ALTERNATÍVNE PALIVÁ
 
 

DUSÍK  
 Dusík je najrozšírenejším plynom vo vzduchu a predstavuje až 70% jeho objemu. Čistý dusík sa vyznačuje veľmi nízkym bodom varu a v skvapalnenej forme v sebe ukrýva veľké množstvo potenciálnej energie. Túto energiu je tiež možné použiť na pohon vozidiel. Fyzikálny princíp jazdy na dusík je založený na odparovaní dusíka v tepelnom výmenníku. Pri tomto procese vzniká energia vo forme mechanického tlaku, ktorá poháňa vzduchový piestový motor. Ako zdroj tepelnej energie, ktorá spôsobuje odparovanie dusíka, skladovaného v palivovej nádrži  automobilu, sa využíva okolitá atmosféra. 
Oproti klasickému spaľovaciemu motoru má takýto systém výhodu v tom, že pri tomto proces nielenže nevzniká žiadne teplo, ale dochádza k ochladzovaniu okolitého priestoru. Vozidlá poháňané dusíkom sú dnes síce len v štádiu vývoja (na univerzite vo Washingtone sa mu venujú od roku 1993), ukazuje sa však že ich vyhliadky sú veľmi dobré a podľa niektorých odborníkov dokonca lepšie ako vyhliadky elektrických vozidiel. Konštruktéri sa vývoju takýchto vozidiel venujú aj preto, že energetická hustota skvapalneného dusíka je vyššia ako energetická hustota uložená v batérii a dusíkom poháňané vozidlo by mohlo dosahovať lepšie parametre ako bežný elektromobil. Na druhej strane je však potrebné zdôrazniť, že hustota energie obsiahnutá v kvapalnom dusíku je nižšia ako v benzíne.

Čo sa týka dojazdu, prvé výsledky svedčia o tom, že vozidlo s 250 litrami dusíka v palivovej nádrži je schopné prejsť asi 300 km. Takéto vozidlo je navyše aj oveľa ľahšie ako elektromobil a plnenie nádrže trvá tiež kratšie - len 10-15 minút. Veľkou výhodou je, že dusík ako palivo je najrozšírenejší plyn v prírode a pri reakcii v motore nevznikajú žiadne škodliviny. Nevýhodou sú relatívne vysoké náklady na skvapalnenie dusíka. Predpokladá sa, že ak by bol kvapalný dusík vyrábaný vo veľkom množstve podobne ako dnes benzín alebo nafta, boli by aj náklady na toto palivo porovnateľné s cenou klasického paliva. Cena vozidla by mohla byť, po vylepšení celého systému, taktiež porovnateľná s cenou klasického vozidla.

VÝROBA DUSÍKA
Proces výroby kvapalného dusíka, pri ktorom je potrebná elektrická energia, je veľmi čistý a v prípade keď je elektrina vyrábaná z obnoviteľných zdrojov nevznikajú vôbec žiadne škodliviny. Dokonca aj v prípade výroby elektriny z fosílnych zdrojov napr. z uhlia je celý proces veľmi čistý. Bežné spaľovanie uhlia napr. v elektrárňach so sebou prináša emisie CO2 a plynných škodlivín, pričom v odpadovom vzduchu je tiež prítomný dusík. Pri skvapalňovaní dusíka, ktoré prebieha ochladzovaním vzduchu, je možné použiť tieto odpadové plyny. Výsledkom je, že CO2 a iné škodliviny skondenzujú a sú oddelené od skvapalneného dusíka. V takomto prípade nedochádza k tvorbe žiadnych emisií do ovzdušia. Skvapalnený CO2, ktorý pri reakcii vzniká je možné chemicky využiť resp. je ho možné zneškodňovať napr. v baniach a iných podzemných priestoroch.

Kvapalný dusík, ktorý sa dnes bežne vyrába pre potreby priemyslu, je možné distribuovať buď nákladnými cisternami alebo izolovanými potrubiami. Výhodou oproti benzínu je, že by ho bolo možné priamo vyrábať na súčasných čerpacích staniciach vybavených malými zariadeniami na skvapalňovanie dusíka. Technológia si vyžaduje len prístup k elektrickej energii.

PRINCÍP ČINNOSTI LN 2000
Prototyp prvého vozidla poháňaného dusíkom, označeného ako LN 2000, bol vyvinutý na univerzite vo Washingtone (USA). Vývoj vozidla, ktoré využíva skvapalnený dusík (LN2), bol financovaný americkým ministerstvom energetiky. Motiváciou na jeho vývoj bola snaha o vytvorenie automobilu, ktorý by mohol byť lacnou alternatívou k palivovým článkom.

LN 2000 je upravený starší Volkswagen Rabbit, ktorý od roku 1984 využívala americká pošta. Vozidlo je dostatočne priestranné na to, aby v ňom mohli byť umiestnené zariadenia na úpravu a využitie dusíka. Väčšina zariadení, ktoré prichádzajú do styku s dusíkom, bola vyrobená z ocele alebo hliníka. Palivovú nádrž vozidla predstavuje Dewarova nádoba obsahujúca 80 litrov skvapalneného dusíka pri tlaku 24 bar, ktorá je proti poškodeniu zabezpečená viacerými zariadeniami. Denné odparovanie dusíka z nej predstavuje približne 3%.

Toto vozidlo jazdí na podobnom princípe ako parný stroj s výnimkou toho, že nemá spaľovací motor. Skvapalnený dusík, skladovaný v tlakovej nádrži pri teplote mínus 196 °C, je tlakovacím systémom dopravený do tepelného výmenníka, kde sa vyparuje v dôsledku vyššej teploty privádzaného okolitého vzduchu do tohto zariadenia. Výmenník tu funguje ako vykurovací systém v bežnom motorovom vozidle s tým rozdielom, že namiesto vzduchu ohrievaného horúcou vodou sa vzduch využíva na ohrev dusíka. Dusík, ktorý veľmi rýchlo expanduje v dôsledku reakcie so vzduchom, je potom pod vysokým tlakom vháňaný do motora (expandéra), ktorý pracuje ako parný stroj a mení tlak na mechanickú energiu, ktorá poháňa kolesá vozidla. Expandér v LN 2000 predstavuje 11,1 kW radiálny piestový vzduchový motor od americkej firmy Cooper Power Tools. Motor má päť 7,5 centimetrových valcov. Každý valec je vybavený oceľovým piestom.

Mazanie rozprašovaním oleja zabezpečuje olejnička na vstupe plynu. Motor je pripojený na pohon predných kolies, pričom vozidlo je vybavené 5-stupňovou prevodovkou.

Jediným plynom vo výfuku vozidla je čistý dusík, ktorý ako najrozšírenejší plyn v atmosfére nepredstavuje žiadne nebezpečenstvo v koncentráciách produkovaných motorom. Hlavným problémom pri vývoji tohto vozidla bola skutočnosť, že pri expanzii dusík absorbuje veľa tepla, čo spôsobovalo veľké ochladzovanie okolitého priestoru a zamŕzanie trubiek. Tento problém bol v LN 2000 vyriešený zavedením predohrevu plynu v ekonomizéri. Ekonomizér je v skutočnosti tepelný výmenník, ktorý zabezpečuje kvalitu, množstvo a teplotu dusíka dodávaného do expandéra. Pri tejto činnosti sa využívajú tiež  výfukové plyny z expandéra.

 Niektoré parametre vozidla LN 2000 sú uvedené v nasledujúcej tabuľke:

Keďže max. spotreba dusíka je veľmi veľká, konštruktéri predpokladajú, že ďalšia generácia vozidla LN 2000 by mala dosahovať lepšie parametre - rýchlosť 90 km/h a spotrebu dusíka 100 l/100km. Toto by umožnilo dojazd vozidla asi 400 km. Hoci sa potrebná palivová nádrž s objemom 400 litrov môže zdať veľká jej hmotnosť aj zabraný priestor je menší ako batérie v porovnateľnom elektromobile. Vozidlá na dusík sa ukazujú byť tiež ekonomickejšie ako elektrické vozidlá. Výrobná cena kvapalného dusíka pri jeho masovej produkcii sa predpokladá asi 10 amerických centov za galón (0,9 Sk/l) z čoho vychádzajú náklady na prejdenie 1 km asi 0,9 Sk. Táto hodnota zodpovedá spotrebe menej ako 4 l benzínu na 100 km v klasickom vozidle. Inou výhodou vozidiel na dusík je ich jednoduchá konštrukcia, ktorá aj menej skúsenému mechanikovi vybavenému sadou kľúčov a zváracím aparátom umožňuje zvládnuť akúkoľvek opravu vo vozidle. Vozidlo, v ktorom sa nenachádzajú žiadne komplikované a drahé technológie, bolo navrhované tak, aby náklady na údržbu a opravy boli skutočne minimálne. Napriek mnohým výhodám kvapalného dusíka ako paliva pre motorové vozidlá si jeho konštruktéri myslia, že pri súčasnom postavení automobilu bude len veľmi ťažké  presvedčiť veľkých automobilových výrobcov a kupujúcich, aby sa rozhodli pre tento typ ekologického vozidla.
HORE