Ціни на бензин зростають. Запаси палива виснажуються. Автовиробники відчайдушно намагаються вичавити останні краплі ефективності з двигунів внутрішнього згоряння, але ігнорують найочевидніше джерело втрат. Ви можете відчути це щоразу, коли рушаєте зі світлофора. Тепло, що виривається з вихлопної труби, – це чиста енергія, що залишає систему. Перший закон термодинаміки свідчить, що енергія може бути знищена, лише перетворена. В автомобілі ця енергія переважно перетворюється на марне тепло у вихлопному потоці.
Що, якби ми могли вловити це тепло? Перетворити його назад на електрику?
General Motors має прототип пристрою, який, як стверджується, робить саме це. Воно використовує сплави із пам’яттю форми (СПФ). Це особливі матеріали, які змінюють свою фізичну форму залежно від температури. Вони мають «домашню» форму при нагріванні та іншу форму при охолодженні. Переміщуючи сплав між гарячими та холодними зонами, можна змусити його циклічно переходити між цими станами. Вчені вже багато років знають, що дріт із СПФ може генерувати енергію з тепла. Система GM стала першою, що продемонструвала реальну перспективність автомобільного застосування.
Як працює тепловий двигун на основі СПФ
Концепція проста. Подайте три шківа, розташовані у вигляді трикутника. З’єднайте їх безперервною стрічкою, виготовленою із дроту із СПФ. Розмістіть один кут цього трикутника поруч із гарячою вихлопною трубою. Інші два кути помістіть у прохолодну, добре вентильовану зону.
Дріт у гарячій зоні стискається, приймаючи свою більш коротку «домашню» форму. Цей стиск тягне решту стрічки. Шківи обертаються. Цей рух затягує нову порцію дроту у зону нагріву. Шківи, що обертаються, потім переміщують нагрітий дріт в холодну область. Там воно розширюється. Цикл продовжується.
Цей круговий рух приводить у дію генератор. В результаті виходить електрика. Його недостатньо для живлення основного електродвигуна, але достатньо для роботи радіо, кондиціонера або допоміжних розеток. Це джерело низькорівневої потужності. Але це безплатна енергія.
Шлях до серійного виробництва
Не чекайте побачити це у своєму наступному автомобілі. Дослідники GM оцінюють термін переходу від прототипу до практичного застосування десять років. Перешкоди є значними.
Підготовка дроту із СПФ займає багато часу. Надання їй форми домашнього стану займає близько трьох місяців на одну партію. Втома металу – ще один ворог. Дріт ламається після багаторазових циклів. Поточний прототип GM виробляє лише два вата. Команда вважає, що цей показник можна масштабувати. Вони бачать застосування технології не лише у автомобілях. СПФ для утилізації тепла не будуть широко використовуватися ще кілька років.
Ми все ще чекаємо на прорив, який перетворить відпрацьоване тепло на життєздатний компонент силової установки. До того часу тепло вихлопних газів йде марно. Розрив у ефективності зберігається. Технологія існує. А ось термін її впровадження ще не визначено.
