Огромни скокови технологије возила ствар су снова: летећи аутомобили, сунцобрани који се покрећу искључиво на соларну енергију или хеликоптери на два котача које држе у равнотежи помоћу жироскопа. Али пут ка чистијим аутомобилима кретат ће се малим корацима. Има места за потпуно електрична, па чак и полуаутономна возила, али подешавањем дизајна који сагоревају бензин донеће се већи део прихода од уштеде горива који се очекују у наредним деценијама.
Гуззлери су на изласку. Овог пролећа просечна економичност горива свих ново купљених аутомобила попела се онолико високо колико је икада раније, показала је 24, 6 миља по галону, показала је анализа Института за истраживање транспорта Универзитета у Мичигену (УМТРИ). Економичност горива засигурно ће се повећати још више: До 2025. године, национални стандарди захтијевају да произвођачи аутомобила остваре просјек возног парка од најмање 54, 5 миља по галону за аутомобиле и лаке камионе.
Боља економичност горива може помоћи управљању потрошњом нафте и више од 1, 5 милијарди тона гасова са ефектом стаклене баште, које америчка аутоцеста годишње избаци. Иако се аутомобили и камиони с најбољом потрошњом горива често продају премијски, побољшана километража може помоћи мотористима да уштеде новац на пумпи, гдје типично америчко домаћинство сада троши око 4 посто свог годишњег прихода.
Када цене бензина пређу 4 долара по галону, потрошња горива обично расте као једно од најбољих ствари које људи узимају у обзир приликом куповине возила, каже Бруце Белзовски, научник из УМТРИ. Цене су се на тој маржи држале око земље - иако их национални просек није прешао од 2008. године - и купци показују апетит за бољом економичношћу горива. „Потрошачи ће можда рећи, „ Морамо добити више из овог резервоара “, каже Белзовски.
Недавни извештај Националног савета за истраживање открива да је технички изводљиво смањити употребу нафте и емисију гасова са ефектом стаклене баште из аутомобила за 80 процената до 2050. године у односу на ниво из 2005. године. Међутим, побољшање ефикасности возила на конвенционалном погону неће бити довољно за постизање тако драматичних смањења. Аутомобили би морали да просечно порасту за невероватних - и крајње мало вероватних - 180 миља по галону да би достигли тај циљ на основу само повећања ефикасности. Ту ће ући алтернативна горива и потпуно електрична возила.
Сва возила, без обзира на њихов извор напајања, морају постати много ефикаснија ако се ти циљеви желе остварити, али побољшање ефикасности возила која се троше на нафту могло би имати највећи утицај у кратком року. Ови аутомобили чине огромну већину возила данас на путу, трошећи отприлике једну трећину нафте која се користи у Сједињеним Државама. И има пуно простора за побољшања, са тек четвртином енергије за данашње аутомобиле која се заправо користи за њихово померање низ цесту. Већина остатка се губи због топлине у мотору. Смањивање количине посла који гасни мотор мора да обави један је од најједноставнијих и најмање скупих начина за уштеду горива. Научници, истраживачи и произвођачи аутомобила верују да се то може постићи вишеструким стратегијама, од којих су многе каталогизиране у наставку:
Нова технологија гума
Подешавање дизајна гума такође може донети добитак резањем отпора котрљања, или силом изазваном спљоштавањем гуме док се котрља по путу. Бициклисти знају да равна гума захтева знатно више ногу да би се ваљало по угледном копчи. Слично томе, минимизирање количине равнања или деформације аутомобилске гуме помоћу напредних материјала и дизајна може умањити количину енергије која је потребна само да би се одржала.
Иновације мотора
Међутим, најдраматичнија побољшања вероватно ће уследити променама у преносу мотора, каже Алан Цране, виши научник у Одбору за енергетске и животне средине Националног савета за истраживање и директор студије за извештај НРЦ. Трансмисије са већим бројем брзина, мењачи са двоструким квачилом и премази који смањују трење могу помоћи моторима да раде на већој ефикасности и смањити губитак енергије.
Технологија позната као деактивација цилиндра једна је од опција за произвођаче аутомобила који желе мање жеђен производ. То у основи убија половину мотора кад му није потребно - на пример, током крстарења аутопутем - али задржава додатну снагу на славини за убрзање, велика успона, вучу брода или друге ситуације којима је потребан снажнији мотор. „Дакле, прелазите са шестоцилиндричног мотора на три“, каже Брандон Сцхоеттле, истраживач на УМТРИ. Трчање на мање цилиндара омогућава возачима да имају оба начина, као приоритет снагу када вам је потребна и економичност када немате.
Смањивање броја мотора је још један начин да се постигне ефикасност, а он више не мора коштати перформансе. У конвенционалним аутомобилима са гасом, мотор са унутрашњим сагоревањем уноси мешавину бензина и ваздуха у цилиндар. Клип се помера према горе да би се стиснула ова мешавина, а затим је варница запалила, стварајући експлозију која клип креће према доле. Отвара се вентил да би испушни систем напустио цилиндар, и циклус поново започиње: усис, компресија, сагоревање, издувни гас. Турбо-пуњење, које сили додатни ваздух у цилиндре мотора, може омогућити мањим моторима да генеришу више снаге од сваке од ових ситних експлозија.
Мањи обично значи лакши, а 10-одстоно смањење тежине аутомобила доноси око седам одсто смањења уштеде горива, напомиње Цране. До 2050. године, извештај НРЦ-а закључује да би аутомобили могли тежити 40 одсто мање. „То је чак и без укључивања великог броја [лаких] карбонских влакана“, каже Цране. "Тренутно је готово све у аутомобилу од обичног челика."
Замена тешког челика
Легура гвожђа и челика чини око 45 процената тежине већине аутомобила. Али све чешће, напредни материјали се могу применити на начин слагалице, са лаганим комадима који су убачени на различита места у челичној конструкцији. „Можете ојачати делове који су критични“, каже Билл Реинерт, национални менаџер Тоиоте за напредну технологију. Челик велике чврстоће замењује се као тањи, јаче алтернативе уобичајеном челику, а садржај алуминија је у порасту. Композити од карбонских влакана и магнезијума су релативно скупи и тешки материјали са којима се данас може радити, али даље би могли да смање тежину неких компоненти за чак 75 процената.
Тежина просипавања такође може имати домино ефекте, јер је неколико делова у аутомобилу одвожено. „Ако можете уштедјети 100 килограма, можда ћете бити у могућности да пређете на лакши, мањи мотор или смањите кочницу“, каже Цране. Заузврат, мањи мотор може значити једноставно мање ствари испод хаубе, што омогућава већу флексибилност за аеродинамични дизајн, што доводи до још веће ефикасности.
Оптимизирана производња делова
Напредак у рачунарско потпомогнутом дизајну олакшава оптимизацију појединих делова и система за жељени исход. „Алат се побољшава“, каже Цране. „Када [произвођачи аутомобила] осмисле ревизију аутомобила, могу да уђу у рачунар много више информација и схвате који су најбољи компромиси за уштеду горива, као и друге факторе.“
Подешавање кривина и углова аутомобила и додавање активних роштиља које блокирају проток ваздуха када није потребно за хлађење мотора, могу смањити чак 5 процената вуче аутомобила при великим брзинама, довољно да се смањи стакленик возила емисија гаса за око 1 грам по километру и омогућава додатну уштеду горива. Али спољне промене не морају бити драматичне за аутомобиле да достигну 50 или више километара до галона. Цране каже да би гутљај горива, „требао би личити на данашња возила“.
Међутим, поман преглед или закретање иза волана могу открити неке разлике. „Будући да је значајно лакша тежина, [ефикаснији аутомобил будућности] може се осећати нешто другачије. Боље ће се снаћи, боље ће се провући иза ћошка “, каже Цране. Анализирајући могуће путеве до тих 2050. циљева, НРЦ тим је претпоставио да ће возила наставити мање-више у свом тренутном облику. Ти ће аутомобили "изгледати мало вјетровитије", каже Цране, али ништа радикално. Возила „не постају мања или се толико пометају назад да не можете никоме да стане на задње седиште.“
Помоћ од рачунара
Више од деценије након америчког представљања Приуса, хибриди још увек чине само мали део читавог тржишта аутомобила - око три процента возила продатих у Сједињеним Државама. Али нека технологија данашњих хибрида могла би помоћи широкоме делу сутрашњих аутомобила да добију бољу километражу. Један од најважнијих делова је технологија старт-стоп, која гаси мотор када је возило у мировању, а затим се поново покреће када возач уђе у гас.
Код хибрида се то често комбинује са регенеративним кочењем, које користи кинетичку енергију током успоравања и кочења како би се напунила батерија. Сачувана електрична енергија може се затим користити за поновно покретање мотора. "Регенеративно кочење и заустављање у старту биће у основи веома уобичајени елементи дизајна у наредних неколико година", каже Цране.
Наравно, када је у питању економичност горива, важно је и понашање возача. Разлика у употреби горива између агресивног возача са оловним ногом и конзервативног контејнера са керамиком може бити чак 20 процената. Технологија би у одређеној мјери могла одвратити возаче од њихових расипнијих тенденција. Иако аутономна вожња вероватно неће резултирати аутомобилима без возача, барем не ускоро, извршни директор Ренаулт-Ниссан-а, Царлос Гхосн, рекао је на недавном догађају на Универзитету Станфорд, „да ћете видети доста аутомобила са мањи унос од стране возача. “Ти аутомобили се могу оптимизовати за економичност горива и ефикасну вожњу.
У удаљенијој будућности, раскрснице би могле бити места где су аутомобили програмирани да успоравају и пробијају свој пут, уместо да забијају кочнице или крећу се кружним раскрсницама, предлаже УМТРИ-јев Сцхоеттле. "Ако се нико не заустави, побољшали сте економичност горива", примећује он.
„Било би сјајно да постоји неки чаробни метак“, каже Тоиотин Реинерт - нека технологија која би могла да очисти прљави аутомобил а да при томе никада не приметимо разлику у перформансама, избору, практичности или ценама. Реалност је да различите технологије у правим комбинацијама могу много напредовати до чишћења наших возила. „Све ове ствари су мале“, каже Реинерт, „али све се сакупља.“
