Amerykańskie samochody przybrały na wadze. Nie mówimy tylko o ogromnych SUV-ach czy już nieistniejących Hummerach dominujących na autostradach. Ten trend przeniknął wszystko. Nawet średniej wielkości sedany stały się nadęte. Spójrz na liczby. Honda Accord 2007 waży 3197 funtów (1450 kg). Wersja z 1988 roku? Prawie 600 funtów (272 kg) lżejszy. Taszczymy setki dodatkowych kilogramów stali i plastiku bez żadnego prawdziwego powodu, poza bezwładnością i przestarzałymi koncepcjami projektowymi.
Ceny paliw poszybowały w górę. Konsumenci wpadają w panikę. Producenci samochodów pogrążeni są w chaosie.
Ale o to chodzi. Większość wysiłków zmierzających do zwiększenia wydajności skupiła się na silniku. Baterie hybrydowe. Turbodoładowanie Ulepszone skrzynie biegów. Udoskonaliliśmy układ napędowy, pozostawiając ciężkie i nieefektywne nadwozie praktycznie nietknięte. To plaster na dziurę po kuli.
Istnieje rozwiązanie, o którym badacze szepczą od połowy lat 90. XX wieku. Nie wymaga nowego typu baterii. Wymaga to po prostu pozbycia się zbędnych kilogramów. Na miejsce zdarzenia wjeżdża ultralekki samochód.
Termin ten narodził się naprawdę w 1993 roku. To wtedy wiceprezydent Al Gore pośredniczył w umowie z wielką trójką producentów samochodów: Fordem, DaimlerChryslerem i General Motors. Utworzyli Partnerstwo na rzecz pojazdów nowej generacji (PNGV). Gol był odważny. Stwórz samochód, który do 2003 roku będzie osiągał 80 mpg.
Nie osiągnęli docelowego poziomu 80 mpg na zwykłych drogach publicznych. Ale utorowali drogę w innym kierunku. Aktywnie pracowali z materiałami. Kompozyty węglowe. Lżejsze stale. Tworzywa sztuczne o wysokiej wytrzymałości. Logika była prosta. Jeśli zmniejszysz masę, energia potrzebna do jej poruszenia maleje. Kropka.
Teraz mamy przykłady z życia wzięte, które potwierdzają, że ta koncepcja działa. Weźmy Loremo. To niemiecki startup. Nazwa oznacza „urządzenie mobilne o niskiej rezystancji”. Nie tylko budują prototypy. Przygotowują się do wypuszczenia swoich pierwszych modeli do sprzedaży w Europie.
O jakiej lekkości mówimy? Loremo LS waży około 1200 funtów (544 kg).
Spójrzmy na to z perspektywy. Ta sama Honda Accord z 2007 roku waży 3197 funtów. Loremo waży o połowę mniej. I jest jeszcze lżejszy niż Smart Fortwo, który waży marne 1800 funtów.
Jaka jest nagroda za wyrzucenie całego tego metalu? Efektywność. Loremo LS zapewnia 120 mpg.
Sto dwadzieścia. Mile. NA. Galon.
Liczba ta wydaje się być usterką matrycy. Ale to wynik fizyki, a nie magii. Mniejsza waga oznacza mniejszy opór toczenia. Mniejszy opór toczenia oznacza mniej energii potrzebnej do pokonania bezwładności. Silnik nie musi pracować tak ciężko. Koła obracają się łatwiej. Paliwo zużywa się wolniej.
Ale tu jest problem. Lżejsze samochody rodzą pytania. Poważne pytania. Jak bezpieczne są te stonowane modele? Co się stanie, gdy zderzysz się z pełnowymiarową ciężarówką? Czy zrzucenie 2000 funtów oznacza reset bezpieczeństwa?
Następnym razem zagłębimy się w naukę o pojazdach ultralekkich i implikacjach dla bezpieczeństwa. Na razie pamiętajcie: waga jest wrogiem wydajności. I Loremo
Większość samochodów marnuje energię. Przeciętny samochód zużywa tylko 15% swojej energii na faktyczny ruch do przodu. Odpoczynek? Znika. Jest ono rozpraszane w postaci ciepła powstałego podczas hamowania, tarcia wewnętrznego, czasu pracy na biegu jałowym i ogromnego oporu powodowanego przez przemieszczanie ton niepotrzebnych akcesoriów. Można to naprawić. Wystarczy zmienić projekt. Przedkładaj funkcjonalność nad luksus. Używaj lżejszych materiałów. Matematyka jest prosta: według Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych każde 10% zmniejszenie masy skutkuje 7% wzrostem zużycia paliwa.
Nowe podejście do ultralekkiego samochodu
Ta wymiana ma ogromne znaczenie. Była siłą napędową celu Partnerstwa na rzecz pojazdów nowej generacji (PNGV), jakim było zmniejszenie masy pojazdu o 40%. To około 1200 funtów (554 kilogramy). Ale tutaj ludzie często się mylą. Myślą, że „lekki” oznacza „mały”. To jest błędne. Masa i ciężar to różne rzeczy. Ultralekkie prototypy nie zmniejszają objętości wnętrza. Zmniejszają gęstość materiałów. Utrzymujesz rozmiar, ale zmniejszasz wagę.
Tradycyjne samochody są ciężkie ze względu na stalowe ramy i masywne silniki. Przyszłe samochody porzucą to. Wykorzystują tworzywa sztuczne, aluminium, kompozyty metalowe i materiały hybrydowe. Zmień wagę części, a nie będziesz musiał poświęcać miejsca w kabinie. Można także zmniejszyć rozmiar silnika. Mniejszy silnik. Lżejsze podwozie. Mniej energii potrzeba do jazdy po autostradzie.
Bezpieczeństwo dzięki inżynierii, a nie masie
A co z bezpieczeństwem? Jeśli ultralekki samochód zderzy się ze ścianą, czy nie zostanie zmiażdżony jak puszka napoju gazowanego? Tak, być może się rozpadnie. Ale marszczenie to nie porażka. To jest zarządzanie energią. Według Departamentu Stanu USA kompozyty węglowe pochłaniają 12 razy więcej energii na kilogram w porównaniu ze stalą. To nie jest kruchość. To jest wysoka wydajność.
Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) odkryli nawet nanocząsteczki gliny, które wzmacniają materiały. Dodaj te maleńkie cząstki do swoich kompozytów, a otrzymasz wzmocnioną sieć. Niesamowita siła. Żadnych kompromisów.
Weźmy Loremo. Nie tylko wymienił materiały. Przemyślał ramę. Większość pojazdów rozprowadza energię uderzenia po kabinie pasażerskiej. Loremo prowadzi ją pod nimi. Wykorzystuje długą ramę, która biegnie przez całą długość samochodu. Siła rozkłada się liniowo. Wyobraź sobie, że uderzasz w gwóźdź. Gwóźdź nie pęka, ponieważ siła rozkłada się na całej długości, a nie w poprzek. Loremo utrzymuje ciało nisko nad ziemią. Dodaje kanały powietrzne, które kierują powietrze przez podwozie. Stabilność. Jak pasażerski samochód wyścigowy.
Kiedy je zobaczymy?
Loremo miało wejść do produkcji w 2010 roku. Od jego odbioru zależało, czy technologia ta wejdzie do mainstreamu, czy pozostanie w laboratorium. Jeśli konsumenci to zaakceptują, uruchomi to efekt domina. Reszta branży pójdzie ich śladem. Albo nie. Droga przed nami wciąż nabiera kształtu.
