압축 공기 차량

Compressed-air vehicle
온타리오 공대 [1][2]레자 알리자드 에브린 박사의 PCM 열교환기 프로토타입을 사용한 압축 공기 시스템.
PCM 열교환기 프로토타입 다이어그램이 있는 압축 공기 시스템

압축 공기 차량(CAV)은 가압 대기 가스 탱크에 의해 연료 공급되고 공압 모터 내의 가스 방출 및 팽창에 의해 추진되는 운송 메커니즘입니다.

CAV는 어뢰, 표준 기관차가 위험한 상황에서 사용되는 기관차, 그리고 초기 원형 잠수함에서 적용되었습니다.

압축 공기 차량은 팽창 시 공기가 냉각되고 압축 시 가열되는 열역학 프로세스에 따라 작동하며, 이는 용량 계수를 배출하는 열 에너지 손실입니다. 그러나 최근 등온 압축 공기 에너지 저장 ICAES 발전소의 발전으로 압축 공기 저장량은 4배에 도달했습니다.리튬 이온 배터리의 2.7Mj/kg 또는 3.6Mj/m3[3]고 2020년에는 ICAV 자동차나 등온 압축 공기 차량 박사는 레자 Alizade Evrin 온타리오 테크 University[1][2]에서는 파라핀 열 교환기 sys에 힘이 되는 저압 공기 탱크와 배기 회복을 사용하는 첫번째 프로토 타입으로 출판된 그곳의 발전과 함께 능력 요소이다.에 따르면전 세계 에너지 효율 74%(리튬 이온 전기차의 73%~90% 효율 달성), 주행 거리 140km.이 효율과 범위는 저장 탱크를 차량 섀시 구조, 고압 탱크, 새로운 회전 엔진 및 보다 효율적인 열교환기로 사용함으로써 증가할 수 있습니다. 이러한 혁신은 탱크 및 공압 구성 요소 및 재생 에너지용 재활용 및 바이오 기반 열가소성 수지의 가용성과 함께 이 기술을 사용할 수 있음을 의미합니다.다단 공기 압축기와 냉각기 또는 유압 펌프를 VAWT 풍력 터빈, 포물선 또는 프레넬 렌이 있는 스털링 엔진에 직접 부착할 수 있는 동안 적층 제조를 포함한 오픈 소스 수치 제어 기계 제조를 통한 에너지 및 원형 산업 분산과 함께 무료 녹색 교통 혁명의 기초s 태양열 집광기 또는 강, 조력, 파동 수력 발전 터빈으로 전기 에너지나 전기 그리드가 필요하지 않으며 에너지 변환 비효율성 또는 추가 에너지 저장도 필요하지 않습니다. 또한 온보드 열 회수 시스템 대신 열 교환기에 리필 가능한 용융 소금(프레넬 렌즈 또는 포물선 농축 태양광 발전) 저장고를 사용할 수 있습니다.er 시스템.

압축 공기 추진은 배터리 전기 추진과 같은 하이브리드 시스템에 통합될 수도 있습니다.이런 종류의 시스템은 하이브리드-공압 전기 추진이라고 불립니다.또한 이 시스템과 함께 회생 제동도 사용할 수 있습니다.

압축 공기 엔진

원칙적으로 압축 공기 차량에는 모든 공압 모터를 사용할 수 있지만, 일부 엔진은 이러한 용도로 특별히 개발되거나 특정한 이점을 가지고 있습니다.

디피에트로 엔진

다이피에트로 편심축, 로터리 베인 공기 엔진

공개되지 않은 정보에 대한 몇 가지 의심스러운 주장이 있었다.그러나 '디 피에트로' 엔진은 CAD 및 유한 요소 분석 프로그램으로 부분 테스트되어 2017년 [4]Lodz 공대 야로스와프 즈비에르초스키가 저압을 사용하는 편심축 베인 모터로 과학 논문에 발표되었습니다.

리퀴드피스톤

LiquidPiston 로터리 엔진

압축 공기에 적응할 수 있는 또 다른 최신 엔진은 LiquidPiston 회전 [5]엔진입니다.

압축 공기 탱크 및 충돌 안전성

현대 넥쏘 고압 수소탱크 안전성
DuraStor 컨소시엄 수소 차량용 열가소성 복합 압력 용기
주요 기사:압축 공기 탱크

탱크는 ISO 11439와 [7]같은 압력 용기에 적합한 안전 표준에 따라 설계되어야 합니다.

는 압축 공기 차량에서 사용할 수 없는 압력 함정이나 공기 저장 탱크 저압이나 높은 압력(+240 현금)(9atm) 있고, 사람들과 내열성 등이 복합 재료로 만들어질 수 있도록 제작될 수 있thermoplastics,[6][8]그 의미하는 것은 가격 사용하여 재활용 또는biobased 열 가소성 물질을 사용하여 회전 molding리튬-철 배터리보다 훨씬 가볍고 강철 탱크에 비해 70% 가벼우며 수명도 길고 유지 보수도 많이 필요 없습니다.

차량 무게를 더 줄이기 위해 공기 탱크를 구조 저장소로 사용할 수 있으므로 적절한 충격 격리를 사용하면서 탱크가 차량 섀시의 주요 부품이지만 섬유 강화 열가소성 수조는 충돌 시에만 파열되고 폭발하지 않습니다.차량용 압력용기의 진보는 고압용기 탑재 수소차용으로 개발됐으며 이는 700개의 ATM 탱크와 우수한 충돌 [9]테스트를 갖춘 현대 넥서스를 만든 현대 웹페이지에서 인용한 것이다.

수소탱크는 파열 방지를 위해 '고강도', 내구성을 위해 '고강성'을 필요로 한다.강도는 외부 힘의 영향에 대한 저항 수준으로 정의됩니다.강성은 원래 형태를 유지하는 저항의 수준입니다.수소연료탱크 제조에 사용되는 탄소섬유 재료는 플라스틱처럼 가볍지만 강도는 강철의 6배, 강성은 4배다.탄환이 수소탱크를 관통하면 폭발하지 않는다.대신, 수소가 총알구멍을 통해 새어 나온다.표준충돌시험에서는 누출된 수소가 없어 미량의 수소도 검출되지 않았다.

압축 공기 생산, 저장 및 에너지 효율 및 밀도

풍력 터빈 공기 압축기는 Fieldlines.com에 게시되었습니다.Otherpower 토론 게시판
등온 압축 공기 에너지 저장 ICAES 시스템용 오픈 어큐뮬레이터가 있는 풍력 터빈 구동 유압 펌프

압축 공기는 에너지 밀도가 낮지만 근방 등온 압축 공기 저장소 ICAES의 리튬 이온 배터리 용량은 2.7Mj/kg 또는 3.6Mj/m3로 [3]약 4배입니다.

압축공기는 풍력[10][11] 터빈에 공기 압축기 또는 유압 펌프를 장착하거나 기계 에너지에서 공압 에너지로 변환하는 것만으로 하천, 조력, 파동 수력 발전 터빈을 사용하여 생성할 수 있으며, 루프에서 전기를 제거하여 전체적으로 더 높은 효율을 얻을 수 있습니다.

또한 태양열 스털링이 태양 증기 및 태양광 발전보다 효율적이기 때문에 포물선 또는 프레넬 렌즈 태양 집광기를 사용하여 열 스털링 엔진에 컴프레서 또는 펌프를 작동시킬 가능성도 있습니다.(태양광 스털링 엔진 참조)

배출량

압축 공기는 압축기계를 보호하기 위해 여과되기 때문에 배출되는 공기는 압축기 또는 엔진에 사용되는 윤활유가 이월될 수 있지만 부유 먼지가 적습니다.오일 프리 에어 컴프레서를 사용하면 이 문제를 완화할 수 있습니다.

자원 소비량

복합 압력 용기와 공압 구성 요소의 최근 발전은 압축 공기 차량이 바이오 기반 또는 재활용 구성 요소를 사용하여 순환 산업의 일부가 될 수 있음을 의미합니다.또, 전기 에너지를 루프로부터 절단하는 것으로, 전기 그리드나 쿠퍼, 자석등의 금속이 필요 없습니다.

역사

Gotthardbahn: 압력 [12]용기가 부착된 공기 기관차.

압축 공기는 19세기부터 (중앙의 도시 수준의 압축 공기 에너지 분배 시스템을 통해) 파리 같은 도시에서 광산 기관차와 전차에 동력을 공급하기 위해 사용되었으며, 이전에는 해군 어뢰 추진의 기초가 되었다.

1872년부터 1882년까지 Gotthardbahn을 건설하는 동안, 공기 기관차는 Gotthard 철도 터널과 Gotthardbahn의 다른 터널 건설에 사용되었다.

1903년, 영국 런던에 위치한 Liquid Air Company는 많은 압축 공기 및 액화 공기 자동차를 제조했습니다.이러한 자동차와 모든 압축 공기 자동차의 주요 문제는 "엔진"에 의해 생성되는 토크의 부족과 공기를 [13]압축하는 비용입니다.

2010년 이후 여러 회사가 가솔린 엔진도 포함하는 하이브리드 타입을 포함하여 압축 에어카 개발을 시작했습니다. 일반에 공개되거나 제3자에 의해 테스트된 것은 없습니다.

이점

에너지 공급원 또는 펌프 기계의 공압이나 유압 energy,[11] 위해 하나의 전환은 compressors에 풍력 터빈을 사용하고 열 에너지 기계적 에너지 변환으로, 또한 의 단계를 사용하여요, 프레 스넬 포물선 렌즈 집광으로 stirling 엔진을 가진 압축기에 전력 공급에 의해 에너지 효율성,. chan집중 태양 에너지로 가열된 열 교환기의 ge 물질은 오직 태양 열 에너지만 관련된다.

차량의 에너지 효율은 2020년 현재 최초의 등온 시제품이 74%[1][2]에 달하며, 이는 리튬 이온을 사용하는 전기 자동차의 73-90%와 유사하다.

리튬-이온, 등온 압축 공기 에너지 저장 ICAES 에너지 밀도는 리튬-이온 배터리의 4배인 2.7Mj/kg 또는 3.6Mj/m3 이상이 될 수 있으며, 이는 고압용기 및 열교환기 시스템으로 개선할 수 있습니다.

자원, 압축 공기 기술은 바이오 기반 또는 재생 복합 재료를 사용하여 재생 에너지 및 순환 산업에 적합할 수 있습니다. 따라서 전기 자동차와 비교했을 때 배터리 및 전기 모터 제조에 사용되는 유한 광물 자원 또는 독성 공정 및 전기 그리드 [6]사용에서 면제될 수 있습니다.

구조 중량, 리튬이온 배터리에 대한 복합 압력 용기의 저중량 및 강철 탱크(70% 경량)[8]와 비교하여 탱크를 적절한 충격 차단과 함께 차량 섀시 구조로 사용함으로써 줄일 수 있는 저중량, 휠 허브 모터 회전 엔진의 저중량.

공기 압축기, 유압 펌프 또는 스털링 엔진을 움직이기 위해 필요한 것은 풍력, 태양광 발전 또는 강, 조류, 파도 수력 발전뿐이기 때문에 거의 모든 장소에서 또는 선상 장비로 보충이 가능합니다.

사용 가능한 공기 에너지로 에너지 시너지아서, 모든 차량에서는 메카트로닉스 시스템 작은 공기 전동기가, 차량 그리고 그 기온이 낮작성과 에어컨이나 기후 조절력을 공급 받을 수 있는 적극적인 뉴매틱 서스펜션, 공압 조향 또는 공압 충격 흡수 bumpers,[14]사용할 수 있는 동력이 공급된다. during 공기 팽창

회생 서스펜션 및 회생 제동이 있는 에너지 회수 시스템은 저압 압축 공기를 생성하여 추가 압력 용기에 저장합니다.

압축 공기 사용 시 피스톤리스 회전 엔진의 소음이 적으며, 작동 온도가 낮기 때문에 방음도 가능합니다.

제로 화재 위험: 가솔린, 에탄올, 수소 및 배터리 차량의 경우처럼 자발적 또는 충돌 후 화재 또는 폭발을 일으킬 수 없는 몇 안 되는 운송 시스템 중 하나입니다.

단점들

액체 질소 또는 수소에 대한 압축 공기의 에너지 밀도.

압축 공기, 액체 질소 또는 수소를 혼합한 하이브리드 가스터빈 전기 자동차에서 사용할 수 있는 적절한 방음 기능을 갖춘 마이크로 가스터빈과 비교한 압축 공기 엔진의 에너지 효율(기존 가스터빈 동력 차량은 큰 소음 가스로 구성된 효율이 아닌 속도를 위한 설정을 사용)변속기에 연결된 어빈) 가스터빈 (그 효율로 인해 화력발전소에서 사용되는)이 피스톤리스 회전엔진을 능가하기 때문에, 그러나 압축공기의 생산은 더 에너지 효율적이며 그래서 더 적은 풍력과 인프라를 필요로 하며 또한 가스터빈에서 발전기로의 효율의 손실이 있다.전기 모터에 접속합니다.

배터리는 방전 내내 전압을 어느 정도 유지할 수 있고 화학 연료 탱크는 첫 번째 리터부터 마지막 리터까지 동일한 전력 밀도를 제공하지만 압축 공기 탱크의 압력은 공기가 빠지면서 감소하여 사용 가능한 전력을 감소시킵니다.이는 경사가 없는 도로에서 압력을 낮추기 위해 추가 엔진을 사용하여 완화할 수 있습니다.

개선 가능성

탱크 내의 흡수 재료를 사용하여 압축 공기를 낮은 압력으로 저장할 수 있습니다.활성탄 [15]또는 금속 유기[16] 골격과 같은 흡수 물질은 압축 천연 가스를 4500psi가 아닌 500psi로 저장하는 데 사용되며, 이는 큰 에너지 절약에 해당합니다.

차량

프랑스 로브 운하 터널 시추에 사용되는 압축 공기 기관차

생산차

주요 기사:압축 공기차

여러 회사가 하이브리드 압축 공기/가솔린 연소 차량을 포함한 프로토타입을 조사하고 생산하고 있습니다.2017년 8월 현재, 타타는 2020년부터 차량[17] 판매를 시작할 것이라고 밝혔고, MDI의 미국 디스트리뷰터 Zero Pollution Motors는 [18]AIRPod의 생산이 2018년에 유럽에서 시작될 것이라고 밝혔지만, 아직 아무도 생산에 들어가지 않았다.

실험용 자동차와 자전거

2008년 호주 디킨 대학의 공학도들이 디자인한 압축 공기와 천연 가스 자동차 회사는 포드 자동차 회사 T2 대회에서 200km의 주행 거리, 7,[19][20]000달러 미만의 예상 비용을 가진 자동차를 생산하기 위해 공동 우승을 차지했습니다.

호주의 Engineair사는 Angelo Di Pietro가 개발한 로터리 압축 공기 엔진 주변에 모터, 소형차, 소형 캐리어, 고카트 등 여러 종류의 차량을 생산해 왔습니다.

그린 스피드 에어 모터사이클이라고 불리는 압축 공기 구동 오토바이는 스즈키 GP100을 기반으로 안젤로 디 피에트로 압축 공기 [21]엔진을 사용하여 에드윈 이 유안에 의해 만들어졌다.

San Jose 주립 대학의 기계 공학 학생 3명, Daniel Mekis, Dennis Schaaf 및 Andrew Merovich는 압축 공기로 달리는 자전거를 디자인하고 만들었습니다.시제품의 총 비용은 1,000달러 미만이었으며, Sunshops(캘리포니아 산타크루즈의 보드워크)와 NO DIG NO RIDE(캘리포니아 앱토스)가 후원했습니다.2009년 5월 처녀항해의 최고속도는 시속 23마일이었다.그들의 디자인은 단순했지만, 압축 공기로 움직이는 자동차의 이 세 선구자들은 프랑스 자동차 회사 푸조 시트로엥이 완전히 새로운 공기로 움직이는 하이브리드를 발명할 수 있는 길을[citation needed] 열어주는 데 도움을 주었다.'하이브리드 에어' 시스템은 43mph 이하로 주행할 때 압축 공기를 사용하여 자동차의 휠을 움직입니다.푸조는 새로운 하이브리드 시스템이 갤런당 141마일을 갈 것이라고 말한다.모델은 빠르면 2016년에 출시될 예정입니다. [1].프로젝트 책임자는 2014년 푸조를 떠났고 2015년 개발비를 분담할 파트너를 찾지 못했다고 [22]밝혀 사실상 프로젝트가 종료됐다.

공기 압축식 삼륜차 Ku:Rin은 2011년 도요타에 의해 만들어졌다.압축공기만을 사용하는 엔진이라도 최고속도 129.2km/h(80mph)를 기록한 것이 특징이다.이 차는 동사의 「드림카 워크샵」에 의해서 개발되었습니다.이 차는 "연필 로켓" 또는 "연필 모양의 로켓"[23]이라는 별명을 가지고 있습니다.

TV쇼 Planet Mechanics의 일부로서, Jem Stransfield와 Dick Strawbridge는 일반 스쿠터를 압축 공기 [24]모터로 개조했다.이것은 스쿠터에 압축 공기 엔진과 공기 [25]탱크를 장착함으로써 이루어졌습니다.

2010년 혼다는 혼다 에어 콘셉트카를 LA [26]오토쇼에서 선보였다.

2008년 이전 Bosch Rexroth 이후 현재 Emerson은 헝가리 Eger에서 Emerson's International AVENTICS Pneumobile Competition을 개최하고 있습니다.압축공기로 [27]추진되는 경주용 차량을 만드는 고등교육 학생들의 경연대회입니다.

오부다 대학교 파우에어 기모빌 팀

오부다 대학 반키 도넛 [28]기계안전공학과가 주최하는 행사와 관련된 국제 컨퍼런스가 있다.

열차, 전차, 보트 및 비행기

AMTUIR 박물관의 Nantes 압축 공기 전차 보존

압축 공기 기관차는 불길이 없는 기관차의 일종으로 채굴과 터널 [30]굴착에 사용되어[29] 왔다.

1876년부터 다양한 압축 공기로 움직이는 전차가 시험 운행되었다.낭트와 파리 메카르스키에서는 전차가 30년 [31]이상 정기적으로 운행되었다.Nantes 트램웨이 #압축 공기 트램(1879-1917)도 참조해 주세요.

현재 압축 공기 엔진을 사용하는 수상 또는 공기 차량은 없습니다.역사적으로 특정 어뢰는 압축 공기 엔진에 의해 추진되었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크

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