Скорее всего, вы ассоциируете батарейки формата AA с пультами дистанционного управления, настенными часами или игрушками, собирающими пыль под вашим журнальным столиком. Они повсеместны. Крошечные. Очевидные. Внутри этого цинкового корпуса протекает химическая реакция, генерирующая электроны. От отрицательного полюса к положительному. Ток течет. Все просто.
Электричество меняет то, как мы передвигаемся. Электрические автомобили существуют с XIX века. Сейчас гибриды и полностью электромобили доминируют в новостях. Автопроизводители вкладывают миллиарды в технологии аккумуляторов. Но есть нюанс. Батареи в этих автомобилях огромны. Тяжелы. Дороги. Батарея гибрида может выдавать 300 вольт. Этого достаточно, чтобы двигать автомобиль по городским улицам на чистой электрической энергии.
Так вот вопрос, который звучит как шутка, пока вы не посмотрите спецификации: Можно ли управлять настоящим автомобилем, в котором можно сидеть и рулить, используя только обычные бытовые батарейки AA?
Краткий ответ: да. Можно.
Развернутый ответ: почему этим никто не пользуется как ежедневной поездкой на работу.
Одна ячейка AA выдает 1,5 вольта. Вот и все. Чтобы соответствовать 300 вольтам батареи гибрида, вам понадобится 200 ячеек, соединенных последовательно, чтобы достичь базового уровня. Но напряжение — это только половина дела. Вам нужен ток. Вам нужна емкость. Вам придется постоянно заменять эти крошечные элементы. Это непрактично. Это неэффективно. Это логистический кошмар.
Но непрактично не значит невозможно. А инженеры ненавидят слово «невозможно».
Группа в Японии не просто построила карт из батареек Duracell. Они создали машину, которая действительно достигла скорости на шоссе. 75 миль в час. Это 120,7 километра в час. На батарейках AA.
Скоростной вызов Panasonic Oxyride
Это не был школьный проект. Это было серьезное инженерное упражнение по плотности энергии и мощности. Команда использовала технологию Panasonic Oxyride, особый тип щелочных батарей, разработанный для более высокой производительности по сравнению со стандартными брендовыми элементами. Батареи Oxyride используют оксид железа вместо диоксида марганца на катоде, что позволяет достичь более высокой плотности энергии и лучших показателей разряда при высокой нагрузке.
Почему это имеет значение?
Стандартные щелочные элементы теряют напряжение при высоком токе. Они нагреваются. Они быстро разряжаются. Ячейки Oxyride дольше сохраняют напряжение, когда от них требуется высокая мощность. Именно это отличает автомобиль, который заводится и глохнет через 200 метров, от того, который разгоняется до 75 миль/ч.
Задача заключалась в масштабировании. Нельзя просто соединить 200 батареек и на этом закончить. Вам нужна система управления. Вам нужна терморегуляция. Вам нужен двигатель, способный выдерживать крутящий момент источника с низким напряжением и высоким током.
В результате получившееся транспортное средство опровергло распространенное предположение о том, что бытовые батареи слишком слабы для автомобильных применений. Оно доказало, что при правильной химии и правильном инженерном подходе даже самый простой источник энергии можно довести до экстремальных пределов.
Так что, увидите ли вы автомобили на батарейках AA в своем гараже в следующем году? Вероятно, нет. Сам по себе весовой штраф уничтожил бы запас хода. Стоимость замены сотен ячеек после каждого цикла зарядки абсурдна. Но концепт доказан. Физика работает. Электроны текут. И иногда самые нелепые ограничения приводят к самым интересным инженерным решениям.
Вопрос уже не в практической применимости. Вопрос в том, что происходит, когда вы перестаете спрашивать, возможно ли это, и начинаете спрашивать, насколько далеко можно продвинуть пределы.
Как Panasonic побил рекорд скорости на земле с питанием от батареек
Переход от авиации к наземной скорости был логичным, хотя и слегка дерзким шагом для Panasonic. В 2006 году этот гигант электроники уже стал заголовком новостей, объединив усилия с Токийским институтом науки и технологий для создания пилотируемого самолета, работающего от 160 батареек типа AA. Это был потрясающий подвиг легкой инженерии. Однако, когда они попытались занести достижение в Книгу рекордов Гиннесса, уперлись в стену. В книге не было категории для «пилотируемых самолетов с батарейным питанием».
В книге рекордов обнаружилась брешь, и Panasonic увидел возможность. К 2007 году цель сменилась. Задача больше не касалась неба. Она касалась асфальта. А именно — рекорда скорости на земле с питанием от гальванических элементов (батареек).
Этот проект, получивший название Panasonic Oxyride Speed Challenge, был не только о скорости. Это было о напряжении. Команда сделала ставку на фирменные батареи Panasonic Oxyride. Это были не обычные щелочные элементы. Они выдавали 1,7 вольта по сравнению со стандартными 1,5 вольта. Этот дополнительный импульс имел значение, когда нужно было перемещать массу, используя только химическую энергию.
Создание пули на колесах
Получившееся транспортное средство не имело ничего общего с седанами, заполняющими полосы утренних пробок. Созданное инженерами Panasonic и студентами Осакского университета прикладных наук, это устройство больше напоминало сап-кар, чем автомобиль. Оно располагалось всего в 1 футе 10 дюймах (56 сантиметрах) от земли. Низко. Агрессивно. Аэродинамично.
Вес был врагом. Чтобы бороться с ним, команда убрала все несущественное. Кузов представлял собой оболочку из пластика и углеродного волокна. Результат? Общая масса составила всего 83 фунта (38 килограммов).
Чтобы оценить конструкцию, нужно представить источник питания. Автомобиль использовал 192 батарейки типа AA. Это почти 200 тех же элементов, которые вы найдете в настенных часах или пульте от телевизора. Упаковка такой высокой плотности энергии в пакет, достаточно маленький, чтобы поместиться за спиной водителя, требовала прецизионной инженерии. Батарейный блок был установлен прямо за пилотом, Такаси Судзу.
Судзу не сидел вертикально. Он лежал на спине, спрятавшись внутри фюзеляжа из углеродного волокна. Перед каждым заездом экипаж запечатывал кузов над ним. Это был кокпит на одного человека. Герметичная труба для одного.
Разгон до 75,8 миль/ч на щелочных батареях
Итак, что происходит, когда вы прикрепляете 192 батарейки AA к 38-килограммовой пуле из углеродного волокна? Вы получаете рекорд Книги Гиннесса.
Команде нужно было достичь скорости 65 миль в час (104,6 километра в час), чтобы получить право на попытку установления рекорда. Они не просто выполнили этот показатель. Они разбили его.
Средняя скорость за заезд составила 65,5 миль в час (105,95 километра в час). Но максимальная скорость? 75,8 миль в час (122 километра в час).
Конечно, была оговорка. Физика не позволяет обманывать вечно. Эти крошечные батареи исчерпали свой заряд всего через три четверти мили (1,2 километра). Заезд был коротким. Жестким. Эффективным. Но этого было достаточно. В августе 2007 года Panasonic Oxyride Speed Challenge официально получил титул самого быстрого автомобиля, работающего от гальванических элементов.
Реальность вождения на батарейках AA
Легко посмотреть на автомобиль, разгоняющийся до 75,8 миль/ч на батарейках AA, и подумать о будущем поездок на работу. Не стоит. Вы не будете ездить на работу на Panasonic Oxyride. Запас хода слишком мал. Емкость слишком низка. Стандарты безопасности отсутствуют.
Но эксперимент доказал фундаментальный момент. Вы можете питать транспортное средство от гальванических элементов. Вам просто нужно 192 из них. Вам нужен транспорт, который весит меньше мотоцикла. Вам нужен аэродинамический профиль, имитирующий торпеду. И вам нужно принять тот факт, что ваша «скорость по шоссе» на самом деле является спринтом.
Panasonic не изобрел электромобиль. Они просто доказали, что при достаточном напряжении, достаточном количестве углеродного волокна и капле упрямства можно побить рекорды, не имеющие ничего общего с практичным транспортом. Это был всплеск блеска. Рекорд. Мгновение в истории.
Батареи сейчас мертвы. Автомобиль, вероятно, находится в музее или на складе где-то в мире. Но идея остается. Мощность — это не только ватты. Это о том, куда вы их помещаете.
