Скрытые связи
Шрифт:
Новые волоконные композиты являются не только сверхлегкими, но и чрезвычайно прочными. Они способны поглотить в пять раз больше энергии на единицу веса, чем сталь. Это, безусловно, важнейшая составляющая безопасности. Технологии, позаимствованные из производства гоночных автомобилей (также весьма легких и безопасных), позволяют гиперавтомобилям эффективно рассеивать энергию удара при столкновении. Это делает их более безопасными не только для своих владельцев, но и для пассажиров тех машин, с которыми им случится столкнуться.
Различия в физических свойствах стали и волоконных композитов существенным образом сказываются не только на конструкции и поведении гиперавтомобилей, но и на их производстве, распространении и обслуживании. Несмотря на то что углепластики дороже стали, процесс производства из них автомобильных кузовов
Многочисленные достоинства волоконных композитов проявляются наиболее полно, если разработкой заняты небольшие конструкторские коллективы, если автомобили выпускаются малыми, едва покрывающими затраты партиями, на предприятиях полного производственного цикла. Все это характерно и для экодизайна в целом. По сравнению с обычными стальными автомобилями существенно упрощается и обслуживание, поскольку гиперавтомобили не содержат многих из традиционно недолговечных механических узлов. Нержавеющие, не подверженные усталости и практически недеформируемые композитные кузова служат десятилетиями, после чего могут быть переработаны.
Еще одним ключевым новшеством является гибридно-электрический двигатель. Как и другие электромобили, гиперавтомобили оснащены эффективным электромотором, который вращает их колеса. Они также способны преобразовывать энергию торможения обратно в электричество, что приводит к дополнительной экономии. Но в отличие от обычных электромобилей, они лишены аккумуляторов, которые все еще громоздки и дороги. Электричество в гиперавтомобилях вырабатывается небольшим двигателем внутреннего сгорания, турбиной или топливным элементом. Такие гибридные системы компактны и, не будучи непосредственно соединены с колесами, все время работают в оптимальном для них режиме, что еще больше снижает расход топлива.
В гибридных автомобилях применяется бензин или какой-либо из множества более чистых его заменителей — например, топлива, производимые из биомассы. Самым чистым, эффективным и элегантным способом энергопитания гибридного автомобиля было бы использование водородных топливных элементов. Такая машина оказалась бы не только бесшумной и не загрязняющей атмосферу, но и представляла бы собой, по существу, мини-электростанцию на колесах. Это, пожалуй, наиболее замечательный и далеко идущий аспект концепции гиперавтомобиля. Пока автомобиль находится на стоянке у дома или места работы владельца — иными словами, большую часть времени, — вырабатываемое им электричество могло бы поступать в общую сеть, автоматически принося хозяину дополнительный доход. По оценкам Эймори Лавинза, такое массовое производство электричества вскоре могло бы сделать невыгодными все угольные и ядерные электростанции. Действительно, если бы все автомобили США работали на водороде, совокупная мощность их генераторов превысила бы мощность национальной энергосистемы в 5-10 раз. Это позволило бы отказаться от всей той нефти, которую продают сегодня страны ОПЕК, и снизить выбросы углекислого газа в США примерно на две трети [89].
Разработав в начале 90-х концепцию гиперавтомобиля, Лавинз собрал в Институте Скалистых гор коллектив инженеров для ее осуществления. В последующие годы эта группа опубликовала множество специальных статей, за которыми в 1996 году последовал объемистый доклад «Гиперавтомобили: материалы, производство и стратегии» [90]. Чтобы способствовать конкуренции производителей автомобилей, авторы доклада опубликовали его открыто и публично ознакомили с его идеями пару десятков ведущих автомобильных компаний. Такая необычная стратегия спровоцировала яростную конкуренцию по всему миру. Первыми гибридные бензиново-электрические автомобили предложили «Тойота» и «Хонда» — пятиместную «тойоту-приус» и двухместную «хонду-инсайт». Аналогичные модели, достигающие топливной эффективности в 72-S0 миль на галлоне [45] , прошли испытания и запускаются в производство концернами «Дженерал Моторс», «Форд» и «Даймлер-Крайслер». В Европе
45
Около 3 л топлива на 100 км пути.
46
1 литр на 100 км.
Чтобы еще больше подстегнуть конкуренцию в этой области, Институт Скалистых гор образовал дочернюю компанию «Гиперкар Ин-корпорейтед» для проектирования первого в мире полноценного сверхэффективного и технологичного гиперавтомобиля [92]. Разработка его прототипа была закончена к ноябрю 2000 года; спустя два месяца газета «Уолл-стрит джорнэл» посвятила ему передовую статью [93]. Это будет просторный, практически бесшумный и экологически чистый спортивно-универсальный автомобиль средних размеров с топливной эффективностью в 99 миль на галлоне (около 2,4 литра на 100 км) и радиусом действия в 330 миль. Он будет работать на электричестве, вырабатываемом в топливном элементе из 7,5 фунтов (около 3,4 кг) водорода, помещенных в баллоны повышенной безопасности [94]. Конструкция автомобиля удовлетворяет строжайшим промышленным стандартам и требованию 200 тысяч миль гарантированного пробега. К концу 2002 года Лавинз и его коллеги надеются выпустить множество прототипов машины. Если им это удастся, концепция гиперавтомобиля станет коммерческой реальностью.
Автомобильная революция уже не за горами. Как только находящиеся сейчас в производстве модели появятся в выставочных залах ведущих компаний, люди станут покупать их не столько из-за желания сэкономить энергию и избежать ущерба природе, сколько по той простой причине, что эти сверхлегкие, безопасные, чистые, бесшумные и высокоэффективные машины будут лучше других автомобилей. Люди предпочтут их точно так же, как предпочли компьютеры пишущим машинкам и компакт-диски виниловым пластинкам. В конце концов из стальных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания на наших дорогах останутся только немногочисленные почтенные «ягуары», «порше», «альфа-ромео» и тому подобные классические спортивные автомобили.
Поскольку автомобильная и связанная с ней нефтяная отрасли являются крупнейшими в мире, вызванная гиперавтомобилем революция окажет глубочайшее воздействие на промышленное производство в целом. Гиперавтомобили — это идеальный движитель пропагандируемой экодизайнерами экономики услуг и потоков. С появлением необходимой водородной инфраструктуры эти машины, вполне возможно, будут не продаваться, а сдаваться в аренду, а их поддающиеся переработке компоненты станут циркулировать в замкнутом цикле с тщательным контролем и постоянным снижением вредных выбросов. Фундаментальный переход от стали к углепластикам и от бензина к водороду в конце концов приведет к тому, что место нынешних сталелитейной, бензиновой и связанных с ними отраслей займут кардинально иные экологически мягкие и устойчивые производственные процессы.
В большинстве производимых ныне гибридных автомобилей пока что не используются топливные элементы — они все еще слишком дороги, а водород недостаточно доступен. К увеличению объемов производства топливных элементов до уровней, необходимых для снижения их стоимости, возможно, приведет использование этих устройств в архитектуре. Как уже было сказано, сегодня в мире идет яростная конкуренция за создание домашних систем на топливных элементах. До тех пор пока не будет возможности доставлять водород в каждый дом, такие системы будут включать в себя топливные элементы — устройства, извлекающие водород из природного газа. Таким образом, существующие газопроводы будут использоваться для поставки не только газа, но и электричества. По оценкам Эймори Лавинза, вырабатываемая такими топливными элементами электроэнергия вполне способна конкурировать с получаемой от тепловых и ядерных электростанций, так как она не только дешевле в производстве, но и позволяет сэкономить на дальних передающих линиях [95].