Budućnost automobila i automobila - hibridni, električni i vozački automobili

Automobili, sve dostupniji svima, zamaglili su razlike u društvenim klasama, proširili tržišta i potaknuli ekonomiju. Industrija izravno zapošljava više od 2,6 milijuna ljudi, a prema Auto Allianceu čini 3% do 3,5% nacionalnog bruto domaćeg proizvoda (BDP).

Američka ljubavna veza s automobilima vidljiva je u broju u vlasništvu. Prema podacima Zavoda za prometnu statistiku, u Sjedinjenim Državama je 2012. bilo više od 250 milijuna registriranih vozila, odnosno po jedno za svakog Amerikanca starijeg od 18 godina. Prosječno kućanstvo posjeduje 1,75 vozila. Te su godine vozači prešli više od 2,8 milijardi milja preko 4,5 milijuna milja cesta i autocesta i 605.471 mostova u zemlji..

Potrošači mogu birati između mnoštva proizvođača automobila, a svi oni proizvode različite marke, modele i stilove karoserije. Vozila se zatim mogu dodatno prilagoditi prema boji, vrsti motora, mjenjaču, dizajnu unutrašnjosti i vrsti kotača. Pored toga, postoje tisuće auto servisa, mehanizacija visokih performansi i trgovina karoserija koje su spremne ispuniti snove bilo kojeg vlasnika automobila.

Negativni utjecaj automobila na moderni život

Automobil je sa svim svojim doprinosima modernom životu također napravio značajne negativne posljedice za pojedince i društvo u cjelini:

Trošak. Kupovina i rad automobila u tijeku jedan je od najvećih troškova koje tipična osoba pravi u životu. Automobili čine otprilike jednu šestinu obiteljskog proračuna, više od hrane ili zdravstvene zaštite i osiguranja zajedno, prema Zavodu za statistiku rada. BLS izvještava da je u 2010. prosječni osobni automobil u Sjedinjenim Državama imao 11,4 godine i da je prešao 11,318 milja, dok je na gorivo i naftu palio 2132 dolara. Nadalje, vozači su u prosjeku potrošili 787 dolara na popravke i održavanje.
Smrti i ozljede. Prema uredu za popis stanovništva u Sjedinjenim Državama, od 1990. godine godišnje se dogodi više od 10 milijuna nesreća u kojima su sudjelovali automobili, što uzrokuje više od 30 000 smrti godišnje. Iako se stopa smanjuje svake godine - odražavajući poboljšanja dizajna i nove tehnologije, Nacionalna uprava za sigurnost prometovanja na cestama procjenjuje da je trošak nesreća u 2010. godini iznosio 871 milijardu dolara.
Urban Sprawl. Stanovništvo SAD-a udvostručilo se sa 76 milijuna ljudi 1900. na 281 milijuna u 2000. Međutim, prema studiji popisa iz Sjedinjenih Država iz 2002. godine, broj ljudi koji žive u metropolitanskom području znatno se smanjio od 1950. Sredinom stoljeća više više od 7.000 ljudi zauzimalo je četvornu milju površine zemlje; u 2000. bilo ih je manje od 3.000 po kvadratnoj milji. To širenje smanjuje učinkovitost masovnog tranzita i povećava pritisak za izgradnju opsežnije cestovne i autoceste.
kongestija. Prema studiji mobilnosti iz Teksasa iz A&M iz 2012. godine, prosječni automobilski prijevoznik provodi više od 50 sati tjedno sjedeći u svom automobilu zaglavljenom u prometu. U gradovima poput Los Angelesa, Bostona i New Yorka zagušenje je više od 60 sati godišnje, zbog čega Amerikanci putuju kumulativnih 5,5 milijardi sati više nego što je potrebno i nabave dodatnih 2,9 milijardi galona goriva.
zagađenje. Dok atmosfersko zagađenje prethodi automobilu, većina znanstvenika slaže se da su naši osobni automobili glavni uzrok globalnog zagrijavanja. Prema Uniji zabrinutih znanstvenika, automobili i kamioni čine gotovo petinu svih američkih emisija - oko 24 kilograma ugljičnog dioksida i drugih plinova globalnog zagrijavanja za svaki litar plina spaljenog.

Budućnost automobila

Iako su se automobili znatno promijenili od njihova uvođenja, tempo poboljšanja automobila raste - posebno vezan za napredak u borbi protiv njihovih negativnih utjecaja. Neki futuristi predviđaju pojavu autonomnih automobila - automobila koji se voze - u sljedećem desetljeću.

ExtremeTech izvještava da je Mercedes-Benz predstavio svoj automobil bez vozača na sajmu potrošačke elektronike 2015., luksuzno vozilo F-105, koje se isporučuje s prednjim sjedalima koja se okreću, tako da vozač i suvozač na suvozaču mogu sjediti licem u lice leđima. -seda putnike. U međuvremenu, BMW je pokazao svoj i3 EV da se samostalno parkira i može pretraživati parkirnu garažu za otvorene prostore.

Prema CNBC-u, neki analitičari predviđaju da će novi proizvođači poput Googlea i Applea zamijeniti tradicionalne masovne proizvođače automobila poput General Motorsa, Forda, Honde i Volkswagena, koji će započeti s novom tehnologijom. Ostala predviđanja uključuju sljedeće:

Manje automobila bit će u vlasništvu obitelji jer jedan automobil može opsluživati razne članove uzastopno i istovremeno bez čekanja vozača. Na primjer, automobil bez vozača mogao bi se vratiti u svoju matičnu bazu nakon što dopremi radnika u ured i biti dostupan za prijevoz ostalih članova obitelji tijekom dana prije povratka i preuzeti večernji autobus kasnije.
Povećat će se zajednička mobilnost tamo gdje ljudi koriste automobile bez posjedovanja.

Elementi značajne promjene

Značajna poboljšanja umanjit će negativni utjecaj automobila u budućnosti. Uključuju sljedeće aspekte i elemente.

Oblikovati

Prvi automobili nalikovali su napregnute kočije koje su zamijenili, jednostavne kutije na točkovima. Rani proizvođači imali su malo znanja o aerodinamici - otporu objekata koji se kreću kroz zrak ili "vučenju". Vuča se proporcionalno povećava brzinom. Oblik automobila, posebno prednji dio, izravno utječe na potrošenu energiju dok se vozilo kreće naprijed.

Još jedan učinak povećane brzine je dodatno podizanje - tendencija karoserije automobila da se uzdiže s ceste - zbog strujanja zraka ispod automobila, smanjujući vuču i stabilnost tijekom skretanja. Upotreba vjetroelektrana usmjerila je inženjere automobilskog dizajna da smanje oštre rubove i poboljšaju strujanje, smanjujući na taj način povlačenje, podizanje i potrošnju energije.

Kao posljedica toga, izgledaju i modeli izgledaju slično jer svaki proizvođač brzo usvaja sve prednosti koje dobije suparnik. Budući automobili vjerojatno će biti kraći s više zavoja uz zadržavanje ili povećanje unutarnjeg prostora za putnike.

materijali

Težina automobila izravno utječe na potrošnju goriva korištenog tijekom rada. Sveučilište u Washingtonu izvijestilo je da je široka upotreba unibody konstrukcije, laganih materijala i manjih motora smanjila prosječnu težinu automobila za 1700 kilograma u razdoblju od 1975. do 2009. Međutim, veći dio prednosti nadoknađen je povećanjem veličine vozila i dodatnom funkcionalnošću.

Nastavak saveznog pritiska za povećanjem uštede goriva rezultirat će većom uporabom laganih čelika, aluminija, kompozitnih materijala i plastike za smanjenje težine i poboljšanje propusnosti. Na primjer, Tesla Roadster tijelo je izrađeno od laganog kompozita ugljičnih vlakana / epoksida koji je čvrst kao čelik i teži 30% manje. Kako se troškovi proizvodnje smanjuju, sve će se više proizvođača okrenuti revolucionarnim novim kompozitnim materijalima za svoja vozila.

Mehanička učinkovitost

Četvorotaktni motor s unutarnjim izgaranjem desetljećima je bio glavni izvor energije za automobile. Tijekom godina, tehnološki napredak kao što su dvostruka nadzemna brega s četiri ventila s promjenjivim vremenom ventila, prisilna indukcija zraka, ubrizgavanje goriva, računalno prilagođeno ubrizgavanje goriva i promjenjivo vrijeme ventila povećali su učinkovitost i snagu motora.

Raširena upotreba upravljačke jedinice motora - putnog računala koje regulira vrijeme paljenja, mješavinu zraka / goriva i praznog hoda - stvara veću potrošnju goriva i stalnu dijagnozu motora. Mjenjači su učinkovitiji, razvijajući se od ručnog mijenjanja tri stupnja prijenosa i vožnje unazad, do automatskog mijenjanja od šest do osam stupnjeva prijenosa i vožnje unazad. Poboljšana hidraulika omogućuje upravljanje bez napora, dok kočnice protiv blokiranja drastično su smanjile vrijeme i prostor zaustavljanja.

Od 2015. hibridi - kombinacija benzinskog motora i elektromotora - nisu postali popularni u dijelovima Sjedinjenih Država. Prema podacima Experian Automotive (putem Adama Goldfeina), jedan od četiri hibrida prodan je u Kaliforniji, što je količina veća od sljedećih pet država (Florida, Texas, New York, Virginia, Washington).

Iako većina glavnih proizvođača automobila trenutno nudi hibridni model, Toyotini modeli Prius dominirali su na tržištu sa oko 5 milijuna ukupne prodaje od 2000. godine, prema 24/7 Wall St., S obzirom da je američka godišnja prodaja automobila od 2000. godine niska kao Od 10,4 milijuna (godina 2009.) do 17,4 milijuna (godina 2000.), hibridi su predstavljali manje od 3% ukupne prodaje od 2000. godine i prema Green Car Reports prosječno čine oko 3% ukupne godišnje prodaje.

Mnogi promatrači vjeruju da je kombinacija sljedećeg do sada ograničila prodaju hibrida:

Visoke potrošačke cijene u odnosu na tradicionalne modele motora (5000 USD ili više za usporedivi automobil)
Manje neovisnih servisnih objekata koji su u stanju servisirati ili popravljati hibride ili električne automobile, a za to je potrebno automobil da održava prodavač
Manjak potrošača s novom tehnologijom
Povećana ekonomičnost goriva kod plinskih motora
Automobilska kultura koja idealizira konjske snage i brzinu autoceste

Iako su isključivo električna vozila koja pokreću gorivne ćelije (a ne hibridi) osvojila publiku, poboljšanja gorivnih ćelija nisu napredovala onako brzo kako se predviđa. Prosječni električni automobil ima ograničenje vožnje od 150 milja i potrebno mu je 20 do 30 minuta za ponovno punjenje.

Suprotno tome, Ford Focus iz 2015. godine s četverocilindričnim motorom sa fleksibilnim gorivom (mješavine benzina ili benzina i etanola) i spremnikom od 12,4 litra može prijeći više od 360 milja bez dolijevanja goriva. Iako će električni automobili u budućnosti zamijeniti tradicionalne izvore energije, najvjerojatniji ishod je povećana popularnost hibridnog motora, logični prijelaz između plinskog i električnog motora.

goriva

Automobil se većinu svog postojanja oslanjao na benzin - rafinirani naftni proizvod - za svoje gorivo. Povijesno je dodan tetraetilni olovo radi pružanja veće otpornosti na samozapaljenje, stanje koje se kod pokretača naziva "kucanje" kad je paljenje isključeno. Od 1970-ih, etanol - obnovljivo gorivo pomiješano s benzinom - zamijenio je olovo, kombinacija koja se ponekad naziva „fleksibilno gorivo“.

Ostala goriva uključuju sljedeće:

Komprimirani prirodni plin. Neka vozila, posebno veliki kamioni i autobusi, dizajnirana su za rad sa komprimiranim prirodnim plinom, fosilnim gorivom koje sagorijeva čistije od nafte i stvara manje zagađivača. Zagovornici poput nafte T. Boone Pickens zagovarali su CNG kao bolju ekološku i jeftiniju alternativu benzinu. Međutim, infrastruktura za pružanje CNG-a kao održive alternative naciji automobila ne postoji, čime je njegova privlačnost ograničena na automobiliste.
elektricitet. Električna i hibridna vozila sve su češća i potrošnja goriva je otprilike 33% veća od benzinskog motora. Iako se automobili na baterije mogu puniti kod kuće ili na javnim postajama za punjenje, raspon vozila koji su samo na električni pogon znatno je manji od automobila na benzinski pogon, kapaciteta za spremanje 12 ili više litara. Poboljšanja u tehnologiji baterija bila su sporija nego što se prvotno predviđalo, a vozila na električni pogon ostaju skuplja od alternativne na benzinski pogon. Ipak, električni automobili nastavit će prikupljati veći udio na tržištu jer se smanjuju proizvodni troškovi i njihove prednosti za okoliš postaju očiglednije. Hibridni modeli koji se oslanjaju na benzinski motor za punjenje baterija ili napajanje električnog motora mogu se voziti i dalje od vozila na benzinski pogon i zadržati prednost u uštedi goriva.
Vodik. Neki znanstvenici i proizvođači automobila zagovaraju vodik kao gorivo budućnosti, prije svega zbog koristi u okolišu. U 2014. Hyundai je počeo iznajmljivati prvo vozilo na vodik u Sjedinjenim Državama, dok je Toyota objavila kako planira prodati svoj prvi automobil na vodonik u 2015. Većina velikih proizvođača automobila u pogonu je na vodik u razvoju. Međutim, pogonska infrastruktura potrebna za potporu vodika kao primarnog goriva još ne postoji.

Malo je vjerojatno da će bilo koje pojedinačno alternativno gorivo istisnuti benzin kao glavno gorivo za automobil prije 2025. Električni automobili i hibridna vozila nastavit će prikupljati značajan tržišni udio s povećanjem udaljenosti po električnom naboju. Svjetska cijena nafte također će uvelike utjecati na eventualnu veleprodajnu pretvorbu u alternativno gorivo. Ako se cijene nastave s 4,00 USD po galoni ili više, pokrenut će se prelazak na alternativna goriva.

komunikacije

Elektronska komunikacija između automobila i okoliša u kojem djeluje, doživjela je najdramatičnije promjene. Globalni sustavi za pozicioniranje (GPS) dostupni su u većini novih automobila, premda su mnogi dodaci. Kako ovi sustavi postaju standard za sve nove automobile, postat će sve dostupnije praćenje vozila u stvarnom vremenu, kao i nadgledanje motora izvan terena. GPS sustav je ključan za vozila bez vozača.

Komunikacija između vozila i vozila (V2V) i vozila do infrastrukture (V2I) postat će uobičajena, tako da će automobili automatski biti svjesni položaja i kretanja ostalih vozila, uz promjenu prometnih uvjeta. Interaktivni prometni znakovi i prometni znakovi osigurat će automatsku i stalnu komunikaciju vozilima omogućujući ispravljanje smjera kretanja i brzine bez intervencije vozača. Kad se ovi elementi - koji su već tehnički dostupni - postave na svoje mjesto, automobil bez vozača postat će stvarnost.

Ceste i autoceste

U narednim desetljećima, SAD će obnoviti svoju staru infrastrukturu i uključiti novu tehnologiju komunikacija. Ograničene trake za velike kamione danas su česte na autocestama. Vodenje na međudržavnim autocestama - pojedinačni automobili elektronički povezani zajedno i putuju zajedno kao cjelina - postat će uobičajena pojava dok zemlja obnavlja autoceste kako bi se prilagodila komunikacijskim mogućnostima.

Povijesno su obrazloženje za ograničenja brzine:

Sigurnost vozača. Vožnja nižim brzinama omogućava vozačima više vremena za prilagodbu ako je potrebno i smanjuje sile udara. Nesreće na autocesti drastično će se smanjiti jer računala zamjenjuju ljudske vozače, pri čemu će se prva prilagoditi kako se mijenjaju prometni i prometni uvjeti. Čitatelji trebaju napomenuti da Autobahn u zapadnoj Njemačkoj nema gornje ograničenja brzine i već godinama bilježi stopu smrtnosti u prometu daleko ispod američkog međudržavnog autocesta.
Ekonomija goriva. Ograničenje brzine na 55 milja na sat Savezna vlada 1974. godine uvela je Zakonom o očuvanju energije od autoceste radi smanjenja potrošnje benzina. Ograničenja su podignuta na 65 mph 1987. godine i ukinuta 1995. Malo je dokaza da su niže ograničenja brzine rezultirale značajnim nacionalnim uštedama goriva.

Kako se zamjenjuje infrastruktura autocesta i proporcionalno povećava broj robot automobila, ograničenja maksimalne brzine nestat će na državnoj razini.

sigurnosni

U posljednjih nekoliko godina sigurnost vozača i putnika dramatično je povećana boljim dizajnom vozila i upotrebom automatski aktivirajućih zračnih jastuka. Automatsko upravljanje svjetlima dugog svjetla trenutno je standardno na mnogim automobilima, a mogućnosti noćnog vida s automatskim otkrivanjem pješaka na luksuznim modelima mogu biti standardne do 2025. Stražnji radar i višesmjerne višesmjerne kamere već se pojavljuju u luksuzu modela automobila, a vjerojatno će postati standard u narednim godinama.

Automatski sustavi upravljanja u nuždi, koji kombiniraju kočenje i izbjegavanje upravljanja, umanjit će ili izbjeći opasne sudare u budućnosti. Nissan Motor Corporation spada među tvrtke koje razvijaju uređaje za otkrivanje vozačeve nesposobnosti za sigurno upravljanje vozilom - senzori koji otkrivaju alkohol, kamere za nadziranje izraza lica ili softver za prepoznavanje pogrešnih vožnji - za eventualnu upotrebu.

Završna riječ

Automobili budućnosti bit će isto toliko različiti od današnjih koliko su se prvi automobili razlikovali od konja i bubica. Automobili bez vozača bit će značajno energetski učinkovitiji, sigurniji, manje štetni za okoliš i ekonomičniji za rad od bilo kojeg načina prijevoza u ljudskom iskustvu.

Prelazak u budućnost automobila neće biti brz, trebati će barem desetak ili više godina da zamijene postojeću flotu automobila u zemlji. Obnova nacionalnih autocesta i puteva kako bi se prilagodila novoj tehnologiji vjerojatno će trajati još duže dok se nacionalni vođe bore s sukobljivim nacionalnim prioritetima. Tempo tehnološkog poboljšanja nastavit će se povećavati, no koristi od tih poboljšanja vjerojatno se neće u potpunosti ostvariti do 2050. ili kasnije.

Kakva su vam predviđanja o budućnosti automobila?