Несмотря на все его отрицательные стороны человечеству еще не очень скоро получится избавиться от использования бензина и другого ископаемого топлива. Это обусловлено тем, что помимо всего прочего, еще нет технологий хранения энергии, которые по плотности хранения энергии могли бы даже приблизиться к бензину. Плотность хранения энергии в полностью заряженном литий-ионном аккумуляторе составляет порядка 0.75 МДж на килограмм, а в одном килограмме бензина содержится более 47 МДж энергии. И даже в гибридных схемах некоторых автомобилей электрическая часть порой выступает в роли "мертвого груза", когда бензиновому двигателю приходится тащить на себе дополнительный груз разряженных аккумуляторных батарей и бесполезного электродвигателя, тратя на это дополнительное топливо.

Многие ученые видят в качестве выхода из этой ситуации использование превращения электрической энергии и энергии солнечного света непосредственно в водород или жидкое органическое топливо. Несмотря на то, что данные работы ведутся уже достаточно давно, пока еще не найдено подходящего решения, с помощью которого можно получать топливо из "воздуха" достаточно дешево и в промышленных масштабах. Очередным шагом на пути к такой цели стало достижение исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которые нашли метод, с помощью которого можно превращать электричество и углекислый газ из атмосферы в жидкое топливо, в "жидкое электричество".

Это им удалось благодаря разработке с помощью генных модификаций особого штамма бактерий определенного вида. Модификация бактерий проводилась таким образом, что под воздействием электричества они выполняют первую половину процесса фотосинтеза, превращая воду и углекислый газ в жидкое топливо, состоящее из тяжелых спиртовых соединений.

Обычные солнечные батареи обеспечивают биореактор с бактериями электрической энергией. Это электричество приводит в действие электрохимический процесс, в результате которого получается муравьиная кислота. Эта кислота, наряду с углекислым газом, потребляется бактериями, которые вырабатывают жидкое топливо. В идеале можно сказать, что получение такого топлива является полностью возобновимым процессом, ведь в нем используется атмосферный углекислый газ, который через некоторое время все равно вернется в атмосферу, когда топливо будет сожжено в двигателе. Все это делает весь процесс экологически нейтральным, в отличие от использования ископаемых видов топлива, которое постоянно увеличивает количество углерода в атмосфере.

В настоящее время калифорнийские ученые работают над тем, что бы разработанную ими технологию можно было использовать в промышленных масштабах. Сейчас разрабатываются и создаются первые биореакторы, которые смогут вырабатывать такое количество жидкого биотоплива, которое позволит всерьез задуматься о коммерциализации данной технологии.

Еще одним плюсом использования жидкого биотоплива, произведенного подобными методами, является то, что на земном шаре существует огромный парк бензиновых автомобилей, избавиться от которого и перевести весь транспорт на электричество быстро и безболезненно просто не получится.

Несмотря на постоянное повышение цен на топливо, автомобили с двигателями внутреннего сгорания не собираются никуда исчезать в ближайшее время. Конечно, появляется все больше и больше альтернативных решений, большинство которых основано на использовании электрических двигателей и аккумуляторных батарей. Но технологии производства аккумуляторных батарей вряд ли в скором времени получат широкое распространение. Поэтому, самым оптимальным вариантом является использование гибридных технологий, комбинации компактного двигателя внутреннего сгорания с электрическим генератором. Вчера мы рассказывали об одном из возможных кандидатов на использование в качестве двигателя для гибридных автомобилей - дисковом двигателе на основе ударных волн, а теперь расскажем еще об одном кандидате. Этим кандидатом является сферический двигатель Huttlin Kugelmotor, гениальная конструкция которого разрабатывалась доктором Гербертом Хюттлином (Dr. Herbert Huttlin) около 20 лет.

Доктор Герберт Хюттлин - гениальный инженер с огромным опытом. В его 67 лет он имеет более 150 патентов, зарегистрированных на его имя, в основном в области машин и механизмов для фармацевтической промышленности. В 1991 году он начал уделять пристальное внимание двигателям внутреннего сгорания, а целью его исследований было повышение эффективности этих двигателей. После двадцати лет трудов и разработки трех вариантов прототипов двигателя, Герберт Хюттлин при участии специалистов Фрайбургского университета создал компактную сферическую комбинацию двигателя внутреннего сгорания и электрогенератора, конструкция которого радикально отличается от конструкции современных двигателей, помимо этого, сферическая конструкция имеет значительно меньшее количество движущихся и трущихся частей.

Основой двигателя являются две изогнутые двухпоршневые головки, раскачивающиеся на одной оси. Когда два поршня разных головок сведены вместе, то два других поршня разведены на максимальное расстояние. Двигатель работает как обычный четырехтактный двигатель, раскачивая обе головки. Но самым интересным, можно сказать гениальным, решением является способ преобразования колебательно-поступательного движения во вращательное. На вершине каждого из четырех поршней находится большой титановый шар, выполняющий роль шарикоподшипника. Этот шар движется по каналу сложной формы. В одной плоскости канал имеет форму круга, а в другой - синусоидальную форму. Раскачивание головок заставляет шары двигаться по каналу, совершая вращательное движение, "плавая" по каналу. Конечно, описать принцип действия этого двигателя словами достаточно сложно, поэтому лучше все увидеть, просмотрев видеоролик, приведенный внизу.

Канал для движения шаров-подшипников выточен в сферическом алюминиевом корпусе. На другой стороне этого корпуса расположен ряд постоянных магнитов, ориентированных вдоль оси вращения. Кольцо неподвижных электромагнитных катушек, расположенное поверх движущейся конструкции, взаимодействуя с движущимся магнитным полем, вырабатывает электроэнергию.

Опытный образец сферического двигателя Huttlin Kugelmotor, объемом 1.18 литра будет готов к испытаниям в течение нескольких последующих месяцев. Его мощность при таком объеме будет составлять 100 лошадиных сил при частоте вращения 3000 оборотов в минуту. Крутящий момент на этих оборотах будет равен 290 нм. Доктор Хюттлин ожидает, что эффективность сферического двигателя может быть увеличена еще на 40 процентов благодаря использованию специальных материалов, уменьшающих трение, и оптимизации режимов горения топлива. Опытный образец двигателя весит 62 кг и состоит из 62 деталей, в то время как обычные двигатели состоят, по крайней мере, из 240 деталей.

В настоящее время доктор Хюттлин организовал компанию Innomot AG, которая займется патентованием и лицензированием нового двигателя.

"Сферический двигатель" Видео:

Исследователи из Мичигана изготовили опытный образец нового автомобильного двигателя, который может покончить с использованием поршней, клапанов и коленчатых валов, заменяя это все одним дисковым генератором ударных волн. Замена обычных двигателей дисковым генератором может не только существенно снизить вес гибридных автомобилей, но и уменьшить количество вредных выбросов продуктов сгорания топлива в атмосферу на 90 процентов.

Компактный дисковый генератор ударных волн, размером с кастрюлю, может стать заменой не только двигателя автомобиля, но и коробки передач и других элементов трансмиссии. Помимо этого использование такого генератора позволит избавиться от системы охлаждения, радиатора и емкостей с охлаждающей жидкостью.

Генератор состоит из дискообразного ротора с вырезанными в нем волновыми каналами. Топливная смесь подается сквозь отверстия в районе центра ротора, вращение которого перекрывает выпускные отверстия и приводит к ударному наращиванию давления. После поджига смеси, поскольку ротор продолжает вращаться, выпускные отверстия открываются вновь и продукты сгорания устремляются наружу.

Новый двигатель для создания такого же вращающего момента расходует на 40 процентов меньше топлива, чем классический двигатель внутреннего сгорания. Это является существенным продвижением вперед по равнению с обычными двигателями, которые используют для движения только 15 процентов энергии сгорающего в них топлива. А малый вес нового дискового генератора позволит уменьшить вес автомобиля в среднем на 20 процентов, увеличивая еще больше его экономичность.

Для разработки этой технологии Университет штата Мичиган получил грант в размере 2.5 миллионов долларов, от агентства ARPA-E, принадлежащего Министерству энергетики США, гражданского аналога известного военного агентства DARPA. Первый опытный образец нового автомобильного двигателя на основе дискового генератора ударных волн Норберт Мюллер и его коллеги представили представителями агентства ARPA-E в 2011 году, а в ближайшее время планируется завершение изготовления полномасштабного опытного образца автомобильного двигателя мощностью 25 КВт.