Атмосфера больших городов, насыщенная выхлопами автотранспорта с двигателями внутреннего сгорания, становится опасной для их жителей. В густонаселенных районах США, Японии и Европы проблема загазованности стоит уже очень остро, вынуждая производителей автомобилей активно заниматься разработкой экологически чистого автотранспорта. Помимо хорошо известных электромобилей и автомобилей, работающих на водороде, исследователи работают и над другими вариантами машин. В частности, в США создан опытный образец криогенного автомобиля.

Борьба за чистоту воздухы ведется в промышленно развитых странах все активнее. Производителей автомобилей всеми силами подталкивают к созданию новых, экологически чистых, транспортных средств. Например, в штате Калифорния принята программа LEV, которая обязывает производителей автомобилей, начиная с 2003 года, оснащать 10% всех новых автомобилей двигателями с нулевым выбросом вредных веществ. Долгое время слова "автомобиль с нулевым выбросом вредных веществ" были синонимом словам электромобиль или автомобиль на водороде. Работы над менее известным пока типом экологически чистого транспорта - криогенным автомобилем - ведутся с середины 90-х годов.

Энергию для движения криогенный автомобиль получает за счет кипения жидкого азота при температуре окружающей среды. Криогенный автомобиль состоит из танка с жидким азотом, теплообменника, в котором происходит кипение азота с последующим подогревом паров до температуры, близкой к комнатной, и пневматического двигателя. По принципу действия криогенный автомобиль скорее похож на паровоз, с той лишь разницей, что энергия для парообразования берется из окружающей среды. Несмотря на то, что при изотермическом рабочем цикле может быть получена механическая работа до 0.4 МДж на килограмм жидкого азота, это все же пока в 25 раз меньше энергоемкости двигателя внутреннего сгорания. Впрочем, энергоемкость современных электрохимических аккумуляторов, используемых в электромобилях, в несколько раз ниже, чем у созданного прототипа криоавтомобиля, хотя электромобилями занимаются не один десяток лет. Другими несомненными достоинствами криоавтомобиля являются низкая стоимость жидкого азота (в 10 раз дешевле бензина) и полная пожаробезопасность. Также, в отличие от электромобиля, здесь не возникает проблемы утилизации отработанных аккумуляторов. Основной недостаток криоавтомобиля - большие размеры азотного танка и теплообменика.

Рис. 1. Опытный образец криогенного автомобиля.

Опытный образец криогенного автомобиля создан в США в университете Северного Техаса (см. рисунок). Криоавтомобиль полной массой 700 кг вмещает 124 л жидкого азота и оснащен пневмодвигателем мощностью 13 кВт, работающим при давлении 10 атм. На испытаниях криоавтомобиль развил скорость 58 км/час при дальности пробега на одной заправке 24 км. Это - прототип будущего криоавтомобиля и его характеристики еще далеки от теоретических, на которые ориентируются авторы. Основные трудности в достижении высоких эксплуатационных характеристик связаны, в основном, с созданием эффективного теплообменника, который мог бы обеспечивать стабильный массовый расход и температуру паров азота в широком диапазоне окружающих температур и влажности атмосферы. Кроме того, теплообменник криоавтомобиля не должен обмерзать. Хотя эти проблемы и не принципиальны, но их решение является достаточно сложной инженерной задачей.

Изготовив прототип криоавтомобиля, специалисты университета Северного Техаса приступили к выполнению заказа на пожаробезопасный криоавтомобиль для космодрома им. Кеннеди во Флориде. Интерес к криоавтомобилям, как к безопасному средству для грузовых и пассажирских перевозок в аэропортах, проявляют и многие авиакомпании. В США в рамках программы UNT Goals планируется создать криоавтомобиль, способный развивать скорость до 100 км/ч при длительности пробега на одной заправке жидкого азота в 240 км.

Источник информации - бюллетень ПерсТ, выпуск 21 за 2001 г.

Е.Онищенко.