Bensin är redan det förflutnas bränsle. Det kanske inte verkar så när du fyller på på vägen till jobbet, men den petroleum som användes för att tillverka den håller gradvis på att ta slut. Det förorenar också luft som blir allt ohälsosammare att andas, och folk vill inte längre betala de höga priser som oljebolagen tar ut för det. Biltillverkare vet allt detta och har lagt ner mycket tid och pengar på att hitta och utveckla framtidens bränsle.
Sökandet pågår, men vad kommer framtidens bränsle att vara? Färdiga bränslen som petroleum blir svårare att hitta och biltillverkare vänder sig till grönare energikällor som batterier. Dessa batterier kan laddas med energi och placeras i en bil där den energin kan frigöras. Så bra som den idén kan tyckas, tror vissa tillverkare att luft kan bli en ännu bättre energikälla.
Luft? Vid första anblicken verkar idén att köra en bil på luft nästan för bra för att vara sann. Om vi kan använda luft som bränsle, varför tänka på att använda något annat? Luft finns runt omkring oss. Luften tar aldrig slut. Luften är icke-förorenande. Det bästa av allt är att luften är gratis.
Tyvärr kan inte luft ensam användas som bränsle. Först måste energi lagras i den genom att trycka ihop luften tätt med hjälp av en mekanisk luftkompressor. När tryckluften släpps ut expanderar den. Denna expanderande luft kan till exempel användas för att driva kolvarna som driver en motor. Tanken på att använda tryckluft för att driva ett fordon är inte ny:Tidiga prototyper av ett luftdrivet fordon går tillbaka till mitten av den 19 e århundradet, även före uppfinningen av förbränningsmotorn.
Åtminstone en tillverkare tror att den är redo att sälja flygbilar till den amerikanska allmänheten. Om allt går bra kan dessa bilar vara tillgängliga i USA relativt snart [källa:Sullivan]. Under de kommande sidorna kommer vi att titta på den här tekniken, anledningarna till att du kanske vill använda den – och några anledningar till att du kanske inte gör det.
Innehåll
Fysikens lagar dikterar att fria gaser kommer att fylla ett givet utrymme. Det enklaste sättet att se detta i aktion är att blåsa upp en ballong. Ballongens elastiska hud håller luften tätt inuti, men i det ögonblick du använder en nål för att skapa ett hål i ballongens yta expanderar luften utåt med så mycket energi att ballongen exploderar. Att komprimera en gas till ett litet utrymme är ett sätt att lagra energi. När gasen expanderar igen frigörs den energin för att utföra arbete. Det är grundprincipen bakom det som får en flygbil att gå.
De första luftbilarna kommer att ha luftkompressorer inbyggda. Efter en rask körning kommer du att kunna ta bilen hem, ställa in den i garaget och koppla in kompressorn. Kompressorn kommer att använda luft runt bilen för att fylla på tryckluftstanken. Tyvärr är detta en ganska långsam metod att tanka och kommer förmodligen att ta upp till två timmar för en fullständig påfyllning. Om tanken på en luftbil slår an, kommer lufttankstationer att bli tillgängliga på vanliga bensinstationer, där tanken kan fyllas på mycket snabbare med luft som redan är komprimerad. Att fylla din tank vid pumpen kommer förmodligen att ta cirka tre minuter [källa:Cornell].
De första luftbilarna kommer nästan säkert att använda tryckluftsmotorn (CAE) som utvecklats av det franska företaget Motor Development International (MDI). Luftbilar som använder denna motor kommer att ha tankar som förmodligen kommer att rymma cirka 3 200 kubikfot (90,6 kiloliter) tryckluft. Fordonets gaspedalen driver en ventil på sin tank som tillåter luft att släppas ut i ett rör och sedan in i motorn, där trycket från luftens expansion kommer att trycka mot kolvarna och vrida vevaxeln. Detta kommer att producera tillräckligt med kraft för hastigheter på cirka 35 miles (56 kilometer) per timme. När luftbilen överstiger den hastigheten kommer en motor att starta för att driva luftkompressorn i bilen så att den kan komprimera mer luft i farten och ge extra kraft till motorn. Luften värms också upp när den träffar motorn, vilket ökar dess volym så att bilen kan röra sig snabbare [källa:Cornell].
En stor fördel med att använda tryckluft för att driva en bils motor är att ett fordon med ren tryckluft inte producerar några föroreningar vid avgasröret. Mer specifikt kommer de tryckluftsbilar vi sannolikt kommer att se inom en snar framtid inte förorena alls förrän de når hastigheter som överstiger 35 miles per timme. Det är då bilens interna luftkompressor slår in för att uppnå extra hastighet. Motorn som driver denna luftkompressor kommer att kräva bränsle som kommer att producera en liten mängd luftföroreningar. En del bränsle (du kan använda miljövänliga biobränslen eller fossila bränslen) kommer också att användas för att värma luften när den kommer ut ur tanken. De nyaste tryckluftsmotorerna erbjuder också förare möjligheten att använda fossila bränslen eller biobränslen för att värma upp luften när den kommer in i motorn. Icke desto mindre representerar denna teknik en markant förbättring jämfört med bilar som drivs av förbränningsmotorer som producerar betydande mängder föroreningar vid vilken hastighet som helst.
Flygbilar är också designade för att vara lättare än konventionella bilar. Aluminiumkonstruktionen i dessa fordon kommer att hålla sin vikt under 2 000 pund (907 kg), vilket är avgörande för att göra dessa fordon bränsleeffektiva och kommer att hjälpa dem att gå snabbare under längre perioder.
En annan fördel med flygbilar är att bränslet bör vara anmärkningsvärt billigt, en viktig faktor i denna tid av instabila gaspriser. Vissa uppskattningar säger att bilarna kommer att få motsvarande 106 miles (171 kilometer) per gallon, även om tryckluft förmodligen inte kommer att säljas per gallon. En mer meningsfull uppskattning är att det kan ta så lite som 2 USD el för att fylla tryckluftstanken, även om du också behöver bensin för att driva elmotorn som komprimerar luft under körning [källa:Cornell].
Fordonen i sig kommer också att vara relativt billiga. Zero Pollution Motors, som planerar att släppa de första flygbilarna i USA och uppskattar ett klistermärkepris på cirka 17 800 dollar, vilket skulle göra dessa bilar överkomliga för budgetmedvetna amerikanska köpare [källa:Max].
Medan en luftbil inte producerar några föroreningar som körs på redan komprimerad luft i sin tank, uppstår föroreningar ändå när luften komprimeras, både när bilen är i rörelse och när den tankas. Som vi nämnde tidigare kommer fordonets luftkompressor förmodligen att drivas på bensin, och denna gas kommer att producera föroreningar vid förbränning.
Luftkompressorn vid macken kommer troligen att drivas med el. Produktionen av den elen kan eller kanske inte förorenar, beroende på hur den elen genereras. Till exempel kan koldriven el producera betydande mängder föroreningar. Renare elkällor, som kärnkraft eller vattenkraft, kommer att resultera i mycket mindre föroreningar. Enligt webbplatsen Gas 2.0 skulle en flygbil i USA skapa cirka 0,176 pund koldioxidutsläpp per mil baserat på den genomsnittliga blandningen av elektriska kraftkällor under tankning. Som jämförelse genererar en Toyota Prius Hybrid, som kombinerar en batteridriven elmotor med en förbränningsmotor, cirka 0,34 pund koldioxid per mil. Så även om flygbilen inte är helt fri från föroreningar, representerar den fortfarande en förbättring jämfört med en av de mest populära hybridbilarna på marknaden [källa:Nuccitelli].
Avstånd kan också bli en nackdel, beroende på dina resvanor. Avståndet som en luftbil kan tillryggalägga utan att tanka är avgörande eftersom väldigt få bensinstationer kommer att ha tryckluftspumpar tillgängliga till en början. Om du bara planerar att använda din flygbil för korta pendlingar -- avstånd mindre än 100 miles -- kommer att vara bra. En till två timmars väntan på att bilens inbyggda luftkompressor ska komprimera en tank full med luft kan dock bli ett problem på terrängresor. Zero Pollution Motors – den amerikanska grenen av MDI och det företag som troligast kommer att tillverka den första flygbilen för den amerikanska marknaden – siktar på att ha en bil tillgänglig snart som kan färdas mellan 800 och 1 000 miles på en lufttank plus 8 gallons gas [källa:Cornell]. Tidiga prototyper har dock rest avstånd närmare 120 miles - tillräckligt bra för din dagliga pendling, men inte riktigt tillräcklig för längre resor [källa:Motavalli].
Vad händer om en flygbil skadas i en olycka? När allt kommer omkring kan tryckluftstankar vara farliga. För att minska denna fara är lufttankarna gjorda av kolfiber och är designade för att spricka, snarare än att splittras, vid en krasch. Denna spricka skulle tillåta "bränslet" att strömma ut ofarligt i den omgivande luften. Tillverkarna fruktade att luft som läckte ut från ena änden av tanken kunde ge en raketliknande effekt och driva bilen på en luftstråle. Ventilen på bilarnas bränsletankar har placerats på sidan för att minimera denna effekt.
Trots dessa försiktighetsåtgärder finns det en viss oro för att flygbilarnas lätta konstruktion kan göra det svårt för dem att klara de stränga amerikanska säkerhetskraven och att detta kan hålla uppe ankomsten av flygbilar till den amerikanska marknaden. Andra faktorer har också kommit i förgrunden, och vi kommer att lära oss om dem härnäst.
Indiens Tata Motors kommer sannolikt att producera den första flygbilen på marknaden under de närmaste åren. Tata Motors flygbil kommer också att använda CAE-motorn. Även om Tata meddelade i augusti 2008 att de inte riktigt är redo att rulla ut sina flygbilar för massproduktion, planerar Zero Pollution Motors fortfarande att tillverka ett liknande fordon i USA. Dessa bilar, gemensamt kända som FlowAIR, kommer att kosta cirka 17 800 $. Företaget, baserat i New Paltz, N.Y., säger att det kommer att börja ta reservationer i mitten av 2009 för fordonsleveranser 2010. Företaget planerar att rulla ut 10 000 flygbilar under det första produktionsåret [källa:Max]. MDI presenterade också nyligen den joystick-drivna AirPod, det senaste tillskottet till sin flygbilarsenal. Även om AirPod genererar en topphastighet på endast 43 mph, är den också extremt lätt och genererar noll utsläpp.
Stora biltillverkare tittar med intresse på flygbilsmarknaden. Om de första modellerna fångar konsumenterna kommer de troligen att utveckla sina egna flygbilsmodeller. För närvarande planerar några mindre företag att ta ut flygbilar på marknaden i spåren av de MDI-baserade fordonen. Dessa inkluderar:
Inledningsvis kommer MDI-bilarna att vara de enda flygfordonen på marknaden. Men MDI har enligt uppgift licensierat tekniken till tillverkare i ett dussin olika länder, så flygbilar bör snart finnas tillgängliga runt om i världen.
