się chce zrobić tak na pokaz “aby działało”, ale żeby działało dobrze i długo i w zimie też to już trudniejsze
    ogólnie problemy są w zasadzie takie same jak w samochodach parowych

    a w samochodach elektrycznych no to tak na prawdę dużo mniej do wymyślania: baterie robią różne firmy, wystarczy z nich złożyć pakiet jaki się chce, falowniki też są od dziesięcioleci produkowane i dobrze znane, więc też nie problem zamówić sobie pod własne potrzeby, silniki elektryczne 3 fazowe są proste w budowie, więc co za różnica, czy są w obudowie zwykłej, czy wyglądającej jak skrzynia biegów, z wyjściami na półośki 🙂 ładowarki inwerterowe też już od przynajmniej 30 lat są do widlaków więc przerobienie ich na cele samochodu to raptem napisanie innej tabeli charakterystyki ładowania do danych akumulatorów…. w zasadzie wszystko z niemalże gotowych “klocków” 🙂

    no a poza tym na co akcyzę by dowalili najwięksi złodzieje tego świata? i z czego żywili siebie i całe swoje “mafie” ?

    • no i jeszcze oczywiście te ruchome elementy trzeba smarować, więc trzeba by jakieś naolejanie, więc to powietrze wylatujące było by też i troszkę tłuste, mi to tam bez różnicy ale jakieś ekoświry też by się zaraz przywalili…

  7. Przez dwie wojny światowe z doskonałym skutkiem działały pojazdy? wodne na sprężone powietrze. Były to torpedy powszechnie używane przez wszystkie strony konfliktów i mające na koncie dziesiątki tysięcy zatopionych statków

    • Celna uwaga, zastanawia mnie czy zbiorniki sprężonego powietrza w torpedach były co jakiś czas dopompowywane, bo przecież torpedy były składowane przez wiele miesięcy, a nawet lat.

      • Torpedy pobierane na okręt z magazynu amunicji były sprawdzane i otrzymywały kartonik z certyfikatem. Co było dalej nie wiem, ale nie sądzę, że dobijano powietrza na okręcie podwodnym. Jest jednak sporo relacji, że silnik wystrzelonej, również za pomocą sprężonego powietrza z wyrzutni torpedy nie pojął pracy i torpeda zatonęła po kilkunastu sekundach.

      • to i tak nieźle jak zatonęła niedaleko od wystrzelenia, gorzej jak wybuchła jeszcze w okręcie, jak w Kursku, choć na dobrą sprawę to trzeba się cieszyć, że tak wybuchła, jednego śmiercionośnego okrętu władanego przez szaleńca mniej… jedynie marynarzy szkoda, ale oni tam wszyscy mają wyprane mózgi

    • Masz jakiś przykład? Z tego co kojarzę sprężone powietrze stanowiło tylko utleniacz dla paliwa z węglowodorów. No pod wodą raczej mało tlenu…

      Za to torpedy elektryczne się skutecznie rozpowszechniły.

  8. Wygląda jak prawie-idealne rozwiązanie dla transportu ciężkiego. Wady możnaby wyeliminować przez tyle lat, angażując dobrych inżynierów.

    • Nie jestem inżynierem, ale wydaje mi się, że w wadze ciężkiej energetyczna gęstość paliwa nabiera jeszcze większej wagi – myślę, że objętość powietrza zdolna przemieścić ciężarówkę na dłuższym dystansie musiałaby być gigantyczna. Chyba że udałoby się zwielokrotnić ciśnienie, ale na ile to realne i z jakimi ryzykami by się wiązało – o tym musieliby się wypowiedzieć obecni tu inżynierowie.

  9. Pierwszy przykład z mojej działki: butle na sprężone powietrze do aparatów ochrony układu oddechowego dla straży pożarnych.
    https://safercylinders.net/butla-68l-ca

    Nasz polski producent wykonujący je dla wielkiego międzynarodowego koncernu Honeywell.

    Ciśnienie robocze 300 bar, ciśnienie zrywające 450 bar. Butle czy to stalowe, czy kompozytowe przechodzą okresowe badani UDT dla zbiorników powietrznych pod ciśnieniem. Napełniane kompresorami z filtrami i pochłaniaczami, brak wilgoci wewnątrz. To zostawianie pustych zbiorników powoduje kondensacje i skraplanie – napełnione mogą leżeć miesiącami. Pracują w ekstremalnych warunkach i nigdy nie miałem przypadku, o którym na wstępie w komentarzach wspominano. Opatrzone w zawory standardowe bądź VTI zabezpieczające przed nagłym wypływem powietrza. Aparat ochrony dróg oddechowych składa się z dwóch reduktorów – z początkowych 300 barów użytkownik ma dostarczone do maski powietrze o ciśnieniu zbliżonym do atmosferycznego. To nie jest rocket science 🙂

  10. Czy to artykuł sponsorowany? 🙂

    Z tą równoważnością masy i energii to nie do końca tak, że każdą masę możemy zamienić na energię. Nawet w Słońcu przemiana nie jest 100% i powstają odpady, które masę mają ale energii już z niej uzyskać nie idzie. !00% uzysk mamy chyba tylko przy anihilacji, ale antymaterii we wszechświecie wcale nie ma tak dużo i raczej ciężko się ją przechowuje… Ostatecznie pomijając reaktory jądrowe i może “już wkrótce” termojądrowe na Ziemi korzystamy głównie z energii z reaktora znanego jako Słońce.

    Jeśli chodzi o butle i te “dziesiątki i setki tysięcy napełnień” to tu byłbym ostrożny – wytrzymałość zmęczeniowa ma swoje granice. No i pełna butla też nabija cykle nawet nieużywana, chociażby ze względu na zmiany temperatury otoczenia.
    Nie wiem na ile można rozładować baterię, ale po spadku ciśnienia w butli poniżej pewnego poziomu (nawet jak mamy reduktor i silnik przystosowany do pracy na niższym ciśnieniu) zaczniemy tracić moc i pewnie sprawność. W wiatrówce mogę nabić zbiornik do 200 bar, ale po spadku ciśnienia poniżej 100 strzelanie traci sens, czyli faktycznie dysponuję tylko połową zmagazynowanej energii…

    Sceptyczny byłbym też w kwestii wykorzystania struktury samochodu jako butli powietrza – są pewne powody, dla których zbiorniki ciśnieniowe są albo kuliste albo cylindryczne. Brytyjczycy kiedyś zrobili samolot z prostokątnymi oknami i kometa okazała się spadającą gwiazdą…

    Recykling CFRP to też nie jest prosta sprawa – krótkie włókna tracą wytrzymałość, istnieje ryzyko uszkodzenia włókien przy oddzielaniu od osnowy, żywice termoutwardzalne stanowią generalnie problematyczne odpady… Tutaj prowadzone są badania, ale metale są tu jakieś milion sto dziewięćset razy łatwiejsze.

    “Liquid Piston” – już kiedyś widziałem. IMO – bez szans i bez sensu. Na bank będzie problem z uszczelnieniem tłok-korpus jak w Wanklu – listwy też pracują pod zmiennym kątem, Mazda “już prawie” rozwiązała ten problem chyba z 50 lat temu, a okrągłe pierścienie w zwykłych tłokach czy wałach turbin po prostu działają.

    Z większych, bardziej znanych firm swego czasu Peugeot coś mówił o pneumatycznej hybrydzie (nie pamiętam dokładnie, czy nie wtedy kiedy pokazał koncept 200 coś z masą rozwiązań pozwalających zredukować masę – np. przednim zawieszeniem z resorem pełniącym rolę wahacza). Jakoś się nie przyjęło…

    Generalnie jestem sceptyczny – jeśli coś jest znane od ponad 100 lat i się nie przyjęło, to znaczy, że są po drodze jakieś problemy, o których się szeroko nie mówi.
    No i dzisiaj baterie mają jeszcze tą zaletę, że można je wykorzystać do zasilania masy dodatkowych systemów – radio, klima, ABS, ESP, nawigacja a nawet centralny zamek – to łatwiej zrobić na prąd.
    I poprawcie mnie, jeśli się mylę, ale coś kojarzę, że dzisiaj i narzędzia ręczne pneumatyczne są wymieniane na elektryczne…

    • Kto miałby niby spsonsorować wpis, jeśli nikt tej technologii nie produkuje…?

      Co do E=mc2 – napisałem przecież, że to nie jest tak, że wszystko można wykorzystać. Faktycznie nadaje się do tego tylko tzw. defekt masy w jądrze atomowym, czyli bardzo mały ułamek. Ale to było tylko obrazowe pokazanie, że energii tak naprawdę nie brakuje, tylko że nam chodzi o jej nieliczne, łatwo dostępne formy.

      Ja nie twierdzę, że silnik pneumatyczny to cudowne lekarstwo na wszystkie problemy, ale w pewnych zastosowaniach mógłby się sprawdzić, a od bateriowozów jest lepszy pod każdym jednym względem. Tyle że nie ma szans na upowszechnienie czegoś, co nie jest popierane odgórnie, z kilku powodów wspomnianych już przez przedmówców…

      • Te powody… No proszę Cię. Tutaj nikt nie robił analizy wykonalności takiego napędu a internet jeszcze nie dawno twierdził, że żaden silnik robiący 100 koni z litra nie ma szans przetrwać dłużej niż 100 tys. km. 😉

        Te zdecydowanie gorsze pod każdym względem bateriowozy mają się dobrze. Są stosowane od wielu lat w transporcie zakładowym, ba, zdaje się, że zastąpiły też bezogniowe parowozy w strefach zagrożonych wybuchem.

        No i wszelkiego rodzaju rowery i “rowery” elektryczne, włącznie z “hulajnogami” i innymi jednokołowcami? One pojawiły się nagle i znikąd i są bateriowozami a nie na powietrze. Chyba że tu bandziory z parlamentów i koncernów paliwowych sięgnęły swoimi mackami zanim ktoś wpadł na pomysł takiego wehikułu? 🤔

      • Jeszcze raz powtarzam, że nie uważam, żeby to było lekarstwo na wszystkie problemy świata, tylko jedna z alternatyw w pewnych zatosowaniach (głównie myślę o przejazdach miejskich, krókodystansowych, bo na dalsze trasy to się średnio nadaje). W przewozach zakładowych nie ma problemu z ładowaniem baterii, bo mamy z góry znany harmonogram pracy i nie oddalamy się od gniazdka. W eksploatacji konsumenckiej już nie musi tak być.

        Taki wehikuł jest wielokrotnie tańszy od bateriowozu (za 6000€ nie kupi się nawet samej baterii), bardziej przyjazny dla środowiska i trwalszy. Choćby z tego powodu warto się nim zainteresować. A co przyniesie przyszłość, tego nie wiemy. W 1910r. w USA też wydawało się, że napęd spalinowy jest najgorszy ze wszystkich, ale na szczęście nikt go nie zakazał ani nie kazał ogółowi społeczeństwa finansować nieopłacalnych alternatyw – dzięki temu każdy rodzaj napędu dało się dowolnie rozwijać i z czasem ludzie wybrali, co wolą. Dziś wolny wybór jest coraz bardziej ograniczany, z planami całkowitej likwidacji w niedalekiej przyszłości.

  11. Chyba mały błąd się wkradł w opisie AirPoda. Jakbym nie patrzył, to mi wygląda że pojedyncze jest przednie, a nie tylne koło. Chyba że po bokach to nie lusterka🤔

  12. O czymś podobnym czytałem kilka lat temu na autokulcie – chyba volvo wymyśliło pneumatyczny anti-lag do turbosprężarki, czy działajacy jako booster dla wału napędowego jak obecnie w hybrydach, nie pamiętam niestety dokładnie

  13. dla mnie to ma sens jako bufor coś jak elektrownie szczytowo-pompowe gdy jest za dużo fotowoltaiki w dzień a za mało mocy w nocy, można by tak pompować wielkie butle w elektrowniach węglowych a potem w nocy korzystać z ciśnienia do napędu turbiny i to myślę że miało by znacznie większy sens niż budowanie takich mikroinstalacji w każdym samochodzie….
    wiadomo, na wielką skalę wszystko opłaca się o wiele bardziej

  14. Nie byłbym hurraoptymistyczny w kwestii bezpieczeństwa takich pojazdów. Wybuch butli od standardowego kompresora warsztatowego zazwyczaj jest obarczony dużym niebezpieczeństwem urazu. A zmęczenie takich zbiorników prowadzące do wybuchu też nie jest czymś nadzwyczaj rzadko spotykanym.

    • Ponieważ nie jestem inżynierem ani warsztatowcem, zapytam w ten sposób: na ile taka butla z powietrzem byłaby bardziej niebezpieczna od butli LPG/LNG?CNG? Bo takie mamy w samochodach od lat, z wybuchową zawartością – która jednak w razie wypadku potrafi ujść w powietrze w sposób kontrolowany. Czy z powietrzem byłoby gorzej? I czy wspominane wypadki warsztatowe dotyczyły butli regularnie kontrolowanych i nie starszych niż 10 lat? Bo w samochodach gaz magazynujemy właśnie w takich – co roku sprawdzanych i wymienianych po 10 latach.

      • Do LPG to nie ma żadnego porównania (tutaj podaje się cisnienie ~25 barów). LNG to niskocisnieniowy termos. Dla CNG podają 200-250 – czyli już poziom zbliżony.

        Ilość zmagazynowanej energii to objętość (m^3) razy ciśnienie (Pa), żeby było jakieś odniesienie energia pocisku pistoletowego to ok. 500-800 J, pocisk z karabinka jakieś 1500-2000 a 8 mm pocisk karabinowy (Mauser czy inny Mosin) to jakieś 4000.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

*

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.