Мы склонны полагать, что будущее автомобильной индустрии строго электрическое. Ископаемое топливо уходит, на смену приходят батареи. Именно такой нарратив нам навязывают. Но небольшая группа инженеров и энтузиастов считает, что мы смотрим на историю неправильно. Они уверены, что решение кроется не в новых технологиях, а в старых, доведенных до совершенства. В частности, в паре.
Звучит как шутка. Реликт. Но идея не мертва; она просто спала.
История, написанная паром
Концепция парового привода не является современным изобретением. Она восходит к XVII веку. В 1672 году иезуитский священник Фердинанд Вербицт набросал эскиз небольшого парового транспортного средства, находясь при китайском императорском дворе. Построил ли он его на самом деле, остается неясным. У нас нет доказательств.
Но Николя-Жозеф Кюньо сделал это. В 1769 году он построил паровую повозку. Она была медленной. Пар в ней заканчивался почти сразу. По современным меркам она была размером с небольшой дом. Тем не менее, она доказала, что концепция работоспособна.
К концу XIX века пар был серьезным конкурентом на дорогах. Американская компания Stanley Motor Carriage Company выпускала автомобили, известные как «Летающие чайники», из-за их характерных котлов. Они были быстрыми для своего времени. Они легко заводились на холоде. Они были популярны в начале 1900-х годов.
Затем внутреннему сгоранию (ДВС) удалось захватить лидерство. Почему? Размер и эффективность. ДВС сжигает топливо внутри цилиндра. Взрыв толкает поршни. Это компактно. Это эффективно. Пар использует внешнее сгорание. Вы нагреваете воду вне двигателя, чтобы создать давление. Механизмы были громоздкими. Они были тяжелее. Рынок проголосовал своими кошельками.
Замкнутый цикл инноваций
Эта динамика меняется. Не потому, что мы хотим ностальгии, а потому, что мы хотим эффективности.
На сцену выходят Гарри Шолл и Cyclone Power Technologies. Шолл не пытается восстановить котел XIX века. Он строит паровой двигатель, который помещается в пространство стандартного бензинового двигателя. Ключевым моментом является замкнутая система. Она непрерывно нагревает и охлаждает воду. Это снижает потери. Это значительно улучшает тепловую эффективность.
Пар становится настолько горячим и находящимся под высоким давлением, что ведет себя больше как жидкость, чем как газ. Это позволяет осуществлять более плотную передачу энергии. Больше мощности в меньшем корпусе.
Цена сложности
Здесь сравнение становится особенно интересным. ДВС требует трансмиссию. Ему нужен каталитический нейтрализатор для соответствия нормам выбросов. Ему нужен глушитель, чтобы заглушить взрывы. Ему нужны замены масла.
Паровому двигателю ничего из этого не нужно.
Никакой трансмиссии. Никакого каталитического нейтрализатора. Никакого глушителя. Никакого масла.
Профиль обслуживания значительно проще. Количество деталей ниже. Это должно означать более низкие производственные затраты. И более низкие долгосрочные расходы на обслуживание.
Независимость от вида топлива
Возможно, самым сильным аргументом в пользу возрождения пара является гибкость в выборе топлива. В ДВС вы привязаны к химическим свойствам бензина или дизельного топлива. Вам нужны определенные характеристики сгорания.
Пару это безразлично.
Вы сжигаете любое топливо, чтобы нагреть воду. Бензин. Дизель. Биотопливо. Природный газ. Даже твердую биомассу. Двигателю важно только тепло. Это отделяет транспортное средство от источника топлива. Это позволяет переключаться между видами топлива в зависимости от доступности и цены без изменения трансмиссии.
Делает ли это его жизнеспособным для массового производства? Сможет ли оно конкурировать с устоявшейся инфраструктурой электрических и гибридных автомобилей?
Технология существует. Механика работает. Вопрос в том, примет ли индустрия 200-летнюю идею, которая каким-то образом ощущается совершенно новой.
Современный пар: Быстрый запуск и чистое сгорание
Забудьте о взрывах. Это первый миф, который следует похоронить. Современные высоконапорные паровые двигатели не взрываются, как декорации в старых фильмах. Главная причина колебаний людей — время прогрева. Неужели вы будете стоять на подъездной дорожке двадцать минут, наблюдая, как шипит пар?
Нет.
Паровой двигатель Cyclone запускается за 10–15 секунд. Полная мощность доступна менее чем за минуту. Это быстрее, чем современному дизельному двигателю требуется для выхода на рабочую температуру. Он не медленный. Он просто другой.
Гибкость топлива против ловушки гибридов
Главное преимущество — не только эффективность, но и то, что вы заливаете в бак. Ранние автопроизводители не беспокоились о пиковой добыче нефти. Теперь беспокоятся. Паровым двигателям все равно, подаете ли вы им этанол, биодизель, реактивное топливо или обычный бензин. Эта гибкость является стратегическим активом в мире, задыхающемся от зависимости от ископаемого топлива.
Но как на самом деле автомобиль на паровой тяге сравнивается с нынешними лидерами «зеленой» энергетики? Гибриды и электромобили — необходимые шаги, но не финишная черта.
Гибриды все еще сжигают бензин. Просто сжигают его меньше. Они все еще выделяют загрязнители, просто в меньшем количестве. Электромобили? Их чистота зависит от вашей энергосети. Если ваша местная электростанция сжигает уголь, ваш электромобиль — это просто другой вид дымовой трубы.
Пар меняет уравнение.
Система Cyclone сжигает топливо дольше и при более высокой температуре. Это полное сгорание уничтожает твердые частицы до того, как они смогут выйти из выхлопной трубы. Выбросы значительно ниже, чем у обычных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). И благодаря гибкости источника топлива углеродный след сокращается еще больше по мере появления более чистых видов топлива. Это двигатель, который становится «зеленее» по мере того, как зеленеет энергосеть.
От газонокосилок до военных контрактов
Это уже не просто теоретическая инженерия. Производители начинают просыпаться.
Popular Science отметило, что Cyclone Power заключила сделки на поставку двигателей для газонокосилок и садового оборудования. Это кажется обыденным, но это полигон для испытаний. Что еще важнее, в апреле 2011 года Cyclone подписала контракт с Raytheon. Оборонным подрядчиком.
Почему военным это интересно? Логистика. Войскам, развернутым во враждебных условиях, нужно топливо. Линии снабжения уязвимы. Транспортное средство на паровом двигателе, способное работать на любом доступном местном топливе — керосине, дизеле или даже синтетических смесях, — сокращает логистический хвост. Речь идет об операционной свободе, а не только об экологии.
Появится ли он когда-нибудь в автосалонах?
Для массового потребительского принятия последним боссом является ценник. Если производственные затраты будут соответствовать обычным ДВС, сдвиг может произойти. Нефтяной кризис стал бы не отдаленной угрозой, а немедленным катализатором.
Современные паровые двигатели эффективны, компактны и универсальны. Они далеко ушли от громоздких гигантов XIX века. Технология готова. Не хватает лишь воли к ее производству в промышленных масштабах.
Первый паровоз
Стоит помнить, с чего началась эта технология.
Ричард Тревитик, британский инженер, не просто экспериментировал с паром. Он создал его. В 1804 году его прототип перевез 10 тонн железа и 70 человек на расстояние десяти миль по рельсам в Уэльсе. Он был тяжелым. Он был громким. Он работал.
Железные дороги стали основой Промышленной революции. Паровозы доминировали в транспорте более века. Они доказали, что высоконапорный пар может перемещать огромные массы с относительной эффективностью.
Мы взяли эту технологию, уменьшили ее, усовершенствовали термодинамику и теперь пытаемся вернуть ее на дороги. Книги по истории говорят, что это невозможно. Физика говорит, что это возможно. Рынок все еще решает, готов ли он за это платить.
