Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами | страница 46
▲ На что автомобиль тратит энергию? Машины ужасно неэффективны. При поездке по городу только примерно 15 % энергии топлива, которое вы купили, генерирует полезную мощность для колес. Всё остальное – потери двигателя (например, потеря тепла в радиаторе), «паразитические» потери (ими мы «обязаны» генератору, который отнимает энергию для производства электричества) и потери трансмиссии, которая сообщает энергию колесам. По материалам Министерства энергетики США, Управления по транспортному сообщению и качеству воздуха[58].
Чем больше людей в машине, тем выше ее полезная нагрузка по отношению к собственному весу и тем больше эффективность ее использования. Именно поэтому грузовики, автобусы и дизель-поезда достаточно эффективны, хотя и используют тяжелые дизельные двигатели. Но какой бы эффективной вы ни делали машину или другой вид транспорта с двигателем внутреннего сгорания, принцип их работы остается одним: сжигание топлива и выброс в атмосферу загрязняющих веществ от сажи до углекислого газа, становящихся причиной глобального потепления. Как же создать более совершенное, чистое и эффективное средство передвижения типа машины? Что говорит наука?
Лучше, чем бензин?
Хитроумные изобретатели в разное время предлагали самые разные типы двигателей для автомашин. До того, как появились бензиновые двигатели, существовали двигатели паровые. Но они оказались очень неэффективными и непригодными для использования в автомобилях. Кроме того, уголь тяжел, грязен и выбрасывает в атмосферу огромное количество загрязняющих веществ. Дизельные двигатели, которые представляют собой промышленный вариант бензиновых, тоже достаточно стары (они появились в конце XIX века) и также используют эффект внутреннего сгорания в цилиндрах. Многие думают, что электрические двигатели для автомобилей появились относительно недавно, но это не так. Это произошло задолго до расцвета империи Генри Форда, также в конце XIX века. Фердинанд Порше, более известный как создатель линейки современных спортивных автомобилей, стал пионером гибридного автомобилестроения, создав машину с электрическим двигателем в 1900 году[59].
Набросать на бумаге рисунок нового обтекаемого электромобиля легко. Гораздо труднее создать надежную конструкцию, которая позволит передвигаться как можно дальше и как можно быстрее. Возможно, вы считаете, что после 100 лет прогресса можно было бы создать электромобиль, более эффективный, чем машина с бензиновым двигателем. Но здесь есть фундаментальная проблема: современные батареи и аккумуляторы по уровню энергоемкости не идут ни в какое сравнение с жидкими энергоносителями: бензином, керосином (топливо для самолетов) и этилом (топливо для ракет). Даже кусок дерева или пакет сахарного песка содержат больше энергии, чем эквивалентные по массе перезаряжаемая батарея или аккумулятор. И если автомашину с бензиновым двигателем вы можете «перезарядить» за пару минут, залив ее бак бензином, то тихая перезарядка электрических аккумуляторов может требовать многих часов
