Budoucnost automobilů a automobilů - hybridní, elektrická a bez řidičů

Automobily, které jsou stále dostupnější pro každého, rozmazaly rozdíly v sociální třídě, rozšířily trhy a stimulovaly ekonomiku. Toto odvětví přímo zaměstnává více než 2,6 milionu lidí a podle Auto Alliance představuje 3 až 3,5% hrubého domácího produktu (HDP) země..

Americký milostný poměr s auty je patrný z počtu vlastněných. Podle statistik Bureau of Transportation Statistics bylo v roce 2012 ve Spojených státech více než 250 milionů registrovaných vozidel, nebo jedno pro každého Američana staršího 18 let. Průměrná domácnost vlastní 1,75 vozidel. Řidiči za ten rok cestovali více než 2,8 miliardy mil po 4,5 milionu mil silnic a dálnic a 605 471 mostů v národě.

Spotřebitelé si mohou vybrat z řady výrobců automobilů, z nichž všichni vyrábějí různé značky, modely a styly karoserie. Vozidla mohou být dále přizpůsobena podle barvy, typu motoru, převodovky, designu interiéru a typu kol. Kromě toho existují tisíce autoopraváren, vysoce výkonných mechaniků a obchodů přizpůsobujících karoserie, které jsou připraveny splnit sny jakéhokoli majitele automobilu.

Negativní dopad automobilů na moderní život

Pro všechny své příspěvky do moderního života má automobil také značné negativní důsledky pro jednotlivce a společnost jako celek:

Výdaje. Nákup a trvalý provoz automobilu je jedním z největších výdajů, které typický člověk v životě vynakládá. Podle Úřadu statistik práce představují automobily více než jednu šestinu rodinného rozpočtu, což je více než společné stravování nebo zdravotní péče a pojištění. BLS uvádí, že v roce 2010 byl průměrný osobní automobil v USA 11,4 let starý a najel 11 318 mil při spalování 2 132 USD na plyn a ropu. Navíc řidiči utratili v průměru 787 USD za opravy a údržbu.
Smrt a zranění. Podle amerického sčítání lidu Bureau, od roku 1990, více než 10 miliónů nehod se účastní aut každý rok, příčina více než 30,000 smrtí na rok. Zatímco sazba každým rokem klesá - odrážející zlepšení designu a nových technologií - Národní správa bezpečnosti silničního provozu odhaduje, že náklady na nehody v roce 2010 činily 871 miliard USD.
Urban Sprawl. Americká populace se více než ztrojnásobila ze 76 milionů lidí v roce 1900 na 281 milionů v roce 2000. Podle studie sčítání lidu Spojených států z roku 2002 však počet lidí žijících v metropolitní oblasti od roku 1950 výrazně klesl. V polovině století více než 7 000 lidí zabíralo čtvereční míli rozlohy; v roce 2000 bylo méně než 3 000 na čtvereční míli. Toto rozpětí snižuje účinnost hromadného tranzitu a zvyšuje tlak na budování rozsáhlejších silničních a dálničních sítí.
Přetížení. Podle studie o mobilitě Texas A&M z roku 2012 tráví průměrný dojíždějící automobil automobilem více než 50 hodin týdně, když sedí v autě uvíznutém v provozu. Ve městech, jako je Los Angeles, Boston a New York, je přetížení více než 60 hodin ročně, což způsobuje, že Američané cestují o 5,5 miliardy hodin více, než je nutné, a kupují dalších 2,9 miliardy galonů paliva.
Znečištění. Zatímco znečištění ovzduší předchází automobilu, většina vědců souhlasí s tím, že naše osobní automobily jsou hlavní příčinou globálního oteplování. Podle Svazu zúčastněných vědců představují automobily a nákladní automobily téměř pětinu všech emisí v USA - asi 24 liber oxidu uhličitého a dalších plynů globálního oteplování na každý galon spáleného plynu.

Budoucnost automobilů

Přestože se automobily od svého zavedení výrazně změnily, tempo vylepšení automobilů se zvyšuje - zejména v souvislosti s pokroky v boji proti jejich negativním dopadům. Někteří futuristé předpovídají vzhled autonomních aut - aut s vlastním pohonem - v příštím desetiletí.

ExtremeTech hlásí, že Mercedes-Benz představil své vozidlo bez řidiče na 2015 Consumer Electronics Show, luxusním voze F-105, který je dodáván s předními sedadly, která se otočí, takže řidič a spolujezdec na předním sedadle mohou sedět tváří v tvář se zády sedět cestující. Mezitím BMW předvedlo svůj i3 EV, který se sám zaparkuje a může prohledat parkovací garáž pro otevřené prostory.

Podle CNBC někteří analytici předpovídají, že noví výrobci, jako jsou Google a Apple, nahradí tradiční výrobce hromadných automobilů, jako jsou General Motors, Ford, Honda a Volkswagen, s náskokem v oblasti nových technologií. Mezi další předpovědi patří:

Rodiny budou vlastnit méně aut, protože jediné auto může posloužit řadě členů postupně a současně bez čekání na řidiče. Například auto bez řidiče by se mohlo vrátit do své domovské základny poté, co doručí pracovníka do kanceláře, a být k dispozici k přepravě dalších členů rodiny během dne před návratem a vyzvednout dojíždějícího později večer.
Zvýší se sdílená mobilita, kde lidé používají automobily, aniž by je vlastnili.

Prvky významné změny

Významná zlepšení sníží negativní dopad automobilů v budoucnosti. Patří sem následující aspekty a prvky.

Design

První automobily připomínaly koňské povozy, které vyměňovaly, jednoduché krabice na kolech. Počáteční výrobci měli málo znalostí o aerodynamice - odporu objektů pohybujících se vzduchem nebo „tažení“. Přetažení se zvyšuje úměrně rychlosti. Tvar vozu, zejména přední část, přímo ovlivňuje spotřebovanou energii při pohybu vozidla vpřed.

Dalším účinkem zvýšené rychlosti je další zdvih - tendence karoserie stoupat z povrchu vozovky - ze vzduchu proudícího pod vozem, což snižuje tah a stabilitu během zatáček. Použití aerodynamických tunelů vedlo konstruktéry automobilového designu ke snížení ostrých hran a zlepšení zefektivnění, čímž se snížila spotřeba vzduchu, zdvih a spotřeba energie.

V důsledku toho se značky a modely zdají podobné, protože každý výrobce rychle přijme jakoukoli výhodu, kterou získá soupeř. Budoucí auta budou pravděpodobně kratší s více zatáčkami při zachování nebo zvětšení vnitřního prostoru pro cestující.

Materiály

Hmotnost automobilu přímo ovlivňuje spotřebu paliva během provozu. University of Washington uvádí, že rozšířené použití konstrukce unibody, lehkých materiálů a menších motorů snížilo průměrnou hmotnost automobilu v letech 1975 až 2009 o 1 700 liber. Avšak velká část této výhody byla kompenzována zvýšením velikosti vozidla a vyšší funkčností.

Trvalý federální tlak ke zvýšení spotřeby paliva povede k většímu použití lehké oceli, hliníku, kompozitních materiálů a plastů, aby se snížila hmotnost a zvýšila se odolnost vůči nárazu. Tělo Tesla Roadster je například vyrobeno z lehkého kompozitu z uhlíkových vláken / epoxidu, který je stejně silný jako ocel a váží o 30% méně. S poklesem výrobních nákladů na materiál se více výrobců obrátí na nové revoluční kompozitní materiály pro svá vozidla.

Mechanická účinnost

Čtyřtaktní motor s vnitřním spalováním je po desetiletí primárním zdrojem energie pro automobily. V průběhu let technologický pokrok, jako jsou dvojité vačkové ventily se čtyřmi ventily s variabilním časováním ventilů, nucené nasávání vzduchu, vstřikování paliva, počítačově upravené vstřikování paliva a variabilní časování ventilů, zvýšily účinnost a výkon motoru.

Rozsáhlé použití řídicí jednotky motoru - palubního počítače, který reguluje časování zážehu, směs vzduchu a paliva a volnoběžné otáčky - vytváří vyšší spotřebu paliva a konstantní diagnostiku motoru. Převody jsou efektivnější a vyvíjejí se od ručního řazení tří rychlostních stupňů vpřed a vzad, k automatickému řazení šesti až osmi rychlostních stupňů a vzad. Vylepšená hydraulika umožňuje bez námahy posilovač řízení, zatímco protiblokovací brzdy drasticky zkrátily dobu zastavení a prostor.

Od roku 2015 se hybridy - kombinace benzínového a elektrického motoru - v některých částech Spojených států nestaly populárními. Podle Experian Automotive (prostřednictvím Adama Goldfeina) byl v Kalifornii prodán jeden ze čtyř hybridů, což je částka větší než dalších pět států (Florida, Texas, New York, Virginie a Washington) dohromady.

Ačkoli většina z hlavních výrobců automobilů v současné době nabízí hybridní model, modely Prius od Toyota dominovaly na trhu s přibližně 5 miliony celkových prodejů od roku 2000, podle 24/7 Wall St.. Od roku 2000 se roční prodej aut v USA od roku 2000 pohyboval na nízkých 10,4 milionu (rok 2009) na 17,4 milionu (rok 2000), hybridy představovaly od roku 2000 méně než 3% celkového prodeje a podle zpráv Green Car Reports v současné době průměrně činí 3% celkového ročního prodeje.

Mnoho pozorovatelů věří, že kombinace následujících omezila doposud prodej hybridů:

Vysoké spotřebitelské ceny ve srovnání s tradičními modely motorů (5 000 USD nebo více za srovnatelné auto)
Méně nezávislých servisních zařízení schopných údržby nebo opravy hybridů nebo elektrických automobilů, vyžadujících údržbu vozu prodejním prodejcem
Nedostatek obeznámení spotřebitele s novou technologií
Zvýšená spotřeba paliva u plynových motorů
Automobilová kultura, která idealizuje koňskou sílu a rychlost na dálnici

Zatímco čistě elektrická vozidla poháněná palivovými články (nikoli hybridy) zachytila fantazii veřejnosti, vylepšení palivových článků nepostupovala tak rychle, jak se předpokládalo. Průměrný elektrický vůz má jízdní limit 150 mil a dobití vyžaduje 20 až 30 minut.

Naproti tomu Ford Focus v roce 2015 se čtyřválcovým motorem s flexibilním palivem (směs benzínu nebo benzínu a ethanolu) a 12,4 galonovou nádrží dokáže dojet více než 360 mil bez doplňování paliva. Zatímco elektrické automobily mohou v budoucnu nahradit tradiční zdroje energie, nejpravděpodobnějším výsledkem je zvýšená popularita hybridního motoru, logický přechod mezi plynovým a elektrickým motorem.

Paliva

Po většinu své existence se automobil spoléhal na benzín - rafinovaný ropný produkt - pro své palivo. Historicky byl přidán tetraetylový olovo, aby poskytoval větší odolnost proti samovznícení, což jsou řidiči stavu označovaní jako „klepání“ při vypnutí zapalování. Od 70. let minulého století nahradil olovo ethanol - obnovitelné palivo ve směsi s benzínem - kombinace někdy nazývaná „flex fuel“.

Mezi další paliva patří:

Stlačený zemní plyn. Některá vozidla, zejména velká nákladní vozidla a autobusy, jsou navržena pro provoz se stlačeným zemním plynem, fosilním palivem, které spaluje čistěji než ropu a produkuje méně znečišťujících látek. Zastáncové takový jako olejář T. Boone Pickens obhajoval CNG jako lepší environmentální a levnější alternativa k benzínu. Infrastruktura, která poskytuje CNG jako životaschopnou alternativu k národu automobilů, však neexistuje, což omezuje její přitažlivost pro motoristy.
Elektřina. Elektrická a hybridní vozidla jsou stále běžnější, přičemž spotřeba paliva je přibližně o 33% vyšší než u benzínového motoru. Zatímco vozidla poháněná bateriemi mohou být dobíjena doma nebo na veřejných nabíjecích stanicích, dosah vozidel s elektrickým pohonem je podstatně menší než u vozidel poháněných benzínem s úložnou kapacitou 12 nebo více galonů. Zlepšení v technologii baterií bylo pomalejší, než se původně předpokládalo, a vozidla s elektrickým pohonem zůstávají dražší než alternativa s benzínovým pohonem. Elektrické automobily však budou i nadále shromažďovat větší podíl na trhu, protože se snižují výrobní náklady a jejich environmentální výhody se stávají více zřejmými. Hybridní modely, které využívají benzínový motor k dobíjení baterií nebo napájení elektrického motoru, mohou být poháněny dále než vozidla poháněná benzinem a zároveň si zachovávají výhodu úspory paliva..
Vodík. Někteří vědci a výrobci automobilů obhajují vodík jako palivo budoucnosti, především kvůli jeho přínosům pro životní prostředí. V roce 2014 společnost Hyundai začala pronajímat první vozidlo s vodíkovým pohonem ve Spojených státech, zatímco Toyota oznámila plány na prodej svého prvního vozu s vodíkovým pohonem v roce 2015. Většina z hlavních výrobců má ve vývoji automobily na vodík. Infrastruktura pro palivo nezbytná pro podporu vodíku jako primárního paliva však dosud neexistuje.

Je nepravděpodobné, že by jakékoli jedno alternativní palivo vytlačilo benzín jako primární palivo automobilu před rokem 2025. Elektrické automobily a hybridní vozidla budou i nadále shromažďovat významný podíl na trhu se zvyšující se vzdáleností za elektrický náboj. Světová cena ropy také výrazně ovlivní případnou velkoobchodní přeměnu na alternativní palivo. Pokud ceny pokračují na úrovni 4,00 $ za galon nebo vyšší, bude urychlen přechod na alternativní paliva.

komunikace

Elektronická komunikace mezi automobilem a prostředím, ve kterém působí, prošla nejdramatičtějšími změnami. Globální systémy určování polohy (GPS) jsou k dispozici ve většině nových automobilů, i když jako mnoho doplňkových položek. Jakmile se tyto systémy stanou standardem pro všechna nová auta, bude stále dostupnější sledování vozidel v reálném čase a také monitorování motorů mimo pracoviště. Systém GPS je nezbytný pro vozidla bez řidiče.

Komunikace mezi vozidly (V2V) a komunikace mezi vozidly a infrastrukturou (V2I) se stanou samozřejmými, takže automobily si budou kromě měnících se podmínek na silnici automaticky uvědomovat polohu a pohyb jiných vozidel. Interaktivní dopravní značky a dopravní signály zajistí automatickou a stálou komunikaci s vozidly, která umožní korekci kurzu a rychlosti bez zásahu řidiče. Po zavedení těchto prvků - již technicky dostupných - se vůz bez řidiče stane skutečností.

Silnice a dálnice

V nadcházejících desetiletích USA znovu vybudují svou stárnoucí infrastrukturu a začlení novou technologii komunikace. Omezené pruhy pro velké nákladní automobily jsou dnes na dálnicích běžné. Četba na mezistátních dálnicích - jednotlivá auta propojená elektronicky a společně cestující jako celek - se stane běžnou, jakmile země přestaví své dálnice, aby vyhovovala komunikačním schopnostem.

Důvody pro omezení rychlosti historicky byly následující:

Bezpečnost řidiče. Jízda při nižších rychlostech umožňuje řidičům více času v případě potřeby seřídit a snižuje nárazové síly. Dálniční nehody se drasticky sníží, protože počítače nahradí řidiče člověka, přičemž první z nich se okamžitě přizpůsobuje změnám podmínek na silnici a provozu. Čtenáři by si měli uvědomit, že dálnice v západním Německu nemá žádné horní rychlostní limity a již několik let zažívá dopravní úmrtnost hluboko pod mezistátním dálničním systémem USA..
Úspora paliva. V roce 1974 federální vláda zavedla zákonem o nouzové dálniční energetické ochraně v roce 1974 rychlostní limit 55 mil za hodinu, aby se snížila spotřeba benzínu. V roce 1987 byly limity zvýšeny na 65 km / h a zrušeny v roce 1995. Existuje jen málo důkazů, že nižší rychlostní limity vedly k významným úsporám paliva na vnitrostátní úrovni..

Protože se vyměňuje dálniční infrastruktura a úměrně se zvyšuje počet robotických automobilů, na státní úrovni zmizí maximální rychlostní limity.

Bezpečnost

Bezpečnost řidičů a cestujících se v posledních letech dramaticky zvýšila díky lepší konstrukci vozidla a použití automaticky se vyvíjejících airbagů. Automatické dálkové ovládání světel je v současné době u mnoha automobilů standardní a funkce nočního vidění s automatickou detekcí chodců u luxusních modelů mohou být do roku 2025 standardní. Radarové a vícesměrové kamery namontované vzadu se již objevují v luxusu modely automobilů a v budoucích letech se pravděpodobně stanou standardem.

Automatické systémy nouzového řízení kombinující brzdění a vyhýbavé řízení v budoucnosti sníží nebo zamezí nebezpečným kolizím. Nissan Motor Corporation patří mezi společnosti vyvíjející zařízení, která detekují neschopnost řidiče bezpečně provozovat vozidlo - senzory detekující alkohol, kamery pro sledování výrazů obličeje nebo software pro rozpoznávání nepravidelného řízení - pro případné použití.

Závěrečné slovo

Automobily budoucnosti se budou od dneška lišit stejně jako první automobily odlišné od koně a kočárku. Auta bez řidiče budou podstatně energeticky účinnější, bezpečnější, méně škodlivá pro životní prostředí a hospodárnější provoz než jakýkoli druh dopravy podle lidských zkušeností..

Přechod do budoucnosti aut nebude rychlý a bude trvat nejméně tucet nebo více let, než nahradí stávající vozový park automobilů v zemi. Přestavba národních dálnic a silnic tak, aby vyhovovaly nové technologii, bude pravděpodobně trvat ještě déle, protože vůdci národů zápasí s konfliktními národními prioritami. Tempo technologického zlepšování se bude i nadále zvyšovat, ale výhody těchto vylepšení pravděpodobně nebudou plně realizovány až do roku 2050 nebo později.

Jaké máte předpovědi ohledně budoucnosti automobilů?