Гібрыдны час

У сітуацыі, калі складана паставіць усе грошы на чыста электрамабілі, хоць бы з-за ўсё яшчэ нездавальняючай далёкасці ходу, недасканаласці акумулятараў, клапотнай працяглай зарадкі і турбуе экалагічнае сумленне, разумнай залатой сярэдзінай становяцца гібрыдныя рашэнні. Гэта бачна па выніках продажаў аўтамабіляў.

гібрыдны аўтамабіль гэты транспартны сродак у тыповай сістэме, абсталяванай рухавік і адзін ці некалькі (1). Электрапрывад можна выкарыстоўваць не толькі для зніжэння выдатку паліва, але і для павелічэння магутнасці. Сучасныя гібрыдныя аўтамабілі выкарыстоўваць дадатковыя метады для павышэння энергаэфектыўнасці, такія як. У некаторых рэалізацыях рухавік унутранага згарання выкарыстоўваецца для выпрацоўкі электраэнергіі для харчавання электрарухавіка.

1. Схема дызель-электрычнага гібрыднага аўтамабіля

У шматлікіх гібрыдных канструкцыях выхлапныя выкіды ён таксама змяншаецца за кошт выключэння рухавіка ўнутранага згарання на стаянцы і ўключэнні яго пры неабходнасці. Канструктары імкнуцца да таго, каб узаемадзеянне з электрарухавіком аптымізавала яго працу, напрыклад, калі рухавік унутранага згарання працуе на нізкіх абарачэннях, яго ККД нізкі, паколькі яму патрабуецца больш за ўсё энергіі для пераадолення ўласнага супраціву. У гібрыднай сістэме гэты рэзерв можна выкарыстоўваць, павялічыўшы лік абарачэнняў рухавіка ўнутранага згарання да ўзроўня, падыходнага для зарадкі акумулятара.

Амаль гэтак жа старыя, як аўтамабілі

Гісторыя аўтамабільных гібрыдаў звычайна пачынаецца ў 1900 годзе, калі Фердынанд Паршэ прадставіў мадэль на Сусветнай выставе ў Парыжы. Гібрыд Lohner-Porsche Mixte (2), першы ў свеце дызель-электрычны гібрыдны аўтамабіль. Пазней было прададзена некалькі сотняў экзэмпляраў гэтай машыны. Праз два гады Knight Neftal пабудаваў гібрыдны гоначны аўтамабіль. У 1905 годзе Анры Піпер прадставіў гібрыд, у якім электрарухавік мог зараджаць батарэі.

У 1915 годзе кампанія Woods Motor Vehicle, вытворца электрамабіляў, стварыла мадэль Dual Power з 4-цыліндравым рухавіком унутранага згарання і электрарухавіком. Ніжэй хуткасці 24 км/ч машына працавала толькі на электрарухавіку да пакуль батарэя не сядзеа вышэй гэтай хуткасці ўключаўся рухавік унутранага згарання, які мог разагнаць машыну да 56 км/г. Dual Power аказаўся камерцыйным правалам. Ён быў занадта павольным для сваёй цаны і занадта складаным у кіраванні.

У 1931 годзе Эрых Гайхен прапанаваў аўтамабіль, акумулятары якога зараджаліся пры спуску з узгорка. Энергія падавалася ад балона са сціснутым паветрам, які нагнятаўся дзякуючы кінэтычная энергія часткі аўтамабіля, якія ідуць уніз па схіле.

Sрэкуперацыя энергіі пры тармажэнні, ключавое вынаходства сучаснай гібрыднай тэхналогіі, было распрацавана ў 1967 годзе кампаніяй AMC для American Motors і названа Energy Regeneration Brake.

У 1989 году Audi выпусціла эксперыментальны аўтамабіль Audi Duo. Гэта было паралельна гібрыд на базе Audi 100 Avant Quattro. Аўтамабіль быў абсталяваны электрарухавіком магутнасцю 12,8 л.з., які прыводзіў у рух заднюю вось. Ён чэрпаў энергію з нікель-кадміевая батарэя. Пярэднюю вось прыводзіў у рух 2,3-літровы пяціцыліндравы бензінавы рухавік магутнасцю 136 л.з. Намер Audi складаўся ў тым, каб стварыць аўтамабіль, які будзе рухацца рухавіком унутранага згарання па-за горадам і электрарухавіком у горадзе. Кіроўца абраў рэжым згарання ці электрычны рэжым руху. Audi выпусціла ўсяго дзесяць асобнікаў гэтай мадэлі. Нізкая цікавасць кліентаў была злучана з ніжэйшай прадукцыйнасцю, чым у стандартнай Audi 100, з-за дадатковай нагрузкі.

Прарыў прыйшоў з Далёкага Усходу

Датай, з якой гібрыдныя аўтамабілі шырока выйшлі на рынак і набылі сапраўдную папулярнасць, лічыцца толькі 1997 год, калі ён выйшаў на рынак Японіі. Toyota Prius (3). Першапачаткова гэтыя аўтамабілі знаходзілі пакупнікоў у асноўным у колах людзей, адчувальных да пытанняў аховы навакольнага асяроддзя. Сітуацыя змянілася ў наступным дзесяцігоддзі, калі кошты на нафту пачалі хутка расці. З другой паловы мінулага дзесяцігоддзі іншыя вытворцы таксама сталі выводзіць на рынак. гібрыдныя мадэлі, Часта на аснове ліцэнзіі гібрыдных рашэнняў Toyota. У Польшчы Prius з'явіўся ў салонах у 2004 году. У тым жа годзе было выпушчана другое пакаленне Prius, а ў 2009-м - трэцяе.

Яна рушыла ўслед за Таётай Honda, яшчэ адзін японскі аўтамабільны гігант. Продаж мадэлі Разуменне (4), частковы паралельны гібрыд, кампанія запусціла ў 1999 годзе ў ЗША і Японіі. Гэта быў аўтамабіль больш эканамічны, чым прадукт Toyota. Седан Prius першага пакалення спажываў 4,5 л/100 км у горадзе і 5,2 л/100 км за горадам. Двухдзверная Honda Insight Першае пакаленне спажывала 3,9 л/100 км па горадзе і 3,5 л/100 км за горадам.

Toyota выпускала новыя гібрыдныя версіі аўтамабіляў. Вытворчасць Toyota Auris Hybrid пачалося ў маі 2010 года. Гэта быў першы серыйны гібрыд у Еўропе, які прадаваўся танней за Prius. Аўрыс Гібрыд у яго быў такі ж прывад, як у Приуса, але выдатак бензіну быў менш 3,8 л/100 км у змяшаным цыкле.

Да траўня 2007 гады Toyota Motor Corporation прадала першы мільён гібрыдаў. Два мільёны да жніўня 2009 года, 6 мільёнаў да снежня 2013 года. У ліпені 2015 года агульная колькасць гібрыдаў Toyota перавысіла 8 мільёнаў. У кастрычніку 2015 года продажы гібрыдаў Toyota толькі ў Еўропе перавысілі мільён асобнікаў. У першым квартале 2019 года гібрыды ўжо складалі 50 працэнтаў. агульны аб'ём продажаў Toyota на нашым кантыненце. Самыя папулярныя мадэлі у гэтай катэгорыі, аднак, больш няма Прыусаў, але паслядоўна Ярис Гібрыд, C-HR Гібрыд Цяпер Карала Гібрыд. Да канца 2020 года Toyota мае намер прадаць 15 гібрыдаў, што, па дадзеных кампаніі, удалося зрабіць у студзені гэтага года, г.зн. ў пачатку. Ужо ў 2017 годзе, паводле звестак вытворцы, у атмасферу было выкінута 85 млн тон. вуглякіслы газ менш.

Падчас масавай кар'еры, якая доўжыцца ўжо больш за два дзесяцігоддзі аўтамабільныя гібрыды з'явіліся новыя інавацыі. Гібрыд Hyundai Elantra LPI (5), які пачаў прадавацца ў Паўднёвай Карэі ў ліпені 2009 года, быў першым гібрыдам з рухавіком унутранага згарання, які працуе на звадкаваным нафтавым газе. Elantra зяўляецца частковым гібрыдам, які выкарыстоўвае літый-палімерныя батарэі, таксама ўпершыню. Elantra спажывала 5,6 л бензіну на 100 км і выкідвала 99 г/км COXNUMX.₂. У 2012 году Peugeot прапанавала новае рашэнне, выпусціўшы на еўрапейскі рынак мадэль 3008 Hybrid4, а менавіта першы серыйны дызельны гібрыд. Па дадзеных вытворцы, фургон 3008 Hybrid спажываў 3,8 л/100 км дызельнага паліва і вылучаў 99 г/км CO.₂.

5. Гібрыд Hyundai Elantra LPI

Мадэль была прадстаўлена на Нью-Йоркскім міжнародным аўтасалоне ў 2010 годзе. Лінкальн МКЗ Гібрыд, Першая гібрыдная версія, кошт якой была ідэнтычная цане звычайнай версіі той жа мадэлі.

Да красавіка 2020 года, пачынаючы са знамянальнага 1997 года, па ўсім свеце было прададзена больш за 17 мільёнаў гібрыдных электрамабіляў. Лідэрам рынку з'яўляецца Японія, якая да сакавіка 2018 года прадала больш за 7,5 млн. гібрыдных аўтамабіляў, затым ЗША, якія да 2019 года прадалі ў агульнай складанасці 5,4 млн. адзінак, а да ліпеня 2020 года ў Еўропе было прададзена 3 млн. гібрыдных аўтамабіляў. Найбольш вядомымі прыкладамі шырока даступных гібрыдаў з'яўляюцца, акрамя Prius, гібрыдныя версіі іншых мадэляў Toyota: Auris, Yaris, Camry і Highlander, Honda Insight, Lexus GS450h, Chevrolet Volt, Opel Ampera, Nissan Altima Hybrid.

Паралельны, паслядоўны і змяшаны

Некалькі розных родаў у наш час утоены пад радавой назвай «гібрыд». рухальныя ўстаноўкі і ідэі для дасягнення большай эфектыўнасці. Неабходна памятаць, што цяпер па меры развіцця і пасоўванні канструкцыі выразныя класіфікацыі часам даюць збой, таму што выкарыстоўваюцца камбінацыі розных рашэнняў плюс новыя вынаходствы, якія парушаюць чысціню вызначэння. Пачнём з дзялення па канфігурацыі прывада.

W гібрыдны прывад раўналежнага тыпу рухавік унутранага згарання і электрарухавік механічна злучаны з кіроўнымі коламі. Аўтамабіль можа быць абсталяваны рухавіком унутранага згарання, электрычным рухавіком або абодвума. Такая схема выкарыстоўваецца у аўтамабілях Хонда: Інсайт, Цывік, Акорд. Іншым прыкладам такой сістэмы з'яўляецца раменных генератар / стартар General Motors на Chevrolet Malibu. У шматлікіх мадэлях рухавік унутранага згарання таксама працуе як генератар энергіі.

Вядомыя ў наш час на рынку раўналежныя прывады складаюцца з рухавікоў унутранага згарання поўнай магутнасці і малодшых (магутнасцю да 20 квт) электрарухавікоў, а таксама невялікіх акумулятараў. У гэтых канструкцыях электрарухавікі павінны толькі падтрымліваць галоўны рухавік, а не быць асноўнай крыніцай энергіі. Паралельныя гібрыдныя прывады лічацца больш эфектыўнымі, чым сістэмы, заснаваныя толькі на рухавіках унутранага згарання таго ж памеру, асабліва пры руху па горадзе і на шашу.

У паслядоўнай гібрыднай сістэме аўтамабіль прыводзіцца ў рух непасрэдна толькі электрарухавіком, а рухавік унутранага згарання выкарыстоўваецца для руху ў гэтай сістэме. генератар электрычнага току а таксама. Набор акумулятараў у гэтай сістэме звычайна нашмат больш, што адбіваецца на вытворчых выдатках. Лічыцца, што такое размяшчэнне павялічвае эфектыўнасць рухавіка ўнутранага згарання, асабліва пры руху па горадзе. Прыклад серыйны гібрыд гэта Нісан е-Паўэр.

Змешаны гібрыдны прывад спалучае ў сабе перавагі абодвух вышэйзгаданых рашэнняў - паралельнага і паслядоўнага. Гэтыя гібрыдныя гібрыды лічацца аптымальнымі з пункта гледжання прадукцыйнасці, у параўнанні з паслядоўнымі, найболей эфектыўнымі на нізкіх хуткасцях і раўналежнымі, аптымальнымі на больш высокіх хуткасцях. Аднак іх вытворчасць як больш складаных схем абыходзіцца даражэй, чым паралельныя рухавікі. Дамінантным вытворцам змешаных гібрыдных сілавых агрэгатаў з'яўляецца Toyota. Яны выкарыстоўваюцца ў аўтамабілях Toyota і Lexus, Nissan і Mazda (у асноўным па ліцэнзіі Toyota), Ford і General Motors.

Магутнасць ад двух рухавікоў унутранага згарання і раўналежнага можа быць перададзена на прывад колаў з дапамогай прылады тыпу (размеркавальнік магутнасці), уяўлялага сабой просты набор планетарных перадач. Вал рухавіка ўнутранага згарання злучаны з відэльцам планетарных шасцерняў рэдуктара, электрагенератар з яе цэнтральнай шасцярнёй, а электрарухавік праз рэдуктар з вонкавай шасцярняй, ад якой крутоўны момант перадаецца на колы. Гэта дазваляе перадаць частку хуткасць кручэння і крутоўны момант рухавіка ўнутранага згарання на колы і частка на генератар. Дзякуючы гэтаму рухавік ён можа працаваць у аптымальным дыяпазоне абарачэнняў незалежна ад хуткасці аўтамабіля, напрыклад, пры крананні з месца, а ток, выпрацоўваны генератарам, выкарыстоўваецца для сілкавання электрарухавіка, высокі крутоўны момант якога падтрымлівае рухавік унутранага згарання для прывада колаў. Кампутар, які каардынуе працу ўсёй сістэмы, рэгулюе нагрузку на генератар і падачу сілкавання на электрарухавік, тым самым кантралюючы працу планетарнага рэдуктара. электрамеханічная бесступенькавая трансмісія. Пры запаволенні і тармажэнні электрарухавік выконвае ролю генератара для падзарадкі акумулятарнай батарэі, а пры запуску рухавіка ўнутранага згарання генератар выконвае ролю генератара. стартар.

W поўны гібрыдны прывад аўтамабіль можа атрымліваць энергію або толькі ад рухавіка, або толькі ад акумулятара, або ад абодвух. Прыкладамі такой сістэмы з'яўляюцца Hybrid Synergy Drive Toyota, гібрыдная сістэма брод, Двухрэжымны гібрыд вытворчасць General Motors / Chryslerт. Прыклады аўтамабіляў: Toyota Prius, Toyota Auris Hybrid, Ford Escape Hybrid, а таксама Lexus RX400h, RX450h, GS450h, LS600h і CT200h. Гэтыя аўтамабілі патрабуюць вялікіх, эфектыўных батарэй. Выкарыстоўваючы механізм размеркавання магутнасці, транспартныя сродкі атрымліваюць вялікую гнуткасць за рахунак павелічэння складанасці сістэмы.

Частковы гібрыд у прынцыпе, гэта звычайны аўтамабіль з падоўжаным стартарам, якія дазваляюць выключаць рухавік унутранага згарання кожны раз, калі аўтамабіль рухаецца пад ухіл, тармазіць ці спыняцца, а таксама хутка запускаць рухавік пры неабходнасці.

стартар звычайна ён усталёўваецца паміж рухавіком і трансмісіяй, замяняючы гідратарнсфарматар. Забяспечвае дадатковую энергію пры ўзгаранні. Такія аксэсуары, як радыё і кандыцыянер, можна ўлучыць, калі рухавік унутранага згарання не працуе. Акумулятары зараджаюцца пры тармажэнні. У параўнанні з поўнымі гібрыдамі частковыя гібрыды маюць меншыя батарэі і меншы электрарухавік. Таму іх пустая вага і кошт іх вытворчасці ніжэйшы. Прыкладам такой канструкцыі стаў поўнапамерны Chevrolet Silverado Hybrid, які выпускаўся ў 2005-2007 гадах. Ён зэканоміў да 10 працэнтаў. пры выключэнні і ўключэнні рухавіка ўнутранага згарання і рэкуперацыі энергіі пры тармажэнні.

Гібрыды гібрыдаў і электрыкаў

Яшчэ адной катэгорыі гібрыдаў варта надаць больш часу, што ў некаторым родзе з'яўляецца яшчэ адным крокам да "чыстай электрыцы". Гэта гібрыдныя аўтамабілі (PHEV), у якіх батарэі для электрапрывад таксама можна зараджаць ад знешняй крыніцы (6). Такім чынам, PHEV можна лічыць гібрыдам гібрыда і электрамабіля. Ён абсталяваны штэкер для зарадкі. Як следства, акумулятары таксама ў некалькі разоў больш, а значыць, ёсць магчымасць усталёўкі больш магутнага электрарухавіка.

6. Схема гібрыднага аўтамабіля

У выніку гібрыдныя аўтамабілі спажываюць менш паліва, чым класічныя гібрыды, звычайна яны могуць праехаць каля 50-60 км на току , не запускаючы ДВС, а таксама маюць лепшыя характарыстыкі, бо гібрыды часцяком з'яўляюцца самымі магутнымі варыянтамі. дадзенай мадэлі.

Запас ходу электрамабіля PHEV у шмат разоў больш, чым у гібрыдных аўтамабіляў без гэтай функцыі. Гэтых некалькіх дзясяткаў кіламетраў цалкам дастаткова для паездак па горадзе, на працу ці ў краму. Напрыклад, у Skoda Superb iV (7) Акумулятарная батарэя можа захоўваць да 13 квтч электраэнергіі, што забяспечвае далёкасць дзеяння да 62 км у рэжыме з нулявым узроўнем выкідаў. Дзякуючы гэтаму пры паркоўцы нашага гібрыда хаты, вяртаючыся дадому, мы можам дамагчыся сярэдняга выдатку паліва 0 л/100 км. Рухавік унутранага згарання абараняе акумулятар ад разрадкі ў месцы, дзе няма доступу да крыніцы харчавання, і, вядома ж, дазваляе не турбавацца аб запасе ходу пры працяглых паездках.

7. Гібрыд Skoda Superb iV падчас зарадкі

Аднолькава важна гібрыды тыпу абсталяваныя магутнымі электрарухавікамі - у выпадку Skoda Superb iV яго параметры складаюць 116 л.з. і 330 Нм крутоўнага моманту. Дзякуючы гэтаму машына не толькі адразу разганяецца (электрарухавік вядзе машыну гэтак жа хутка, на якіх бы абарачэннях яна ні працавала ў дадзены момант), бо Skoda паведамляе, што Superb разганяецца да 60 км/ч за 5 секунд, яна можа таксама разганяйце аўтамабіль да 140. км/ч - гэта дазваляе рухацца без стрэсу і ў рэжыме нулявых выкідаў, напрыклад, па колцавых дарогах ці аўтамагістралях.

Падчас руху аўтамабіль звычайна прыводзяць у рух абодва рухавіка (рухавік унутранага згарання сілкуецца ад электраэнергіі, таму ён спажывае менш паліва, чым у звычайным аўтамабілі), але калі вы адпускаеце газ, тармозіце ці едзеце з сталай хуткасцю, рухавік унутранага згарання рухавік глушыцца і толькі потым электрарухавік водзіць колы. Так што машына працуе гэтак жа, як класічны гібрыд і сапраўды гэтак жа аднаўляе энергію пры кожным тармажэнні энергія аднаўляецца і ідзе на батарэі ў выглядзе электрычнага току; у далейшым ён служыць менавіта для таго, каб рухавік унутранага згарання можна было часцей выключаць.

Першы які падключаецца гібрыдны аўтамабіль быў выпушчаны на рынак кітайскім вытворцам BYD Auto у снежні 2008 гады. Гэта была мадэль F3DM PHEV-62. Прэм'ера падключаецца гібрыднай версіі самага папулярнага электрамабіля ў свеце, Шэўрале Вольт, адбылося ў 2010 годзе. Т.прачнуцца прэм'ера адбылася ў 2012 годзе.

Хоць не ўсе мадэлі працуюць аднолькава, большасць з іх могуць працаваць у двух або больш рэжымах: цалкам электрычны , калі рухавік і акумулятар забяспечваюць усю энергію для аўтамабіля, і гібрыдны , у якім выкарыстоўваецца як электрычнасць, так і бензін. PHEV звычайна працуюць у цалкам электрычным рэжыме, працуючы на ​​электрычнасці да таго часу, пакуль батарэя не разрадзіцца. Некаторыя мадэлі перамыкаюцца ў гібрыдны рэжым пасля дасягнення мэтавай хуткасці на шашу, звычайна каля 100 км/ч.

Апроч Skoda Superb iV, апісанай вышэй, найболей вядомымі і папулярнымі гібрыднымі мадэлямі з'яўляюцца Kia Niro PHEV, Hyundai Ioniq Plug-in, BMW 530e і X5 xDrive45e, Mercedes E 300 ei E 300 de, Volvo XC60 Recharge, Ford Kuga PHEV e, Porsche Cayenne E-Hybrid.

Гібрыды ад марскіх глыбінь да нябёсаў

Варта памятаць, што гібрыдны прывад выкарыстоўваецца не толькі ў сегменце легкавых аўтамабіляў і аўтамабіляў у цэлым. Напрыклад гібрыдныя прывадныя сістэмы выкарыстоўваць дызельныя рухавікі або турбаэлектрычны для харчавання чыгуначных лакаматываў, аўтобусаў, грузавых аўтамабіляў, перасоўных гідраўлічных машын і судоў.

У буйных структурах гэта звычайна выглядае так дызельны/турбінны рухавік прыводзіць у дзеянне электрычны генератар ці гідрапомпаякі прыводзіць у дзеянне электрычны / гідраўлічны рухавік. У вялікіх транспартных сродках адносныя страты магутнасці змяншаюцца, і перавагі размеркавання магутнасці па кабелях ці трубах, а не механічным кампанентам, становяцца больш відавочнымі, асабліва пры перадачы магутнасці на некалькі прывадных сістэм, напрыклад, на колы ці прапелеры. Да нядаўняга часу цяжкія аўтамабілі мелі невялікі запас другаснай энергіі, напрыклад гідраакумулятары/акумулятары.

Аднымі са старэйшых гібрыдных канструкцый былі прывады неатамных падводных лодак, якія працуюць на неапрацаваных дызелях і падводных батарэях. Напрыклад, на падводных лодках Другой сусветнай вайны выкарыстоўваліся як паслядоўныя, так і раўналежныя сістэмы.

Менш вядомымі, але не менш цікавымі канструкцыямі з'яўляюцца паліўна-гідраўлічныя гібрыды. У 1978 годзе студэнты Мінесотскага прафесійна-тэхнічнага цэнтра Хеннепін у Мінеапалісе пераабсталявалі Volkswagen Beetle у бензінава-гідраўлічны гібрыд з гатовымі дэталямі. У 90-х гадах амерыканскія інжынеры з лабараторыі EPA распрацавалі нафтагідраўлічную трансмісію для тыповага амерыканскага седана.

Тэставаны аўтамабіль развіў хуткасць каля 130 км/г у змяшаным гарадскім і шашэйным цыклах руху. Разгон ад 0 да 100 км/ч складаў 8 секунд пры выкарыстанні дызельнага рухавіка аб'ёмам 1,9 л. Паводле ацэнак EPA, гідраўлічныя кампаненты масавай вытворчасці дадалі да цаны аўтамабіля ўсяго 700 долараў. У рамках выпрабаванняў EPA была пратэставаная бензінава-гідраўлічная гібрыдная канструкцыя Ford Expedition, якая спажывала 7,4 літра паліва на 100 км у гарадскім струмені. У цяперашні час амерыканская кур'ерская кампанія UPS мае ў эксплуатацыі два грузавікі, якія выкарыстоўваюць гэтую тэхналогію (8).

8. Гідраўлічны гібрыд на службе КБС

Амерыканскія вайскоўцы праводзілі выпрабаванні Гібрыдныя пазадарожнікі Humvee з 1985 года. У ацэнках адзначаліся не толькі вялікая дынаміка і вялікая эканомія паліва, але і, напрыклад, меншая цеплавая сігнатура і больш ціхая праца гэтых машын, што, як няцяжка здагадацца, можа мець вялікае значэнне ў ваенных прымяненнях.

Ранняя форма гібрыдная сілавая ўстаноўка на марскім транспарце былі караблі з ветразямі на мачтах і Паравыя рухавікі пад палубай. Іншы прыклад ужо згадваўся дызель-электрычная падводная лодка. Да навейшых, хоць ізноў жа якія адносяцца да старых рашэнняў, гібрыдным сілавым усталёўкам для судоў ставяцца, сярод іншага вялікія паветраныя змеі вытворчасці такіх кампаній, як SkySails. Буксіроўка паветраных змеяў яны могуць лётаць на вышынях, у некалькі разоў якія перавышаюць самыя высокія шчоглы караблёў, перахапляючы мацнейшыя і ўстойлівыя вятры.

Гібрыдныя канцэпцыі, нарэшце, знайшлі сваё ўжыванне і ў авіяцыі. Напрыклад, прататып самалёта (9) быў абсталяваны гібрыднай сістэмай са зменнай мембранай (ПЭМ) да харчаванне электрарухавікаякі злучаны са звычайным прапелерам. Паліўны элемент забяспечвае ўсю магутнасць для фазы крэйсерскага палёту. Падчас узлёту і набору вышыні, сегмента палёту, які патрабуе найбольшай магутнасці, у сістэме выкарыстоўваюцца лёгкія літый-іённыя батарэі. Дэманстрацыйным самалётам таксама з'яўляецца мотапланёр Dimona, пабудаваны аўстрыйскай кампаніяй Diamond Aircraft Industries, якая правяла мадыфікацыі канструкцыі самалёта. Пры размаху крыла 16,3 метра самалёт зможа лятаць з хуткасцю каля 100 км/г, выкарыстоўваючы энергію, што атрымліваецца ад паліўнага элемента.

9. Самалёт-дэманстратар паліўных элементаў Boeing

Не ўсё афарбавана ў ружовы колер

Нельга адмаўляць, што з-за складанасці канструкцыі гібрыдных аўтамабіляў, чым у выпадку са звычайнымі аўтамабілямі, зніжэнне выкідаў пры эксплуатацыі аўтамабіля кампенсуе гэтыя выкіды з вялікім лішкам. Гібрыдныя аўтамабілі могуць скараціць выкіды ў атмасферу забруджвальных рэчываў, якія выклікаюць смог, на 90 працэнтаў. і скараціць выкіды вуглякіслага газу ўдвая.

Нягледзячы на ​​тое, што гібрыдны аўтамабіль спажываюць менш паліва, чым звычайныя аўтамабілі, па-ранейшаму існуе праблема шкоднага ўздзеяння гібрыднага аўтамабільнага акумулятара на навакольнае асяроддзе. Сёння большасць гібрыдных аўтамабільных акумулятараў ставяцца да аднаго з двух тыпаў: нікель-металагідрыдныя або літый-іённыя. Тым не менш, абодва па-ранейшаму лічацца больш экалагічнымі, чым свінцовыя акумулятары, якія ў цяперашні час складаюць большасць старцернае акумулятараў у бензінавых аўтамабілях.

Тут трэба адзначыць, што дадзеныя не адназначныя. Агульныя ўзроўні таксічнасці і ўздзеяння на навакольнае асяроддзе нікель-гідрыдныя батарэі лічацца нашмат ніжэй, чым у выпадку свінцова-кіслотныя батарэі або з выкарыстаннем кадмію. Іншыя крыніцы кажуць, што нікель-металагідрыдныя батарэі значна больш таксічныя, чым свінцова-кіслотныя, і што перапрацоўка і бяспечная ўтылізацыя значна больш цяжкія. Было паказана, што розныя растваральныя і нерастваральныя злучэнні нікеля, такія як хларыд нікеля і аксід нікеля, валодаюць добра вядомымі канцэрагеннымі эфектамі, пацверджанымі ў эксперыментах на жывёл.

Аккумуляторы litowo-jonowe У цяперашні час яны лічацца прывабнай альтэрнатывай, таму што яны маюць самую высокую шчыльнасць энергіі сярод усіх батарэй і могуць вырабляць больш чым у тры разы больш напругі, чым нікель-металагідрыдныя акумулятарныя элементы, захоўваючы пры гэтым вялікія аб'ёмы. Электрычная энергія. Гэтыя батарэі таксама вырабляюць больш энергіі і з'яўляюцца больш эфектыўнымі, у большай ступені пазбягаючы страт электраэнергіі і забяспечваючы цудоўную даўгавечнасць, а тэрмін службы батарэі набліжаецца да тэрміна службы аўтамабіля. Акрамя таго, выкарыстанне літый-іённых акумулятараў зніжае агульную масу аўтамабіля, а таксама дазваляе атрымаць 30 працэнтаў. палепшаная эканомія паліва, чым у аўтамабіляў з бензінавага рухавіка, з наступным зніжэннем выкідаў CO₂.

Нажаль, разгляданым тэхналогіям прыгатаваная залежнасць ад цяжкадаступных і даражэйшых матэрыялаў. ўніз канструкцыя электрарухавікоў і іншыя дэталі гібрыдных аўтамабіляў маюць патрэбу, сярод іншага, у рэдказямельных металах. Напрыклад дыспрозій, рэдказямельны элемент, неабходны для вытворчасці розных тыпаў перадавых электрарухавікоў і акумулятарных сістэм у гібрыдных сілавых устаноўках. Або неадымавы, яшчэ адзін рэдказямельны метал, які з'яўляецца ключавым кампанентам высокатрывалых магнітаў, якія выкарыстоўваюцца ў электрарухавіках з пастаяннымі магнітамі.

Амаль усе рэдкія землі ў свеце паступаюць у асноўным з Кітая. Некалькі некітайскіх крыніц, такіх як Возера Хойдас на поўначы Канады ці Гара Велд у Аўстраліі ён у цяперашні час знаходзіцца ў стадыі распрацоўкі. Калі мы не знойдзем альтэрнатыўных рашэнняў, няхай гэта будзе ў выглядзе новых радовішчаў або матэрыялаў, якія заменяць рэдкія металы, то рост коштаў на матэрыялы, безумоўна, будзе. А гэта можа сарваць планы па зніжэнні выкідаў за кошт паступовага выцяснення бензіну з рынку.

Ёсць і праблемы, акрамя росту коштаў, этычнага характару. У 2017 годзе справаздача ААН выявіла злоўжыванні дзеці ў кобальтавых шахтах, надзвычай важнае сыравіну для нашых «зялёных» тэхналогій, у тым ліку электрарухавікі апошняга пакалення ў Дэмакратычнай Рэспубліцы Конга (DCR). Свет даведаўся пра дзяцей, якіх прымушалі працаваць на брудных, небяспечных і часта таксічных кобальтавых рудніках ужо ў чатырохгадовым узросце. Па ацэнках Арганізацыі Аб'яднаных Нацый, штогод у гэтых шахтах гіне каля васьмідзесяці дзяцей. Штодня да працы прымушалі да 40 XNUMX непаўналетніх. Часам гэта брудная цана нашых чыстых гібрыдаў.

Інавацыі ў выхлапных трубах абнадзейваюць

Аднак ёсць і добрыя навіны для гібрыдныя метады і агульнае імкненне да чысцейшых аўтамабіляў. Даследчыкі нядаўна распрацавалі шматабяцальны і дзіўна простая мадыфікацыя дызельных рухавікоўякія можна камбінаваць з электрапрывадам у гібрыдных сістэмах. Дызельныя прывады гэта можа зрабіць іх менш, танней і прасцей у абслугоўванні. І самае галоўнае, яны будуць чысцейшыя.

Чарльз Мюлер і трое яго калегаў з даследчага цэнтра Sandia National Laboratory працавалі над мадыфікацыяй, вядомай як Channel Fuel Injection (DFI-). Ён заснаваны на простым прынцыпе гарэлкі Бунзена. Навукоўцы кажуць, што DFI можа паменшыць колькасць выхлапных рэчываў і схільнасць сажавых фільтраў DPF да засмечвання сажай. Па словах Мюлера, яго вынаходства можа нават павялічыць інтэрвалы замены алею за кошт памяншэння колькасці сажы ў картэры.

Такім чынам, як гэта працуе? фарсункі у звычайным дызелі яны ствараюць багатыя сумесі ў зонах камеры згарання. Аднак, на думку вучоных, у гэтых абласцях змяшчаецца ад двух да дзесяці разоў больш паліва, чым неабходна для яго поўнага спальвання. Пры такім лішку паліва пры высокай тэмпературы павінна мець месца тэндэнцыя да адукацыі вялікай колькасці сажы. Устаноўка каналаў DFI дазваляе эфектыўна спальваць дызельнае паліва з невялікай адукацыяй сажы або без яго. "Нашы сумесі ўтрымліваюць менш паліва", – тлумачыць Мюлер у публікацыі аб новай тэхніцы.

Каналы, аб якіх кажа г-н Мюлер, уяўляюць сабой трубкі, усталяваныя на невялікай адлегласці ад таго месца, дзе яны выходзяць з адтулін сопла фарсункі. Яны ўсталяваны на ніжнім баку галоўкі блока цыліндраў побач з фарсункай. Мюлер лічыць, што ў канчатковым выніку яны будуць выраблены са сплаву з высокай тэрмаўстойлівасцю, каб вытрымліваць цеплавую энергію згарання. Аднак, паводле яго слоў, дадатковыя выдаткі, звязаныя з укараненнем распрацаванага яго калектывам вынаходкі, будуць невялікімі.

Калі сістэма згарання вырабляе менш сажы, яе можна выкарыстоўваць больш эфектыўна. сістэма рэцыркуляцыі выхлапных газаў (EGR) для зніжэння аксідаў азоту, NOx. Па словах распрацоўшчыкаў рашэння, гэта магло б знізіць колькасць сажы і NOx, якія выходзяць з рухавіка, да адной дзесятай ад бягучага ўзроўню. Яны таксама зазначаюць, што іх канцэпцыя дапаможа знізіць выкіды CO.₂ і іншыя рэчывы, якія выклікаюць глабальнае пацяпленне.

Вышэйпададзенае - не толькі сігнал аб тым, што, магчыма, мы не так хутка развітаемся з дызелямі, на якіх ужо многія ставяць крыж. Інавацыі ў галіне прывада ўнутранага згарання з'яўляюцца працягам мыслення, які спрыяе росту папулярнасці гібрыдаў. Гэта стратэгія невялікіх крокаў, якая паступова зніжае нагрузку на навакольнае асяроддзе ад транспартных сродкаў. Прыемна ўсведамляць, што інавацыі ў гэтым напрамку з'яўляюцца не толькі ў электрычнай частцы гібрыда, але і ў паліўнай.