Швидше за все, ви асоціюєте батарейки формату AA з пультами дистанційного керування, настінним годинником або іграшками, що збирають пил під вашим журнальним столиком. Вони повсюдні. Крихітні. Очевидні. Усередині цього цинкового корпусу протікає хімічна реакція, що генерує електрони. Від негативного полюса до позитивного. Струм тече. Все просто.
Електрика змінює те, як ми пересуваємось. Електричні автомобілі існують із XIX століття. Наразі гібриди та повністю електромобілі домінують у новинах. Автовиробники вкладають мільярди у технології акумуляторів. Але є нюанс. Батареї у цих автомобілях величезні. Важкі. Дорога. Батарея гібриду може видавати 300 вольт. Цього достатньо, щоб рухати автомобіль міськими вулицями на чистій електричній енергії.
Так ось питання, яке звучить як жарт, поки ви не подивіться специфікації: Чи можна керувати справжнім автомобілем, в якому можна сидіти і кермувати, використовуючи лише звичайні побутові батареї AA?
Коротка відповідь: так. Можна.
Розгорнута відповідь: чому це ніхто не користується як щоденною поїздкою на роботу.
Один осередок AA видає 1,5 вольта. Ось і все. Щоб відповідати 300 вольтам гібридної батареї, вам знадобиться 200 осередків, з’єднаних послідовно, щоб досягти базового рівня. Але напруга – це лише половина справи. Вам потрібний струм. Вам потрібна ємність. Вам доведеться постійно замінювати ці крихітні елементи. Це непрактично. Це неефективно. Це логістичний жах.
Але непрактично не означає неможливо. А інженери ненавидять слово “неможливо”.
Група в Японії не просто побудувала карток із батарейок Duracell. Вони створили машину, яка справді досягла швидкості на шосе. 75 миль на годину. Це 120,7 кілометри на годину. На батареях AA.
Швидкісний виклик Panasonic Oxyride
То не був шкільний проект. Це була серйозна інженерна вправа щодо щільності енергії та потужності. Команда використовувала технологію Panasonic Oxyride, особливий тип лужних батарей, розроблений для більш високої продуктивності, порівняно зі стандартними брендовими елементами. Батареї Oxyride використовують оксид заліза замість діоксиду марганцю на катоді, що дозволяє досягти більш високої густини енергії та кращих показників розряду при високому навантаженні.
Чому це має значення?
Стандартні лужні елементи втрачають напругу за високого струму. Вони нагріваються. Вони швидко розряджаються. Осередки Oxyride довше зберігають напругу, коли від них потрібна висока потужність. Саме це відрізняє автомобіль, який заводиться і глухне через 200 метрів, від того, що розганяється до 75 миль/год.
Завдання полягало у масштабуванні. Не можна просто з’єднати 200 батарейок і на цьому закінчити. Вам потрібна система керування. Вам потрібна терморегуляція. Вам потрібен двигун, здатний витримувати крутний момент джерела з низькою напругою та високим струмом.
В результаті транспортний засіб, що вийшов, спростував поширене припущення про те, що побутові батареї занадто слабкі для автомобільних застосувань. Воно довело, що при правильній хімії та правильному інженерному підході навіть найпростіше джерело енергії можна довести до екстремальних меж.
Так що, чи побачите ви автомобілі на батарейках AA у своєму гаражі наступного року? Мабуть, ні. Сам собою ваговий штраф знищив би запас ходу. Вартість заміни сотень осередків після кожного циклу заряджання абсурдна. Але концепт доведено. Фізика працює. Електрони течуть. І іноді найбезглуздіші обмеження призводять до найцікавіших інженерних рішень.
Питання вже не в практичній застосовності. Питання в тому, що відбувається, коли ви перестаєте запитувати, чи це можливо, і починаєте запитувати, наскільки далеко можна просунути межі.
Як Panasonic побив рекорд швидкості на землі з живленням від батарейок
Перехід від авіації до наземної швидкості був логічним, хоч і злегка зухвалим кроком для Panasonic. У 2006 році цей гігант електроніки вже став заголовком новин, об’єднавши зусилля з Токійським інститутом науки і технологій для створення літака, що працює від 160 батарейок типу AA. Це був чудовий подвиг легкої інженерії. Однак, коли вони спробували занести досягнення до Книги рекордів Гіннесса, уперлися у стіну. У книзі не було категорії для «пілотованих літаків із батарейним живленням».
У книзі рекордів виявився пролом, і Panasonic побачив можливість. До 2007 року ціль змінилася. Завдання більше не стосувалося неба. Вона торкалася асфальту. А саме — рекорд швидкості на землі з живленням від гальванічних елементів (батарейок).
Цей проект, який одержав назву Panasonic Oxyride Speed Challenge, був не лише про швидкість. Це було про напругу. Команда зробила ставку на фірмові батареї Panasonic Oxyride. Це були звичайні лужні елементи. Вони видавали 1,7 вольта порівняно із стандартними 1,5 вольта. Цей додатковий імпульс мав значення, коли потрібно було переміщувати масу, використовуючи лише хімічну енергію.
Створення кулі на колесах
Транспортний засіб, що вийшов, не мав нічого спільного з седанами, що заповнюють смуги ранкових пробок. Створений інженерами Panasonic та студентами Осакського університету прикладних наук цей пристрій більше нагадував сап-кар, ніж автомобіль. Воно розташовувалося всього за 1 фут 10 дюймах (56 сантиметрів) від землі. Низько. Агресивно. Аеродинамічно.
Вага була ворогом. Щоби боротися з ним, команда прибрала все несуттєве. Кузов являв собою оболонку із пластику та вуглецевого волокна. Результат? Загальна маса становила лише 83 фунти (38 кілограмів).
Щоб оцінити конструкцію, необхідно подати джерело живлення. Автомобіль використав 192 батареї типу AA. Це майже 200 тих же елементів, які ви знайдете в настінному годиннику або пульті від телевізора. Упаковка такої високої густини енергії в пакет, досить маленький, щоб поміститися за спиною водія, вимагала прецизійної інженерії. Батарейний блок було встановлено прямо за пілотом, Такасі Судзу.
Судзу не сидів вертикально. Він лежав на спині, сховавшись усередині фюзеляжу з вуглецевого волокна. Перед кожним заїздом екіпаж запечатував кузов над ним. Це був кокпіт на одну людину. Герметична труба для одного.
Розгін до 75,8 миль/год на лужних батареях
Отже, що відбувається, коли ви прикріплюєте 192 батареї AA до 38-кілограмової кулі з вуглецевого волокна? Ви отримуєте рекорд Книги Гіннесса.
Команді потрібно було досягти швидкості 65 миль на годину (104,6 кілометра на годину), щоб здобути право на спробу встановлення рекорду. Вони не просто виконали цей показник. Вони розбили його.
Середня швидкість за заїзд склала 65,5 миль на годину (105,95 кілометри на годину). Але чи максимальна швидкість? 75,8 миль на годину (122 кілометри на годину).
Звичайно, було застереження. Фізика не дозволяє дурити вічно. Ці крихітні батареї вичерпали свій заряд лише за три чверті милі (1,2 кілометра). Заїзд був коротким. Жорстким. Ефективним. Але цього було достатньо. У серпні 2007 року Panasonic Oxyride Speed Challenge офіційно отримав титул найшвидшого автомобіля, що працює від гальванічних елементів.
Реальність водіння на батарейках AA
Легко подивитися на автомобіль, що розганяється до 75,8 миль/год на батарейках AA, та подумати про майбутнє поїздок на роботу. Не варто. Ви не їздитимете на роботу на Panasonic Oxyride. Запас ходу дуже малий. Місткість надто низька. Стандартів безпеки немає.
Але експеримент довів основний момент. Ви можете харчувати транспортний засіб від гальванічних елементів. Вам просто потрібно 192 із них. Вам потрібен транспорт, який важить менше за мотоцикл. Вам потрібний аеродинамічний профіль, що імітує торпеду. І вам потрібно прийняти той факт, що ваша “швидкість по шосе” насправді є спринтом.
Panasonic не винайшов електромобіль. Вони просто довели, що за достатньої напруги, достатньої кількості вуглецевого волокна і краплі впертості можна побити рекорди, які не мають нічого спільного з практичним транспортом. То був сплеск блиску. Рекорд. Миттєвість в історії.
Батареї зараз мертві. Автомобіль, ймовірно, знаходиться у музеї чи на складі десь у світі. Але ідея лишається. Потужність – це не тільки ват. Це про те, куди ви їх поміщаєте.
