Đang tải...

Công nghệ vật liệu Công nghệ của tương lai: Ai sẽ về đích trước tiên?

Thảo luận trong 'Công nghệ mới' bắt đầu bởi MTV, 10/4/09.

Thành viên đang xem bài viết (Users: 0, Guests: 0)

  1. MTV
    Offline

    MTV
    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    8/4/09
    Số km:
    1,597
    Được đổ xăng:
    11
    Mã lực:
    181
    Xăng dự trữ:
    91 lít xăng
    Khi giá nhiên liệu luôn bất ổn, lựa chọn cho tương lai mà các nhà sản xuất xe hơi hướng tới chính là sử dụng công nghệ hybrid, xe điện, pin nhiên liệu. Vậy giải pháp nào sẽ chiếm ưu thế?


    Vấn đề hàng đầu của các nhà sản xuất xe hơi ngày nay là làm cách nào để sản xuất những chiếc xe thật bền và không bị hỏng. Họ đang nâng cấp những công nghệ lạc hậu, phát triển công nghệ mới, như hybrid, thử nghiệm biodiesel (diesel sinh học) và sản phẩm nhân tạo. Sau này, còn có một điều kỳ diệu được ứng dụng: năng lượng hydro.

    Động cơ xăng và diesel đang được cải thiện và phát triển lên tầm cao mới, điều mà mười năm trước đây người ta còn chưa nghĩ tới. Thậm chí, động cơ xăng và diesel chạy bằng nhiên liệu thường và thậm chí là nhiên liệu nhân tạo (nếu lượng sản xuất đáp ứng đủ nhu cầu) sẽ trở nên phổ biến hơn trong thời gian dài nữa.

    Tuy nhiên, cuộc cạnh tranh thực sự lại là ở chỗ, chúng ta sẽ sử dụng loại nhiêu liệu gì khi nguồn dầu cạn kiệt. Các nhà sản xuất chuộng dùng năng lượng hydro và ở Châu Âu đã có rất nhiều chương trình nghiên cứu lớn đang tìm cách để sản xuất loại năng lượng này. Họ đã chi hàng trăm triệu đô vào công nghệ pin nhiên liệu hydro và đặc biệt là các loại pin nhiên liệu trong việc cạnh tranh hiệu suất của động cơ.



    Lúc đầu, chúng được thiết kế để ép ra một công suất ổn định. Nhưng để chế tạo chúng phản ứng cùng với bướm ga như một động cơ tốn đến hàng triệu đô. Vì vậy họ đã trở về với nguyên bản là pin nhiên liệu đơn giản hơn. Điện được nạp vào một quả pin lớn có thể cung cấp cho động cơ. Đó chính là pin hybrid cắm điện, một hệ thống rẻ hơn và tuổi thọ cao hơn.

    Công nghệ cắm điện cũng đang được ứng dụng cho hybrid thông thường, sử dụng động cơ nhỏ hơn, nhẹ hơn và rẻ hơn với quá trình chạy hầu hết dựa vào pin. Chúng không bao giờ hoàn toàn phóng điện giống như pin “deep cycled”, do đó nó dùng được lâu hơn rất nhiều.

    Nạp điện giúp chia tách nguồn năng lượng được tạo ra từ nhiên liệu và nguồn năng lượng của lưới điện. Hiện nay, hệ thống được vận hành chủ yếu từ năng lượng hóa thạch. Nhưng trong tương lai nó có thể tạo ra ý nghĩa sinh thái cao hơn khi hydro và nhiên liệu tái hồi phục khác được dùng để chạy các trạm phát điện thay vì nạp cho các xe dùng pin nhiên liệu như hiện nay.

    Trong 30 năm tới, mỗi xe sẽ có hệ thống stop/start (dừng/khởi động). Hệ thống đạt hiệu quả kinh tế cao, nhất là với số lượng lớn sử dụng. Cũng chính vì thế, hầu hết các loại xe hybrid sẽ được ứng dụng công nghệ hybrid “nhẹ” (mild hybrid), với động cơ điện dùng truyền động dây đai

    Cơ sở hạ tầng cho các loại xe điện – ắc quy dần dần được phát triển phục vụ sự đi lại trong thành phố với những trạm nạp điện ở nhà, công sở hay các điểm đỗ xe công cộng. Và điều thú vị là nguồn điện cung cấp cho những dòng xe này có thể được sản sinh từ nguồn nguyên liệu tái tạo. Còn pin nhiên liệu thì sao? Liệu có khả thi hay không? Một điều rõ ràng là việc sử dụng xe pin nhiên liệu sẽ vẫn rất hiếm đến tận năm 2020 và cho đến thời điểm đó thì chắc chắn sẽ có nhiều lựa chọn khác. Nhưng có 1 điều chắc chắn: điện sẽ là lựa chọn trong tương lai

    Động cơ xăng


    Ưu điểm: Phun xăng điện tử làm tăng công suất và giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu. Kích thước khối động cơ gọn nhẹ và hệ thống tăng áp sẽ giúp vượt qua được những luật lệ nghiêm ngặt về khí thải. Sự phối hợp của động cơ hai/bốn kỳ và “công nghệ cháy đồng đều do nén” (HCCI) được kỳ vọng sẽ đem lại hiệu quả.

    Tính khả thi: Thực tế là nhiên liệu hóa thạch tạo ra CO2 khi bị đốt cháy, vì vậy việc cải tiến hiệu suất là bắt buộc. HCCI rất khó điều khiển và thích hợp với tăng áp bởi vì nó hoạt động ở tỉ số nén cao. Động cơ hai/bốn thì công tắc của Ricardo rất có khả thi nhưng các nhà sản xuất lại không mặn mà với nó lắm.

    Lợi ích: Chúng ta đã sản xuất được hơn 100 năm. Giá rẻ và nhiên liệu có thể tìm thấy ở mọi nơi. HCCI có thể giảm CO2 xuống 15% và NOx thì còn giảm nhiều hơn. Động cơ hai/bốn thì có thể mạnh hơn, nhỏ hơn và tiết kiệm hơn. Đối với tăng áp cũng có kết quả như vậy. Giảm kích thước là sự kì diệu.

    Nhược điểm: Chúng ta chưa giải quyết được CO2 còn HCCI thì rất khó để kiểm soát và đòi hỏi thật khéo khi kết hợp với tăng áp, vì vậy nó vẫn chưa thực sự hoàn chỉnh. Nó cũng thích hợp với nhiên liệu tổng hợp nhưng đó là thứ chúng ta chưa có. Giống như mọi thứ mới mẻ khác, sự khó khăn với động cơ hai/bốn thì là tìm ra nhà sản xuất nào đủ dũng cảm chấp nhận nó.

    Sản phẩm tiêu biểu: Động cơ Jaguar bơm nhiên liệu điện tử loại V8 5.0L tăng tới 29% công suất và giảm lượng CO2 so với động cơ 4.2L cũ. Đã có một vài động cơ từ nghiên cứu HCCI nhưng chỉ có VW đưa ra được sản phẩm hoàn thiện, phiên bản mẫu theo Ricardo hai/bốn thì - đó là động cơ của chiếc Golf 2.0L.

    Động cơ diesel


    Ưu điểm: Trong tất cả động cơ đốt trong, diesel là loại thích ứng nhất. Lượng tiêu thụ nhiên liệu, CO2 và điều chỉnh khí thải sẽ tiếp tục giảm xuống với sự cải thiện về công nghệ và thế hệ Common Rail mới. Chất thải xúc tác cùng với nhiên liệu sẽ loại trừ khí thải trong ống xả và lượng CO2 sẽ giảm xuống.

    Tính khả thi: Hoàn toàn khả thi. Những động cơ diesel hiện đại hội tụ đầy đủ yếu tố: đạt mô men xoắn cực đại tại tốc độ vòng quay thấp, công suất lớn, tiêu thụ nhiên liệu ít và công nghệ tinh vi. Chỉ cần đầu tư thêm thời gian và tiền bạc, với công nghệ này, động cơ diesel sẽ đạt được mức thải cực thấp trong tương lai.

    Lợi ích: Diesel cung cấp 1 năng lượng lớn hơn so với xăng và quá trình tự cháy nổ có thể đạt công suất cao hơn nhờ tận dụng sức nóng. Hiệu suất của động cơ vì thế mà cao hơn, lượng tiêu thụ cũng giảm đi.

    Nhược điểm: NOx là một trong những khí thải gây hại nhất, và được các nhà làm luật ở Mĩ phản đối nhiều nhất. Nhiệt độ cháy cao làm cho mức độ NOx được đẩy lên đến mức phạm luật. Công nghệ Diesel cũng đạt tới độ chính xác cao trong hệ thống nhiên liệu, vốn là thứ tinh vi và tốn kém.

    Sản phẩm tiêu biểu: Một lần nữa Jaguar 3.0 lít AJ V6D là động xơ diesel tốt nhất thế giới. Với thế hệ Common Rail thứ 3, tăng áp liên tục kép, 271 mã lực và mô-men xoắn 600Nm trong phiên bản S, công suất của nó tăng so với loại 2.7L cũ là 32% và giảm lượng CO2 là 10%.

    Biodiesel (dầu sinh học)


    Ưu điểm: Thế hệ dầu sinh học đầu tiên là nguyên nhân làm đau đầu các nhà sản xuất động cơ. Chưa có một tiêu chuẩn nào, nguyên liệu thô có thể là bất kỳ loại chất béo thực vật hay xác động vật, vì vậy mỗi loại dầu thực vật có cấu thành phần hóa học khác nhau. Thế hệ nhiên liệu thứ hai tạo ra bằng tổng hợp nhân tạo thỏa mãn các tiêu chuẩn được kỳ vọng sẽ xuất hiện trong khoảng 10 năm nữa.

    Tính khả thi: Động cơ mới sẽ được kiểm tra về lượng khí thải và hiệu suất sử dụng bơm diesel, không phải chất béo. Mấu chốt của việc sản xuất nhiêu liệu nhân tạo là lên men. Tìm hiều đầy đủ về chúng đúng là một thách thức.

    Lợi ích: Nó có thể tái hồi phục, theo lý thuyết có thể giảm lượng CO*2 (phụ thuộc vào bao nhiêu CO2 được tạo ra khi tạo ra nhiên liệu) và có thể giảm lượng khói, bụi và đặc biệt là CO. Nó rất dễ pha trộn và bạn có lẽ đã sẵn sàng để sử dụng nó.

    Nhược điểm: Trong trạng thái cô đặc sẽ có một lực cản lớn tới mức quét sạch hệ thống nhiên liệu, gây trở ngại với hệ thống phun. Nó dễ thoái hóa tại nhiệt độ cao và có thể thay đổi công thức hóa học trong bình xăng của bạn, tạo ra khí thải có hại dẫn đến ung thư, làm mất hiệu lực giấy bảo hành của bạn, và biến dầu máy của bạn thành thứ plastic nhớp nháp.

    Sản phẩm tiêu biểu: Nhiên liệu của châu Âu có thể bao hàm 5% dầu sinh học tại nồng độ hóa học và môi trường cho phép. Loại nhiên liệu thương mại hiện có gồm dầu hạt cải từ châu Âu và dầu cọ từ Indonesia và Malaisia. Nước Mĩ thì phụ thuộc vào đậu tương. Nhờ vậy chúng ta có đa dạng sự lựa chọn cho công nghệ này.

    Bioethanol (cồn sinh học)

    Ưu điểm: Tất cả các loại cồn đều có thành phần hóa học giống nhau vì vậy có thể dễ dàng chấp nhận hơn dầu sinh học. Brazil đã sử dụng cồn sinh học nhiều năm và EU mong muốn đạt tới 5.75% nhiên liệu tiêu thụ có khả năng tái sinh vào năm 2010. Nó được làm bằng cách lên men đường và quá trình giải phóng CO2. Công thức mới giảm lượng này xuống 90%.

    Tính khả thi: Chỉ một vài thay đổi nhỏ cho hệ thống nhiên liệu của bạn để có thể thỏa mãn yêu cầu bù đắp sự phá hủy khi hệ thống sử dụng ở mức độ cao. Có 3 công thức lên men đường từ thực vật sử dụng đường nguyên chất (củ cải đường), tinh bột (cây lúa mì) và cenlulozo (rơm).

    Lợi ích: EU muốn vào năm 2012, lượng khí thải giảm 8% so với năm 1990. Sự tiến bộ này đạt được nhờ việc tất cả nhiên liệu được làm từ những vật liệu có khả năng tái sinh. Chúng ta có thể dễ dàng sản xuất những chiếc xe chạy bằng cồn và có 1 số nhà sản xuất đã làm điều đó. Hầu hết các trạm xăng hiện nay đều chứa 5% loại nhiên liệu này do vậy chúng ta đã sẵn sàng để sử dụng nó. Tất nhiên con số còn khá khiêm tốn.

    Nhược điểm: Cồn chứa năng lượng ít hơn 30% so với xăng do đó phạm vi di chuyển của bạn sẽ bị giảm đi một chút. Mặt khác, việc bán một ga lông chứa 5% hỗn hợp so với giá xăng nguyên chất là đắt hơn rất nhiều. Nó có thể gây ra vấn đề khởi động nguội khi ở trạng thái cô đặc. Cồn là nhiên liệu có trị số ốc tan cao (130) nên thật khó để tim ra một động cơ có thể phù hợp đồng thời với cả xăng và cồn.

    Sản phẩm tiêu biểu: Gần như tất cả các trạm xăng ở UK đều chứa ethanol, khoảng 5%. Thị trường lớn nhất là Brazil và Scandinavia nhưng việc sử dụng nó cũng đang tăng lên ở nhiều địa phương khác nữa. Ford, Saab và Volvo bán xe chạy nhiên liệu hỗn hợp phù hợp với E85 (85% cồn) nhưng trạm đổ loại nhiên liệu này thì lại rất hiếm. Đó là lý do tại sao bạn nhìn thấy ít xe chạy nhiên liệu hỗn hợp như vậy.

    Hybrid

    Ưu điểm: Hybrid đã được tung ra thị trường 10 năm nay và ngày càng có nhiều nhà sản xuất tham gia vào lĩnh vực này đã sử dụng công nghệ này. Trong tương lai, hầu hết sẽ trở nên ‘nhẹ’ và ‘nhỏ’, chạy bằng một số nguồn tạo ra điện nhưng không có khả năng chạy bằng điện độc lập. Hầu hết sẽ có dạng phích cắm. Đồng thời hệ thống stop/start cũng được trang bị.

    Tính khả thi: Chúng dựa vào động cơ đốt trong nên sẽ không bao giờ giải quyết được vấn đề khí thải CO2 nếu vẫn sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Động cơ hybrid vẫn rất khó chế tạo – công nghệ có vẻ là không rẻ.

    Lợi ích: Hiệu quả nhất là khi di chuyển trong thành phố với tình trạng dừng-đi liên tục. Mặt khác công nghệ hybird có tác dụng tốt trong việc cảnh báo toàn cầu về vấn đề môi trường, điều này có ý nghĩa hơn rất nhiều so với tác động của nó đối với môi trường. Nó cũng là cách tốt cho các kĩ sư học về hệ thống dẫn động điện có liên quan tới những chiếc xe dùng pin điện và pin nhiên liệu như thế nào.

    Nhược điểm: Hybrid chỉ thực sự mang hiệu quả với số lượng lớn, trong thời điểm hiện tại, chúng ta đều hiểu điều đó nhưng sản phẩm thì quá hiếm hoi. Full hybrid vẫn còn là sản phẩm công nghệ cao, phức tạp và quá đắt. Tuổi thọ và giá thành của pin vẫn là điều cần nghiên cứu đồng thời chất thải của chúng cũng gây tác hại đối với môi trường.

    Sản phẩm tiêu biểu: Toyota Prius, Honda Civic, Honda Insight mới, Lexus Rx 450h, Lexus LS600h, Lexus GS450h. Ngày càng nhiều xe có mặt tại thị trường Mĩ và châu Âu và luật pháp ủng hộ sự giảm khí thải của động cơ diesel. Các nhà sản xuất đang xúc tiến tăng sản lượng trong 5 đến 10 năm tới.

    Pin nhiên liệu hydro

    Ưu điểm: Năm 1998, Daimler Chryler hứa hẹn sản xuất xe hơi dùng pin điện vào năm 2004. Tuy nhiên đến giờ vẫn chưa có một báo cáo thực tế nào về thành quả của họ. “Pin nhiên liệu định hướng” được chạy bằng hydro đã từng được coi là ‘1 sự kì diệu’. Công nghệ pin nhiên liệu có phích cắm Hybrid có vẻ đầy triển vọng.

    Tính khả thi: Tạo hiệu quả kinh tế có vẻ khó hơn rất nhiều so với việc chế tạo nó. Một bình chứa Hydro đã có giá là 6500 bảng trong khi bình xăng chỉ khoảng 90 bảng mà thôi. Vì vậy việc tạo lập nền móng cho Hydro chính là thách thức lớn nhất.

    Lợi ích: Pin nhiên liệu làm nhiệm vụ chuyển Hydro và oxy thành điện, nước và sức nóng mà không hề có khí thải. Hydro có thể tái sản xuất được. Sự chuyển động bằng điện là hoàn toàn miễn phí, có sức kéo lớn, công suất cao và không gây tiếng ồn. Kẹt xe sẽ chỉ còn nghe thấy tiếng của lốp mà thôi. Khí Hydro chắc chắn an toàn hơn xăng.



    Nhược điểm: Hydro rất khó để chứa đựng và năng lượng trong nó thì kém hơn so với xăng do đó làm giảm phạm vi di chuyển. Hydro nén tiêu hao năng lượng – gây phản tác dụng. Hiện chưa có một hệ thống cung cấp khí Hydro hoàn chỉnh nào cả. Chi phí sản xuất nó vẫn còn cao và vẫn dính líu đến nhiên liệu hóa thạch.

    Sản phẩm tiêu biểu: Chưa có một chiếc xe nào được sản xuất nhưng có rất nhiều nguyên mẫu từ Honda, Toyota, Nissan, Mercedes, Ford, Huyndai and GM, những hãng mà đã bỏ ra rất nhiều công sức phát triển trong vòng 10 năm trở lại đây. Mercedes F-Cell và GM HydroGen4 là những thí dụ điển hình.

    Pin điện

    Ưu điểm: Công nghệ pin đang phát triển rất nhanh và có thể tiến tới giảm giá thành và đáp ứng được nhu cầu sử dụng với cỡ trung bình và nhỏ. Nạp nhanh không đồng nghĩa với đổ đầy xăng nhanh. Động cơ điện ở đây giống với động cơ điện của hệ thống hybrid.

    Tính khả thi: Nickel Metal Hydride và Lithium Ion là 2 công nghệ pin được ưa chuộng nhất hiện nay. Nhưng chúng khá tốn kém và tuổi thọ bị giới hạn. Điều quan trọng là phải tìm được cách để nạp điện nhanh. Nếu muốn mở rộng quy mô sử dụng với các điểm nạp trong thành phố thì hệ thống điện phải được nâng cấp.

    Lợi ích: Không có khí thải từ ống xả, bộ lọc và không cần phải giải quyết nhiên liệu bẩn. Sức mạnh của điên được tạo từ chất có thể tái sinh, nó có thể nâng cấp sự cân bằng năng lượng cũng như khí thải CO2. Nếu bạn sống đủ gần thì ‘Đổ nhiên liệu’ qua đêm tại nhà và sau đó là tại cơ quan sẽ rất rẻ và hữu hiệu.



    Nhược điểm: Vẫn là vấn đề phạm vi di chuyển. Khó mà thoát được vấn đề này. Nạp siêu nhanh sẽ cần một nguồn cung cấp điện với quy mô công nghiệp để có thể cung cấp đủ năng lượng. Điện được dùng cho việc nạp hiện nay được lấy chủ yếu từ nguồn nhiên liệu hóa thạch. Công nghệ ‘Deep cycling’ của pin hủy hoại chúng khá nhanh.

    Sản phẩm tiêu biểu: Có rất nhiều những chiếc xe nhỏ trong thành phố như G-Wiz hay Nice và cả Tesla. Nhưng dòng xe chính với hệ thống nạp vẫn chưa được đưa ra ở UK. Có lẽ chúng ta sẽ phải chờ lâu.

    Tuấn Khanh
     
  2. MTV
    Offline

    MTV
    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    8/4/09
    Số km:
    1,597
    Được đổ xăng:
    11
    Mã lực:
    181
    Xăng dự trữ:
    91 lít xăng
    ai vào nhớ thank dùm em cái nhá các pác !!!:p
     

Chia sẻ trang này