A sűrített levegős járműveket levegőmotorok hajtják ,amelyek levegőt használnak, például hengerekben tárolt sűrített levegőt. Az ilyen hajtást pneumatikusnak nevezik. Ahelyett, hogy az üzemanyagot levegővel keverik össze és elégetik a motorban, majd a forró, táguló gázokból energiát adnak át a dugattyúknak, a sűrített levegős járművekben az energia sűrített levegőből kerül át a dugattyúkra.
A sűrített levegős járművek hajtásrendszerei a hibrid rendszerek részét is képezhetik , vagyis olyan rendszerek, amelyek elektromos akkumulátorokat és üzemanyagtartályokat is tartalmaznak az újratöltésükhöz.
A tipikus sűrített levegős motorok (levegőmotorok) egy vagy több dugattyút használnak . A pneumatikus motorok alapvetően nagyon hasonlóak a hidraulikus motorokhoz . Bizonyos esetekben tanácsos felmelegíteni a levegőt vagy a motort a teljesítmény növelése érdekében. Ez különösen igaz, mivel a levegőmotorokban táguló levegőt lehűtik.
A sűrített levegős tároló palackokat a nyomástartó edényekre vonatkozó biztonsági előírásoknak megfelelően kell megtervezni. Ilyen szabvány például az ISO 11439 [1] .
A hengerek a következő anyagokból készülhetnek:
A műanyag alapú anyagok könnyebbek, mint a fémek, de általában drágábbak. A fémhengerek nagyszámú be- és kirakodási ciklust kibírnak, de időnként ellenőrizni kell őket korrózió szempontjából.
Az egyik cég 30 MPa nyomásra tervezett palackokat használ [2] .
A leírt járművek palackjait speciális töltőállomásokon kell feltölteni a szükséges berendezésekkel. Az ilyen légi járművek vezetésének költsége, ahogy az általában várható, körülbelül 0,75 euró 100 km-enként, a hengerek teljes utántöltésével a "ballonállomáson" - körülbelül US $[ finomítás ] 3.
A sűrített levegő energiasűrűsége alacsony. 300 bar nyomáson az energiasűrűség elérheti a körülbelül 0,1 MJ /litert (figyelembe véve a levegő felmelegítésének lehetőségét), ami összemérhető az elektrokémiai ólom akkumulátorok kapacitásával . Azonban ahogy az akkumulátorok lemerülnek, a kimeneteik feszültsége viszonylag keveset csökken; vegyi üzemanyaggal üzemelő járművekben ennek az üzemanyagnak az első literétől az utolsó literig állandó teljesítményt biztosítanak. Ugyanakkor a nyomás a hengerek kimeneténél csökken a levegő elfogyasztásával. A búvárpalackban lévő gáz 1000 bar (100 MPa) nyomásig sűríthető, de ma már az ilyen palackok drágák és kis térfogatúak.
Egy normál méretű és formájú autó 1 km nyomtávonként körülbelül 0,6-1,0 MJ-t fogyaszt a hajtótengelyen [3] , bár a forma javulása ennek a számnak a csökkenéséhez vezethet.
Más nem égető technológiákhoz hasonlóan a sűrített levegős járművek használatával is megszabadulhat a kipufogócsöveken keresztül a közúti károsanyag-kibocsátástól, és központi erőművekbe kerülhet , ami megkönnyíti a kibocsátások ártalmatlanítását. Az ilyen járművek sűrített levegőjéhez azonban kenőanyagot kell adni a súrlódási erők csökkentése és a pneumatikus berendezések kopásának csökkentése érdekében. Ezek a kenőanyagok később a környezetet is szennyezhetik.
A sűrített levegős járművek sok szempontból összehasonlíthatók az akkumulátoros járművekkel , de a következő lehetséges előnyökkel járnak :
Különféle termodinamikai folyamatok mennek végbe a sűrített levegős járművekben , mint például a hűtés a tágulás során és a fűtés a levegő összenyomása során. Mivel az ideális elméleti folyamatokat a gyakorlatban nem lehet alkalmazni, ezért energiaveszteségek mindenképpen bekövetkeznek, és ezek csökkentésének útját a javulás követheti. Az egyik irány lehet a nagy hőcserélők alkalmazása, amelyek lehetővé teszik egyrészt a légmotor hatékonyabb fűtését , másrészt az utastér hűtését. Ugyanakkor a levegő sűrítésével nyert hő felhasználható folyékony (víz) rendszerek fűtésére és később felhasználható.
Az egyik gyártó bejelentette egy 90%-os hatásfokú légmotor kifejlesztését [8] .
A 19. század elején nagyon elterjedt a sűrített levegő alkalmazása a különféle rendszerek meghajtójaként, és csak a villamos energia tömeges használatának előrehaladtával kezdett eltűnni [10] . Ezt megelőzően a pneumatikus hajtás különféle eszközökben testesült meg - a pneumatikus ajtócsengőtől a pneumatikus postán , a pneumatikus fegyvereken át az 1827-ben javasolt pneumatikus vasútig .
1861 -ben a szentpétervári Alexander -gyárban S. I. Baranovsky pneumatikus hajtású mozdonyt épített , amelyet Baranovszkij szélcsatornának [11] neveztek el . A mozdonyt 1862 nyaráig használták a Nikolaev vasúton .
A sűrített levegőt a 19. század óta használják mozdonyok meghajtására a bányászatban . Ezenkívül néhány városban, például Párizsban , sűrített levegőt használtak a villamosok vezetésére, amelyeket egy központi városi pneumatikus elosztóhálózat hajtott. Korábban sűrített levegőt használtak a torpedómotorokban , hogy előre mozdítsák őket.
A Szent Gotthárdi Vasút építése során 1872 és 1882 között pneumatikus mozdonyokat használtak a gotthárdi vasúti alagút építésénél .
1903- ban a londoni székhelyű Liquefied Air Company ( angolul: Liquid Air Company ) sűrített és folyékony légi járműveket épített. A fő probléma ezekben a járművekben, és általában a sűrített levegős járművekben, a levegőmotorok elégtelen nyomatéka és a sűrített levegő magas költsége volt [12].
Nemrég[ mikor? ] Számos vállalat kezdett sűrített levegős járművek fejlesztésébe, bár egyiket sem adták ki a nagyközönségnek, vagy független tesztelték.
1997-ben a mexikói kormány megállapodást kötött az MDI európai céggel , amely bemutatta a Taxi Zero Pollution s prototípusát, hogy a mexikóvárosi taxiflottát (a világ egyik legszennyezettebb megapolitja) fokozatosan "légi" szállításra cseréljék. . [13]
Három hallgató gépészmérnök a San Jose Állami Egyetemen ; Daniel Mekis, Dennis Schaaf és Andrew Mirovich olyan kerékpárt tervezett és épített , amely sűrített levegővel működik. A prototípus összköltsége körülbelül 1000 dollár volt. A végsebességet 2009 májusában rögzítették, és 23 mph volt. (37 km/h) [14]
A sűrített levegős motorkerékpárt Edwin Yi Yuan készítette. A modell a Suzuki GP100-on alapul, ahol Angelo Di Pietro sűrített levegős technológiát alkalmazott [15] . Szintén Dean Benstead ausztrál tervező modellje a Yamaha WR250R alapján [16]
A Planet of the Mechanics című tévéműsor részeként Jem Stansfield és Dick Strawbridge egy közönséges robogót sűrített levegős mopeddé alakított . [17] [18] .
Számos vállalat foglalkozik ilyen járművek prototípusainak kutatásával és gyártásával , és a tervek szerint 2016-ban piacra dobják őket.
Motor Development Internationalbuszként vagy teherautóként használható MultiCAT járműveket gyárt .