Trudno zdecydować, kto wynalazł samochód. Modele samojezdnych pojazdów powstawały przez ponad wiek, zanim rozpoczęto seryjną produkcję samochodów, w których podstawowe pomysły są wykorzystywane do dzisiaj.
Pierwszy pojazd, który nie potrzebował zaprzęgu, powstał jeszcze przed Rewolucją Francuską i w tym zamęcie dziejowym został zapomniany. Był to raczej traktor konstrukcji Cugnota wiozący przed sobą duży kocioł z gotującą się wodą i napędzany maszyną parową. Miał podobno ciągnąć z szybkością piechura kilkutonową armatę. Nie jest jednak potwierdzone, czy mógł poruszać się po nierównościach terenu – współcześni inżynierowie bardzo w to wątpią.
Dwieście lat temu, również we Francji, powstał pomysł samochodu z silnikiem spalinowym na wodór (!). Skończyło się na eksperymentach (Rivaz), bo z wodorem wiele kłopotów i nie wiadomo było jak go masowo uzyskiwać (nie wiadomo do dzisiaj). Rozpuszczano metale w kwasach, ale ta metoda nie mogła być wydajnym źródłem.
Pięćdziesiąt lat później inny Francuz – Lenoir, spalinowy silnik zaczął zasilać destylatami ropy naftowej, czymś podobnym do dzisiejszej benzyny. Zbudował kilkadziesiąt pasażerskich pojazdów wzorowanych na karetach i kilkaset silników o innym zastosowaniu, lecz hałas i smród spalin nie zjednywał mu zwolenników.
W latach 1880. kolejny Francuz – Trouve, demonstrował pojazdy napędzane akumulatorami, które miały te same wady co dzisiejsze prototypy. Zbyt mały zasięg jazdy i duży ciężar baterii.
Maszyny parowe służące do napędu pojazdów znalazły swoje miejsce w kolejnictwie. Tam nie potrzeba elastyczności – przyspieszeń, zrywów. Ale próbowano stosować je również w samochodach, do dzisiaj w USA można doliczyć się ok. 1000 „antycznych” ciągle jeżdżących na pokazach i defiladach samochodów parowych. Nawet niedawno Volvo propagowało „ekologicznie czysty” samochód z miniaturową, wielotłokową maszyną parową. Podstawowym problemem samochodów jest konieczność zabierania ze sobą źródła energii. Energii do poruszania się, pokonywania wzniesień, oporów toczenia a przy większych prędkościach – oporów powietrza. Samochody nie mogą podczepić się do drutów elektrycznych, tak jak tramwaje i pociągi nie mogą ciągnąć za sobą zapasów ciężkiego węgla i ciężkich kotłów do wytwarzania pary. Jak do dzisiaj, bezkonkurencyjna jest benzyna i nieco cięższe destylaty ropy – nafta i oleje.
Dopiero opracowanie lekkich i zgrabnych silników benzynowych i nieco cięższego, lecz sprawniejszego silnika Diesla otworzyło erę motoryzacji. Znowu nie można powiedzieć, kto był pierwszy. Powstawały coraz lepsze modele, konstruktorzy wzorowali się na poprzednikach. Do historii przeszły nazwiska: Otto, Diesel, Benz, Daimler, Maybach, Jelinek (Mercedes), Peugeot, a w Stanach Zjednoczonych – Ford , Olds (mobile), Buick, bracia Dodge, Chrysler. Silniki benzynowe o tak zwanym spalaniu wewnętrznym zawierały coraz więcej cylindrów i poruszających się w nich tłoków. Z czasem standardem amerykańskim stał się silnik ośmiocylindrowy, a budowano również 12-to i 16-to cylindrowe, których odgłos w czasie jazdy przypominał drapanie paznokciem po jedwabiu.
Z zużyciem benzyny dawniej mało kto się liczył. Nie dlatego, że była tania – kosztowała w porównaniu z dzisiejszymi cenami i zarobkami znacznie więcej. Lecz samochód był jedną z niewielu atrakcji. Ludzie nie mając w domu telewizji ani nagrań muzycznych, wydawali znacznie więcej niż dzisiaj, aby móc się poruszać, być, gdzie tylko chcą, czuć się niezależnymi.
Benzyna i olej napędowy okazały się najwygodniejszymi nośnikami energii a zarazem źródłem energii dla silników samochodowych. I co by nie mówić, tak jest do dzisiaj. Silnik poddawany był przez to całe stulecie modyfikacjom, lecz zasada pozostała ta sama.
W pierwszych silnikach rozpylanie i zasysanie benzyny do cylindrów odbywało się w gaźniku. Porcjowanie nie było precyzyjne i silnik zabierał więcej benzyny niż mógł efektywnie spalić. Obecnie korzysta się z patentu Diesla i ściśle odmierzone porcje benzyny wtryskuje się do silnika w momentach obliczonych przez komputer. Zużycie benzyny w przeciętnym samochodzie, w porównaniu z latami 60., spadło o połowę.
Pojawiają się różne propozycje konstrukcyjne, często reklamowane przez twórców i producentów, lecz nie są to silniki oszczędniejsze. Słynny silnik obrotowy Wankla jest tylko dużo lżejszy od tradycyjnego (tłokowego) i ma zastosowanie tam, gdzie lekkość jest zaletą (łodzie motorowe, małe samoloty). Konstrukcje zaczerpnięte z lotnictwa – silniki turbinowe, odrzutowe a nawet rakietowe to tylko współczesne zabawki do pobijania rekordów. Silniki samochodów wyścigowych, jeżeli konstruowane są tak, aby przy swojej mocy spalały możliwie mało paliwa, to tylko dlatego, aby nie obciążać bolidu benzyną i zredukować ilość postojów dla uzupełnienia paliwa.
Wymagania konkurencji i ustawodawców są ciągle wysokie i postępujące. Z roku na rok zaostrzane są normy spalania benzyny i każde nawet najdrobniejsze usprawnienie pracy silnika jest natychmiast badane, a gdy okaże się korzystne, jest wprowadzane do nowych konstrukcji. W tej atmosferze nacisków i konkurencji, śmieszne są rady domorosłych konstruktorów, którzy proponują cudowne rozwiązania i dodatki do benzyny, „blokowane tylko przez kompanie naftowe”.
Użytkownicy samochodów, a także w niewielkim stopniu producenci, przerabiają silniki benzynowe na napęd gazem w butlach. Jest to w zasadzie to samo. Gazy takie jak propan butan są niewiele różniącymi się związkami chemicznymi od benzyny. Stają się ciekłe w niższej temperaturze i trzeba je przewozić pod ciśnieniem. Jedyna korzyść tych instalacji wynika z faktu, że do gazów węglowodorowych nie jest doliczany tak wysoki podatek jak do benzyny.
Z prowadzonej szeroko akcji zastępowania benzyny innymi paliwami, nie powinniśmy się zanadto cieszyć. Obecnie swego rodzaju obowiązkiem jest dodawanie do benzyny pewnej części spirytusu. Brazylia mogła sobie na to pozwolić, gdyż tam w klimacie podzwrotnikowym rośnie trzcina cukrowa na obszarach, które do uprawy rolniczej się nie nadają (może tylko ryż). Natomiast w środkowych stanach USA, kukurydza, z której w gorzelniach produkuje się spirytus, wyparła inne uprawy, konieczne dla wyżywienia ludzi i produkcji pasz dla zwierząt. Farmerzy otrzymując dotacje za sprzedaż kukurydzy producentom spirytusu, ograniczyli zasiewy innych zbóż i podnieśli drastycznie ceny. Powstał cały łańcuch podwyżek, które teraz dziwią nas w sklepach.
Również inne tak zwane biopaliwa nie są w bilansie korzystniejsze i tańsze od wydobywanej z Ziemi ropy i rafinowanej benzyny. Do zasiewów, zbiorów i produkcji nawozów zużywa się znaczne ilości energii a gleba jałowieje przy monokulturach. Hodowanie trzciny na mokradłach jest w porządku (tylko kto to w Stanach zbierze?), ale spirytus do samochodów zamiast żywności może nas kosztować więcej niż myślimy.
Przez wiele lat nadzieją motoryzacji był silnik elektryczny. Przez 200 lat nie udało się jednak znaleźć odpowiednio pojemnego magazynu energii elektrycznej, zdolnego zapewnić odpowiedni dystans jazdy. Samochody benzynowe mogą przejechać po zatankowaniu 400-500 mil, elektryczne wlokąc setki kilogramów baterii jechały 100-200 mil i wymagały wielogodzinnego ładowania.
Po dziesięcioleciach „zastanawiania się” przemysł samochodowy zaczął seryjnie produkować tak zwane samochody hybrydowe. Są droższe, bo mają dwa silniki – tradycyjny spalinowy i elektryczny.
Pomysł jest prosty. Podczas jazdy na długim dystansie, z równomierną szybkością, samochód jest napędzany silnikiem spalinowym. D
użych oszczędności nie można się spodziewać – tylko tyle, że silnik jest mniejszy i przez to oszczędniejszy, bo nie wymaga zrywów i gwałtownych przyspieszeń. Natomiast, gdy samochód stoi na światłach, na krótkim postoju lub w „korku”, silnik dostarcza prąd do akumulatora. Energii tej niezbyt wiele można zmagazynować, ale na przyspieszenia i przejechanie kilkunastu mil po mieście – wystarczy.
W ostatnim czasie zrobiono dalszy krok. Bardziej pojemne akumulatory można ładować przez noc w garażu i do pracy można już dojechać bez zużywania benzyny. Wprawdzie po dłuższej jeździe silnik spalinowy musi się włączyć, lecz początkowo zużywana energia elektryczna z węgla jest 2-3 razy tańsza niż obecnie płacimy za benzynę. Są to hybrydy plug-in. Będzie trochę pracy dla elektryków, którzy muszą wymienić nadwątlone druty elektryczne do garaży, kilka garaży w nocy się zapali, byle tylko nie pod sypialnią. Pisałem kilka tygodni temu o pomyśle akumulatora – kondensatora, który zapewniłby po kilkuminutowym ładowaniu przejechanie samochodem kilkuset mil. Brzmi to zbyt rewelacyjnie, aby było całkowitą prawdą, lecz świat idzie z postępem – zobaczymy.
Inne pomysły to samochód na baterie słoneczne. Pomysł jednak całkowicie chybiony, mogą to propagować tylko ludzie nieznający praw natury. Słońce dostarcza zbyt mało energii, aby poruszać samochodem. Urządzane w Australii wyścigi „słonecznych samochodów” gromadzą konstruktorów, którzy budują platformy na kółkach i poruszają się z „zawrotną szybkością” kilkunastu mil na godzinę (jak słońce świeci). Ich baterie słoneczne mogą dostarczyć mocy około 1 konia mechanicznego.
Propagowany przez „zielonych” samochód na wodór jest jak na razie nie do seryjnej realizacji. Tu i tam samochody takie jeżdżą, lecz dziwię się, kto tym chce jeździć. Wodór jest jednym z najniebezpieczniejszych gazów, łatwo się ulatnia, wybucha, trudno go magazynować i przewozić. Butle muszą wytrzymywać ciśnienie kilkuset atmosfer, przepompowuje się go w temperaturze około 250 stopni poniżej zera. Nawet w tej temperaturze, jako ciecz, jest 10 razy lżejszy od benzyny (a więc zajmuje wiele razy więcej miejsca).
Przy tym wszystkich trudnościach, wodoru pod ręką NIE MA. Jest, i to bardzo dużo, na Jowiszu, na Saturnie, Uranie. Na Ziemi jest wyłącznie związany z tlenem jako woda. Gdyby go z wody oddzielać do takiej postaci, którą można spalić, trzeba władować więcej energii niż potem się uzyska. Wodoru nie można traktować jako źródło energii, lecz wyłącznie jako nośnik energii. I to bardzo niewygodny nośnik. Jedyna korzyść, to możliwość zamiany energii wodoru bezpośrednio na energię elektryczną w tak zwanych ogniwach paliwowych. Ale może kiedyś technologia poradzi, jak spalać w ogniwach wygodniejsze ciecze, takie jak benzyna lub spirytus, nawet gdyby trzeba było wytwarzać je sztucznie.
I to w zasadzie wszystko. Inne pomysły, gdzie energia czerpana jest z próżni, z powietrza, z wody, z wiatru, to tylko próby oszustwa. Gdyby propagowane w Internecie dodawanie wody do benzyny przynosiło korzyści, natychmiast producenci silników by to podchwycili. Trzeba sobie zdawać sprawę, że nie ma w naszym otoczeniu na tyle silnego strumienia energii, aby poruszać samochód. A energia nie może się tworzyć „z niczego”. Jest to podstawowe prawo natury, potwierdzone tysiącami doświadczeń i obliczeń. Nie ma co się obecnie łudzić, że emerytowany naukowiec z Syberii coś nowego odkryje. Różne sugestie podchwytywane od współczesnych fizyków związane z antymaterią, ciemną materią, energią próżni itp., są tylko hipotezami nie do zrealizowania na Ziemi przy użyciu współczesnej technologii. Samochody są i będą napędzane tak jak praktykowano sto i więcej lat temu. Coraz więcej udziału w napędzie samochodów będzie miała elektryczność, sterowana współczesną elektroniką. Ale te wygodne i wydajne źródła energii a zarazem jej nośniki, jakimi są wysokoenergetyczne ciecze, trudno czymś zastąpić. Benzyna i oleje będą potrzebne jeszcze przez dziesięciolecia. (ami)
Redakcja
