Neroste jen cena zemního plynu. Pokračuje v růstu. Odborníci se shodují, že prudký pokles je nepravděpodobný.
Jaký je důvod tohoto skoku? Všechno je to o jednoduché ekonomice. Ropa je drahá, protože lidé jsou ochotni za ni zaplatit. Před desítkami let bylo vlastnictví auta v bohatých západních zemích luxusem. Nyní se situace změnila. Země jako Čína a Indie přidávají každý den miliony nových řidičů. Počet aut se zvýšil. Poptávka vzrostla. Ceny byly vyšší.
To má i stinnou stránku. Zásoby ropy jsou omezené. Rychleji ho spálíme, než vznikne. Roste tlak na snížení spotřeby, snížení poptávky a rozšíření přebytečné nabídky.
Jedním z nejpřímějších způsobů, jak snížit naši závislost na ropě, je změnit způsob jízdy. Automobilky reagují. Upravili standardní benzínové motory. Představili hybridy. Testují alternativní paliva. Jaké řešení je ale nejúčinnější? Snižte hmotnost vozidla.
Fyzika nelže. Nižší hmotnost znamená méně energie potřebné k pohybu vozidla. Myslete na batoh. Pokud je prázdný, lze jej velmi snadno přenášet. Pokud do něj nasypete cihly, stane se velmi únavným. Totéž platí pro motor. Čím lehčí vozidlo, tím vyšší je jeho spotřeba paliva.
Ale nemůžete jen odlepit ocel a doufat v to nejlepší. Bezpečnost nelze obětovat. Síla nemůže být ohrožena. Pokud se vaše auto poškodí při nehodě, nepomůže žádné zvýšení počtu najetých kilometrů na galon (MPG).
Zde přichází na řadu uhlíková vlákna. Už to není jen módní slovo pro superauta. Jedná se o materiál, který řeší paradox mezi hubnutím a bezpečností.
Co je uhlíkové vlákno?
Uhlíkové vlákno je polymer tvořený tenkými, ale pevnými krystalickými uhlíkovými vlákny. Tyto nitě jsou shromážděny do svazků a propleteny, aby vytvořily látku. Tkanina je poté zalita do pryskyřičné matrice. Výsledek? Velmi pevný a velmi lehký kompozitní materiál.
Váží hůř než ocel. Pevnější než hliník. A nerezaví.
Mohla by být tato látka klíčem k ukončení naší závislosti na ropě?
Uhlíkové vlákno není kouzlo. Jedná se o kompozitní materiál skládající se z mikroskopických uhlíkových vláken, která jsou tenčí než lidský vlas. Nitě jsou spředeny do příze, vetkány do tkaniny a poté impregnovány pryskyřicí. Představte si tvar velikosti dospělého člověka. Nalijte pryskyřici do formy a přidejte tvrdidlo, aby materiál získal stálý tvar.
Inženýři tento materiál milují. Je 5x pevnější než ocel. Je to dvakrát tak těžké. A hmotnost se sníží asi o dvě třetiny.
Většina aut používá ocel. Jeho výměna za uhlíková vlákna snižuje hmotnost vozu o 60 %. To není jen číslo. Toto je přímý způsob, jak zvýšit efektivitu. Spotřeba paliva se sníží o 30 %. Emise skleníkových plynů se sníží o 10–20 %. Není potřeba měnit motor. Se stejným vybavením získáte více mpg.
Jak by uhlíková vlákna mohla vyřešit ropnou krizi
Výpočet je jednoduchý. Lehčí auto vyžaduje k pohybu méně energie. Pokud výrobci vytvoří lehčí karoserie, mohou být vybaveny menšími, ale výkonnějšími motory. Nebo můžete přejít na elektrický pohon. Dojezd baterie se zvyšuje, protože vozidlo již nenese významnou vlastní hmotnost. Zde je návod, jak to funguje. Snížená hmotnost, zvýšená účinnost a široký výběr motorů. Tento materiál je cestou k řešení ropné krize.
Ale když je tak dokonalý, proč se z něj nevyrábí všechna auta?
Je uhlíkové vlákno bezpečné pro každodenní řízení?
Bezpečnost je hlavním zájmem kupujících. Nebude vám k ničemu, když se auto jedoucí rychlostí 160 mil/h změní v palačinku v rychlosti 50 mil/h.
Karbonové vlákno vydrží dlouho. V počítačových modelech havárie vykazoval výkon ekvivalentní oceli. Kupodivu se nedeformuje. Pohlcuje nárazy. Všechny závodní vozy Formule 1 jsou vyrobeny z uhlíkových vláken. Není to jen o rychlosti. Jedná se o bezpečnostní požadavek. Kokpit musí odolat extrémní zátěži. Pokud je to dost dobré pro Formuli 1, je to dost dobré pro běžné silnice.
Výrobní překážky
Takže ingredience máme. Existuje bezpečnostní potvrzení. Šetří palivo. Problém je měřítko. Výroba uhlíkových vláken trvá dlouho. Má to svou cenu.
Nemůžete vylisovat kryt z uhlíkových vláken za 3 sekundy jako ocel. Proces zahrnuje ruční nebo strojní nanášení vrstev, vytvrzování v peci nebo autoklávu a dodatečné řezání. Bude to trvat několik hodin. Někdy i celý den.
Ocelárna nadále funguje. To neplatí pro díly z uhlíkových vláken. Cena za libru je vysoká. Cena formuláře bude ještě vyšší. Každý detail vyžaduje přesný tvar. Chcete změnit model? Vytvořte novou šablonu. Chcete opravit chybu? Redesign.
Ekonomická proveditelnost a přínosy pro životní prostředí
Ekologické přínosy jsou skutečné. Osvědčené technické výhody. Ale ne v ekonomii.
Hromadná výroba vyžaduje rychlost. Karbonové vlákno vyžaduje trpělivost. Dokud nebudou výrobní procesy rychlejší a levnější, zůstane tento materiál v oblasti vysoce výkonných vozidel. Závodění. Luxusní modely z limitované edice.
Ropná krize vyžaduje globální řešení. Jak funguje uhlíková vlákna. Ale neškáluje se snadno. Ocel je levná. Je velmi rychlá. Je všude.
Takže jsme uvízli uprostřed. Víme, že budoucnost je jasná. Víme, že tato technologie existuje. Nemůžeme to postavit dostatečně rychle, abychom zachránili planetu za cenu, kterou si průměrný kupující může dovolit.
Možná se to změní. S největší pravděpodobností ne.
Proč je uhlíkové vlákno stále prémiovým materiálem
Dnes jsem navštívil prodejce. Vedle Toyoty Corolla moc aut z uhlíkových vláken nenajdete. Seznam sériově vyráběných vozů využívajících tento materiál je krátký. BMW M6. Chevrolet Corvette ZR1. Ford GT. Audi R8. Co mají společného? Cena. Většina začíná na 100 000 $ a více.
Uhlíková vlákna jsou drahá, a proto vzácná. Před deseti lety stál tento materiál 150 dolarů za kilogram. Aktuální cena je asi 10 dolarů za kilogram. Vypadá to lacině. Srovnání s ocelí. Ocel stojí méně než 1 dolar za kilogram. Rozdíl je obrovský.
Analytici říkají, že uhlíková vlákna musí dosáhnout 5 dolarů za libru, aby se stala mainstreamem. Hlavní překážkou jsou náklady. Bez snížení ceny je nepravděpodobné, že se stane životaschopným energetickým řešením pro masového spotřebitele.
Recyklační noční můra
Cena není jediný problém. Nakládání s odpady je bolest hlavy. Když je ocelové auto sešrotováno, roztaví se. Ocel lze použít k výrobě různých vozidel a budov. Je to začarovaný kruh.
Uhlíkové vlákno tento cyklus přeruší. Je těžké to rozeznat. Je obtížné recyklovat. Recyklace oslabuje pevnost vláken. Uhlíková vlákna získaná ze šrotu nejsou dostatečně pevná na to, aby vznikla nová auta. To je velký problém.
Více aut z uhlíkových vláken by ušetřilo ropu. Vytvářejí také odpad, se kterým si stále nevíme rady.
Nyní je uhlíkové vlákno velmi lehké. Velmi odolný. Je to bezpečné. Mohlo by to pomoci vyřešit ropnou krizi. Ale je to drahé. A je těžké ho recyklovat. Zatím je to jen malý kousek energetické skládačky. To je kombinováno s výkonným motorem. Materiály jsou levnější. Nejlepší řízení vůbec. Tady je skutečné řešení.
Hliník: praktická alternativa?
Výrobci automobilů hledají materiály, které jsou lehčí a levnější. Hliník tyto požadavky splňuje. Není tak pevný jako ocel. Ale je mnohem lehčí.
Výrobci jej používají v částech motoru. V některých tělesných prvcích. Není k dispozici všude. Důležitá je výdrž. Hliník se však stal běžnějším v moderních autech kvůli jeho nízké ceně a nízké hmotnosti.
Pokud se chcete dozvědět více, podívejte se na odkazy na další stránce.
Hliník: další úspora paliva?
Související blogové příspěvky
- Jak funguje hybrid Aptera?
- Jak funguje Chevrolet Corvette ZR1 z roku 2009
- Top 10 tipů pro ekologickou jízdu
- Mechanika mistrovství
- Může auto ujet 100 mil na galon plynu?
- Jaké je nejlevnější auto na světě?
Další atraktivní odkazy
- Karbonová struktura
- Oak Ridge National Laboratory Transportation Branch
Zdroje
- Kanelos, Mike. “Automobily z uhlíkových vláken se objevují denně” CNET. http://www.news.com/Here-comes-the-everyday-carbon-fiber-car/2100-1008_3-6114289.html
-Motavari, Jime. “Jaká je účinnost spalování vnitřního motoru?” http://www.thedailygreen.com/living-green/blogs/cars-transportation/gas-mileage-limit-460513 - Národní laboratoř Oak Ridge. “Auta z uhlíkových vláken by mohla Ameriku dostat na cestu k efektivitě.” http://www.ornl.gov/info/press_releases/get_press_release.cfm?ReleaseNumber=mr20060306-00
- Kouř, Dougu. “Horčík a hliník jsou klíčem ke snížení hmotnosti vozidla.” Designové novinky. http://www.designnews.com/article/CA6553122.html
- Woodyarde, Chrisi. “Uhlíkové vlákno září jako diamant.” USA dnes. http://www.usatoday.com/money/autos/2005-07-25-carbon-fiber-usat_x.htm
- Soltec. „Dopis od prezidenta“ http://www.zoltek.com/aboutus/ceo.php
