Первый патент на машину, приводящуюся в движение сжатым воздухом был выдан в 1799 году. Энергетическая плотность сжатого воздуха крайне мала — в одном литре сжатого до 300 бар воздуха запасено лишь 0,1 мегаджоуля энергии. Современные автомобили требуют около одного мегаджоуля энергии на километр пробега. Для сравнения: в одном литре бензина заключено 35 мегаджоулей. Автомобиль обычного размера и формы потребляет на ведущем валу около 0,6 — 1,0 МДж на 1 км пути, хотя совершенствование формы может привести к уменьшению этого числа. Результат проверки выбора скорости показал, что в районе 72—88 км/ч находится точка, при которой сопротивление воздуха, а, значит, и аэродинамика автомобиля, начинает заметно влиять на расход горючего.
Согласно закону Шарля, при расширении сжатого воздуха в двигателе его температура сильно уменьшается. Причем настолько, что двигателю грозит обледенение.
Наиболее известна в этой области корпорация Ford. Принцип действия её силового агрегата не сложен. Экологически безвредный азот под высоким давлением помещается в газовый баллон с изменяющимся объёмом. Этот «аккумулятор энергии» при расширении отдаёт энергию и приводит в движение «поршень» – рабочую жидкость, а она, в свою очередь, вращает гидромотор автомобиля. Расход энергии постоянно восполняется дизельным двигателем, который подключён к гидронасосу, непрерывно закачивающему отработанную рабочую жидкость обратно. Таким образом, давление в баллоне снова увеличивается.
Энергию торможения автомобиль тоже не теряет. Гидромотор при замедлении работает как насос и перекачивает рабочую жидкость обратно, увеличивая давление в баллоне. Такая рекуперация энергии имеет очень высокую эффективность – около 90 процентов. Возвращается почти вся энергия торможения.
Современный супермаховик представляет собой барабан, изготовленный из композитных материалов, например, намотанный из тонких витков стальной, пластичной ленты, стекловолкна или углеродных композитов. За счёт этого обеспечивается высокая прочность на разрыв. Для уменьшения потерь на трение супермаховик помещается в вакуумированный кожух. Зачастую используется магнитный подвес. Законченный вид супермаховик принимает тогда, когда он способен запасать и отдавать энергию. Для этого создаётся мотор-генератор, где статором является барабан, а ротором — ось, вокруг которой он вращается. Таким образом, при подключении в сеть он будет запасать энергию, а при подключении нагрузки — отдавать. КПД этого преобразования достигает 98 % . Супермаховик сочетает в себе долговечность и умеренную цену, безопасен при разрушении. Как уже было сказано, его КПД очень велик. Недостатком супермаховиков является большой момент импульса, который будет препятствовать изменению направления оси вращения маховика. Дополнительным недостатком супермаховика является отсутствие отработанной простой трансмиссии, позволяющей использовать его на транспорте. В настоящий момент проводятся эксперименты по передаче энергии вращения супермаховика на колёса транспортного средства посредством супервариатора. В свете последних достижений науки у систем с маховиками есть существенные перспективы развития. Их роторы могут быть сделаны из нанотрубок, прочность которых чрезвычайно высока. Магнитные подвесы на основе высокотемпературных сверхпроводников позволяют снизить трение в них до минимума и увеличить их и без того высокий КПД, уже сегодня составляющий 90 процентов. Без ремонта работать они смогут десятилетиями.
Наиболее известна в этой области корпорация Ford. Принцип действия её силового агрегата не сложен. Экологически безвредный азот под высоким давлением помещается в газовый баллон с изменяющимся объёмом. Этот «аккумулятор энергии» при расширении отдаёт энергию и приводит в движение «поршень» – рабочую жидкость, а она, в свою очередь, вращает гидромотор автомобиля. Расход энергии постоянно восполняется дизельным двигателем, который подключён к гидронасосу, непрерывно закачивающему отработанную рабочую жидкость обратно. Таким образом, давление в баллоне снова увеличивается.
Энергию торможения автомобиль тоже не теряет. Гидромотор при замедлении работает как насос и перекачивает рабочую жидкость обратно, увеличивая давление в баллоне. Такая рекуперация энергии имеет очень высокую эффективность – около 90 процентов. Возвращается почти вся энергия торможения.
Современный супермаховик представляет собой барабан, изготовленный из композитных материалов, например, намотанный из тонких витков стальной, пластичной ленты, стекловолкна или углеродных композитов. За счёт этого обеспечивается высокая прочность на разрыв. Для уменьшения потерь на трение супермаховик помещается в вакуумированный кожух. Зачастую используется магнитный подвес. Законченный вид супермаховик принимает тогда, когда он способен запасать и отдавать энергию. Для этого создаётся мотор-генератор, где статором является барабан, а ротором — ось, вокруг которой он вращается. Таким образом, при подключении в сеть он будет запасать энергию, а при подключении нагрузки — отдавать. КПД этого преобразования достигает 98 % . Супермаховик сочетает в себе долговечность и умеренную цену, безопасен при разрушении. Как уже было сказано, его КПД очень велик. Недостатком супермаховиков является большой момент импульса, который будет препятствовать изменению направления оси вращения маховика. Дополнительным недостатком супермаховика является отсутствие отработанной простой трансмиссии, позволяющей использовать его на транспорте. В настоящий момент проводятся эксперименты по передаче энергии вращения супермаховика на колёса транспортного средства посредством супервариатора. В свете последних достижений науки у систем с маховиками есть существенные перспективы развития. Их роторы могут быть сделаны из нанотрубок, прочность которых чрезвычайно высока. Магнитные подвесы на основе высокотемпературных сверхпроводников позволяют снизить трение в них до минимума и увеличить их и без того высокий КПД, уже сегодня составляющий 90 процентов. Без ремонта работать они смогут десятилетиями.
