PIRITA MAJANDUSGÜMNAASIUMAnete
Merilin Leetberg
XIIA
ENERGIAALLIKAD MAISMAATRANTSPORDI ARENGUSReferaat
Juhendaja :
Õpetaja
Ergo Aas
Tallinn
2012
Sissejuhatus
Energiaallikate
areng maismaatrantspordis pole
vist ühegi lugeja jaos liialt uudne
teema. Arvan, et kõik oskaksid
peast nimetada
etappe , mis sellega
seotud on. Põhjuseks loomulikult aktiivne meediakajastus ja ajaloo
tunnid.
Trantsport on 21. sajandil elavale isikule lihtsalt sama
oluline kui toit ja elukoht. See on ka üks põhjustest, miks me
sellest koguaeg kuuleme, inimesi
huvitab areng ja uued saavutused. Me
ei taha leppida millegi teisejärgulisega.
Järgnevas
referaadis on olnud põhiliseks
materjaliks raamatud. Enamus neist
kuuluvad varasemasse sajandisse. Kummalisel kombel oli mul keerulisem
avastada uuemaid põhjalikke käsitlusi jõumasinate arengust, ainus,
mida ma viimastel aastatel ilmunust leidsin oli käsitlus erinevate
energiaallikate kohta. Ma usun, et sellest võib välja lugeda, et
inimeste huvi nende kohta on tõusnud just viimasel ajal, mil me
pöörame aina rohkem tähelepanu uuenduslikemate
variantide kasutamisele. Samal ajal on teosed ajaloo arengu kohta juba olemas,
ning keegi ei pea vajalikuks sama informatsiooni ülekirjutamist.
Esimesed
trantspordivahendid
Inimeste
liikumist mööda maismaad hõlbustasid kaks suurt ideed: esiteks,
kasutada raskete koormate vedamiseks loomi, ja teiseks ratas.
Esmalt taltsutas inimene kariloomad. Umbes 6000 a. enne Kristust õpetas ta
härjad
iket ja rakmeid kasutades
atra vedama(1, lk 12). 4000 aastat
eKr hakati Egiptuses esimest korda kasutama veolooma eeslit (9, lk
15). Kaupade
paigast paika vedamiseks kasutati kandesadulaid.
Viimasest võisid välja kujuneda primitiivsetest lohistitest, kus
pakk seoti kahe teiba külge mille esiotsad kinnitati hobuse
selga ja
tagumised lohisesid mööda maad. Taolist
seadet kasutatakse mõnes Põhja-Ameerika indiaanlaste hõimus ja Siberis veel tänini. Samuti
kasutati rege nii tasasel maal kui ka jää ja lume korral.
Tõenäoliselt kasutati regesid ja rulle suurte ning raskete seadmete
vedamiseks.
Ratastega
veerev vanker ilmus esmakordselt nähtavale vast
Mesopotaamia linnades umbes 3500 aastat enne Kristust(vt lisa 1.). Neil vankritel
olid teljed, mis pöörlesid koos ratastega ja olid kinnitatud vankri
alla nahast aasadega. Pöörlemise hõlbustamiseks määriti neid
loomarasvaga. Samalaadseid vankreid võib leida Indias veel
tänapäevalgi.
Tänu
sadulatele ja jalustele, mis
leiutati Indias, said inimesed ringi
liikuda palju kergemini ja laiemalt kui kunagi varem. VI sajandil
Hiinas leiutatud hobuserangid võimaldasid vedada suuri koormaid
kaugetesse maadesse.
Rangid pidid toetuma looma turjale, mitte aga
rinnale , sest nii võimuks looma kõri kinni pigistada. Peagi vahetas
hobune härja
adra eest välja ja ka härjavanker asendati
hobusevankriga. Kui võeti kasutusele naelutatavad hobuserauad, seda
aga tehti umbes 100 aastat enne Kristust, võisid
hobused vedada
suuri veovankreid
pikkadel ja sirgetel
Rooma riigi teedel. Viimased
olid sillutatud munakividega. Selliseid kaupu nagu teravili, kala,
loomanahad, vill,
kangad ja hiina
siid võis nüüd vedada kaugetele
laatadele(1, lk 12).
Aurumasin Keskaja
suurim saavutus energia alal oli
aurumasina kasutusele võtmine,
mille areng algas1688. aastal. 1788. aastal valmis inglise leiutaja
James
Watti universaalne, pöörlevate mehhanismidega käitamiseks
sobiv aurumasin(vt lisa 3.). Seda masinat võis paigutada ükskõik
kuhu ja see võis käitada igasuguseid tööstusseadmeid. Watti
masinat võis paigaldada sõidukitele ja see sobis hästi veduritele.
Järsult kasvas energia tarbimine veonduses. 1788. aastat loetakse
tööstusliku pöörde alguseks(9, lk 16).
Ühel
päeval 1763. aastal parandas Šotimaal Glasgows elav tööriistategija
James
Watt üht Newcomeni tüüpi aurumasinat (vt lisa 2.). Miks on
see masin ometi nii ebaefektiivne? Vastus sellele küsimusele käis
ta peast läbi valgussähvatusena ühel jalutuskäigul. Auru
kuumutatakse ja jahutatakse ju samas
silindris . Miks mitte juhtida
aur teise silindrisse. niisuguse ta ka ehitas,
nimetades selle
kondensaatoriks. Ja taoline masin töötas! Watt patendeeris selle
leiutise ja aurumasin tänapäeva mõttes ongi leiutatud. Peale selle
võttis ta patendia ka aurumasina regulaatorile, mis tagas masina
ühtlase töötamiskiiruse. Watti aurumasin oli õnnestunud kui
statsionaarne jõuallikas. kahjuks töötas see võrdlemisi madalal
survel ega suutnud panna liikuma auruvedurit (1, lk 40).
Kaevanduse
ja vabrikuomanikud ning ka sõjaväelased
soovisid , et sõitjate- ja
kaubavedu, vägede ja sõjamoona trantsport kulgeks kiiresti ja ilma
häireteta (2, lk19). Esialgu oli peamisel kohal aurutõlla idee.
Ning
Richard Trevithick ei saanud enne rahu, kui oli meisterdanud valmis oma mudeli. Tema kõrgrõhuauruga töötava masina
väljalasketoru ei suunanud auru kondensaatorisse, vaid õhku. Katla
paigutas ta rõhtsalt. Energiamuunduri kolvi jõu kandsid ratastele
üle kepsud, vänt ja hammasratasülekanded.
Ehkki Trevithick pani
šassiile ehtsa postitõlla
kere , lõi ta põhimõtteliselt pigem
veduri kui auto eelkäija (vt lisa 4.).
Oma
teise mudeliga, mille Trevithick Inglismaa maanteede halva seisukorra
tõttu kaevanduse horburaudteede rööbastele pani, jõudis leidur
lõplikult veduri juurde. Uusaja liikumise eelajaloos oleme jõudnud
punkti, kus kaks arengujoont kahes suunas – rööbassõiduki ja
tänavasõiduki suunas – liiguvad (2, lk 21).
19.
sajandi keskpaiku oli Trvithici kaasmaalasel George Stephensonil
õnnestanud saavutada tunnustus rööbastel liikuvale aurusõidukile,
raudteele.
Peamine
probleem, mille Newcastle’i
kaevuri poeg
Stephenson lahendama pidi,
seisnes selles, et peale rööbastele paigutatud aurumasina tuli teha
veetavaks ka selle kütus – süsi ja vesi. Et see võimalik oli
tõestas Stephenson juba oma esimese veduriga, mis tegi proovisõidu
1814 . aastal Killingworthi kivisöekavanduses. Kuuekilomeetrise
tunnikiirusega vedas see 30 tonni
kasulikku lasti, ilma, et see oleks
rööbastelt välja sõitnud. Ometi kulus veel üks aastakümme, enne
kui George ja Robert Stephenson,isa ja poeg, said avada esimese
veduritehase ja Stocktoni – Darlingtoni liiniga maailma esimene
raudtee (vt lisa 5.). Sellel teel
vedasid raudteeruunad 90-
tonnist lasti juba kiirusega 10 kuni 25 km/h.
Raudteerööbaste
arv ja veeremi hulk suurenes lausa erutava kiirusega ning muutis
raudtee tähtsamaiks maismaaliiklusvahendiks (2, lk 22-23).
Moottoriehitus
Selsamal
aastal, kui James Watt sai oma esimese aurumasinapatendi, veeres
kolinal mööda Prantsusmaa tänavaid
kohmakas vedrustamata sõiduk,
millel oli kolm mehekõrgust ratast. Ülalt ulatus välja
korsten .
Kutsariistme alla oli mahutatud umbes
tonn kütust.
Ilmnes , et sõitja
näol oli tegemist kuningliku suurväekorpuse ohvitseriga.
Nicolas Joseph Cugnot tahtis oma ”tule jõul liikuva
masinaga ”, millegi
auto ja veduri vahepealsega, teha revolutsiooni tavalistes
sõjatehnikavahendites (2, lk 19; vt lisa 6.).
Tol
ajal olid kõikjal maailmas
raudteed . Veduri eeskujul tehti katseid
aurumasinat rööpmetega trantspordiks kasutada, mille tagajärjel
ilmusid auruautod. Need olid aga väga kohmakad ja ebamugavad
seadmed ning ei levinud laialdaselt (8, lk 128).
Auto
sünnitunnil oli hälli juures gaasimootor. 53- aastasena
erru saadetud Šveitsi
major Isaac de Rivaz, veetis jõuluvaheaja tehnika
kallal nokitsedes. Nüüd, mil ta võis teha, mis pähe tuli, mõtles
Isaac põhjalikumalt
elektriga süüdatud gaasiplahvatuse üle
järele. Teadlikult või ebateadlikult võttis ta üle Chistiaan
Huygensi ammuunustatud püssirohumasina mõtte ning valmistas väikese
kahuritoru, mille täitis püssirohu asemel vesiniku ja hapniku
seguga ning sulges kolviga. Kolvi külge kinnitas Rivaz hammaslati
ja ühendas selle hammasrattaga.
Plahvatus kergitas hammaslatti ning
pani hammasratta korraks pöörlema (vt lisa 7.).
Leidur
mõtles, milleks ta saaks hammasratta pöörlemist praktiliselt
rakendada. Kuidas oleks lood liikurtõllaga. Erumajor seadis oma
aparaadi sõidukõlblikule alusele, pani hammasratta ümber
tõmbetrossi ning asetas silmuse teise osa ümber vankriratta.
Ja
Rivaz tegi seda, midapärast teda on teinud miljonid autojuhid: ta
käivitas ettevaatlikult karburaatori. Lootusrikkalt vajutas ta
süütenupule.
Kolb koos hammaslatiga sööstis
silindrist välja.
Hammasratas tegi pöörde ja
tross tõmbus pingule. Rak-rak rak…
Tõld tegi söösthüppe edasi (2, lk 27) .
Ükskord,
kui
Nikolaus Otto uuris mootori käivitusmehhanismi, märkas ta
huvitavat nähtust. Alustades katset nagu tavaliselt
unustas ta sisse
lülitamata elektrisüüte. Mitte
lastes sisseimetud gaasi silindrist
väljuda, pööras Otto hooratast vastupidises suunas ja
gaas suruti
kokku. Seejärel lülitas ta sisse süüte. Säde süütas
kokkusurutud gaasi, kolb sööstis järsku
tavalisest tugevamani
edasi – 2 – 3 pöörde asemel tegi
hooratas pärast plahvatust
peaaegu 10 pööret (8, lk 119; vt lisa 8.).
1882.
a. tekkis tüli Otto ja ühe tema tehase
inseneri , andeka ja suurte
teadmistega konstruktori Daimleri vahel. Insener
Daimler tahtis
konstrueerida neljataktilise mootori tõllale. Kuid Otto polnud nõus
tegema midagi muud, kui ainult oma mootorit täiustama (8, lk 127).
Gottlieb Daimler aga ehitas 1883. aastal ainult ühesilindrilise katsemootori
ja konstrueeris selle juurde lihtsa aurustamisaparaadi –
karburaatori. Mootori, mida sai seada veokile, ehitas ta alles 1885.
a. Selle mootori võimsus oli 12 hobujõudu. Novembris 1885. a.
sõitis Daimler juba oma
mootoriga varustatud vankris töökoda
ümbritsevas aias ringi (8, lk128; vt lisa 9.).
Kui
jääda ajalise järjestuse ja tõe juurde, siis tuleb öelda, et
sammu mootoriga kaksrattast kolme
rattaga mootortõllani ei
astunud mitte Daimler, vaid
Benz (2, lk 37). Benz, kes oli kooliajast saadik
kirglik jalgrattur, otsustas kolmel rattar veereva sõiduki kasuks.
Ees oli väike kergesti juhitav ratas. Kaks korda suuremate tagumiste
rataste vahel, seega sõiduki tagaosas, paiknes rõhtsa hoorattaga
mootor. Jõudu
kandis nagu jalgrattalgi üle kahekordsete lülidega
kett. Tagarataste ees paiknev kahekordsete vedrudega, polsterdatud ja
seljatoega iste sarnanes kutsaripukiga. Tõlda ise nimetas leidur ise
naljatades „Benzineks“ (2, lk 39; vt lisa 10.).
Väga
tähtsad olid sakslaste Nikolaus Otto, Carl Benz ja Gottlieb Daimler
leiutised sisepõlemismootorite alal, mis võimaldasid Benzil ja
Daimleril esimesena maailmas alustada massilist autode tootmist,
sakslastele
lisandusid alates 1903. aastast
ameeriklased Henry Ford jt. Autode kasutamine suurendas oluliselt energia nõudlust (9, lk
16).
Nafta Naftat
tunti juba antiikajal. Siis kasutati teda kütusena ja teedeehitusel.
Nafta oli tuttav ka Muinas-Egiptuses, kus seda kasutati surnute
balansseerimisel, ka Antiik-Kreekas kasutati naftat kütusena. Väga
ammu tunti naftat ka Hiinas ja osati sellest petrooleumi saada.
Et
maapinnale imbunud naftast ei
piisanud isegi meie kaugetele
eelkäijatele, ehitati esimesed puutornid juba IV sajandil. Vaatamata
sellele, et alates
XVIII sajandist võeti ette üksikuid nafta
puhastamise katseid, kasutati seda peaaegu XIX sajandi teise pooleni
naturaalsel kujul. Naftale hakati suuremat tähelepanu pöörama
alles siis, kui tõestati, et temast on võimalik eraldada
petrooleumi (9, lk 18).
Nafta
oli XX ja on ka käesoleva sajandi peamiseks energiakandjaks, aga ka
paljude tööstusharude
tooraineks . Naftatööstus sai ligi 150
aastat tagasi alguse Kaukaasiast, Euroopast ja Põhja-
Ameerikast ning
kujunes naftaajastu alguseks. Nafta on tänapäevalgi trantspordi
oluliseks vereringeks. See on olnud ka USA ja paljude teiste
tööstusriikide jõukuse üheks alustalaks.
Bensiin ja diislikütus on tänapäeval autode ja teiste trantspordivahendite
peamiseks kütuseks (9, lk 23).
Naftamootor
Vedelkütusega
töötav kerge sisepõlemismootor ajas ärevusse söekaevanduse
omanikud .
Gaasimootor
ei erutanud neid, sest gaasi saamiseks põletati tahket kütust.
Tähendab, oli võimalik turustada madalakvaliteetset sütt, turvast,
põlevkivi...
Kuid
vedelkütusega töötav mootor oli juba ohtlikum. Nafta aktiivsem
kasutamine mujalgi meeldis küll naftatöösturitele, söetööstuse
võiks see viia aga langusele. Nii arutasid söekuningad.
Teisiti
reageerisid aga naftakuningad. Nad olid valmis abistama leiutajaid,
kes töötasid selleks, et vedelkütusega töötav sisepõlemismootor
leviks laialdaselmalt.
Loodi
palju erinevaid neljataktilisi mootoreid, mis töötaksid nii
bensiiniga kui ka palju odavamate vedelkütustega, nagu näiteks
petrooleumi ja isegi toornaftaga. Laialdaselt levis mootor, mida
välismaal nimetati kalorisaatormootoriks, Venemaal aga lihtsalt
naftamootoriks.
Mida
kujutab endast see mootor? Naftamootoril on üks
silinder , kolb ja
hooratta väntvõll. Esimesed naftamootorid töötasid nagu gaasi ja
bensiinimootoridki nelja taktiga, kuid silindrisse ei
imetud mitte
gaasi või auru ja õhu töösegu, vaid ainult õhku. Silindri
ülemine osa oli ühendatud suure õõnsa kerega, mida nimetati
kalorisaatoriks ehk kuumpeaks. Enne käivitamist kuumutati see kera
leeklambiga punaseks. Kera vastas silindri ülemises osas, asetses
eriline seade, mille kaudu võis sisse pritsida naftat. Sellist
seadet nimetati pihustiks (vt lisa 11.)
Milles
siis seisnes selle moortori eelis? Eelkõige olid tema
konstruktsioon ja valmistamise väga lihtsad. Ei vajatud täpseid tööpinke ega
suuri tööstusettevõtteid. Ka kütuse suhtes polnud ta nõudlik,
vaid võis kasutada kõige odavamat naftat.
Kuid
naftamootori suurimaks puuduseks oli ja on ka praegu suur kütusekulu.
Rootsi
insener Gustaf
Eriksson , üks esimesi selle mootori loojaid, otsustas ehitada
60-hobujõulise naftamootori, see tal tõepoolest õnnestuski.
Niisugune suhteliselt võimas mootor seati üles ja ekspluateeriti
mõnda aega. Kuid aasta pärast asendati naftamootor
hariliku aurumasinaga, sest see mootor vajas sagedasti remonti ja detailid
langesid kulumise tõttu kiiresti rivist välja (8, lk 129-132).
Diiselmootor Rudolf Diesel arutles järgnevalt: aurumasin kasutab soojust halvasti;
kütuse põlemisel koldes läheb palju soojust kaotsi – see lendub
koos heitgaasidega, hajub masinani viivates torudes. Aurumasinas
muundub kasulikuks tööks ainult 3-8% kütusest eraldunud soojusest.
Sisepõlemismootoril ei ole küll katelt, aga hoolimata sellest
kasutas gaasimootor ainult 3-4% soojusest . Otto mootor töötas juba
paremini – see ulatus nüüd 12-14 protsendini.
Kas
see on aga piir? Ja Diesel otsustas ehitada sisepõlemismootori mis
oleks efektiivsem . Mootori silindrisse tuleb imeda puhast
atmosfääriõhku. Siis peab selle kokku
suruma , et ta temperatuur
tõuseks kõrgele. Kui Otto surve tõusis 10-12 atmosfäärini, siis
Diseli mootoris tuleb õhku kokku suruda kuni 250 atmosfäärini.
Diesel
oli väga
energiline ja ettevõtlik. Jah, ta teeb ettepaneku ehitada
selline mootor, kuid keegi teine polnud varem midagi sellist
üritanud. Tehaseomanikud ei soovinud kulutada raha „targa“
mootori ehitamiseks. Lõpuks, peale paljusid vintsutusi õnnestus
Dieselil Augsburgi linna masinaehituse direktsiooni katse teostamises
veenda.
Juba
esimest mootorit projekteerides loobus Diesel paljudest oma
ettepanekutest. kõigepealt veendus ta, et mootor peab töötama
hariliku neljataktilise tsükli järgi, ainult erinevalt
gaasimootorist tuleb peale õhu kokkusurumist kütus aeglaselt
silindrisse anda. Elektrisädemega süütamise asemel aga peab
toimuma isesüttimine kuumas õhus.
Selgus,
et söetolmu kasutada ei saa, sest tolmu põlemise ajal jõuti
silindrisse juhtida ainult 1/6 sellest pulbrikogusest, mis oli ette
nähtud vajaliku töö saavutamiseks. Samuti osutus keeruliseks
pulbri valmistamine ja silindrisse
viimine , masin võis kiiresti läbi
kuluda.
Esimene
mootor polnud veel küllalt tugev, kuid katsetused lubasid teha juba
mõningaid järeldusi.
Selgus,
et põlemine isesüttimisega on tegelikult võimalik. Ent kindlustada
põlemist põsival temperatuuril, nagu oli ette nähtud, praktiliselt
ei saa. Võib ainult katsetada põlemist püsival rõhul, kuid ka see
nõuab palju tööd, sest juba esimese plahvatuse ajal rõhk tõusis
järsult.
Peale
esimest ebaõnnestunud mootorit ehitas Diesel teise, mis võis juba
iseseisvalt töötada, ja lõpuks kolmanda, mida võis juba koormata.
1898 .a.
suvel demonstreeriti Müncheni jõumasinate näitusel juba mitut
diiselmootorit, nagu neid nimetama hakati.
Need
mootorid töötasid petrooleumiga, mida pritsiti silindrisse erilises
kompressoris kokkusurutud õhujoa abil.
Selgus,
et diiselmootorite kasutegur on suurem kui gaasi- ja
bensiinimootoritel, mis töötavad madala surve ja sädesüütega.
Niisiis oli see mootor ikkagi „
ratsionaalne “.
Diiselmootoritest
oli nüüd huvitatud kogu maailm (8, lk 133-138; vt lisa 12.).
Taastuvad energiaallikad
Maailm
seisab silmitsi ülerahvastumisega. Puudu jääb naftast,
toidust ja energiast. Nafta tootmine on saavutamas
lage , mis
on juba põhjustanud nafta hindade hüppelist kasvu (6). Hetkel
liigub
toornafta hind kuskil 40 dollari ümbruses barreli kohta
Tõenäoliselt ei ole kaugel aeg kui nõudluse suurenedes ja varude
järjest vähenedes hakkab naftahind jälle uusi rekordeid püstitama
ning inimesed odavamaid alternatiive
otsima (3). Probleeme on
süvendanud esimese generatsiooni biokütused, mis on kandnud
vedelkütuste defitsiidi üle toidu hindade tõusu (6).
Energia
on meie elus kesksel kohal. Fossiilkütused on aga piiratud ressurss
ning globaalse soojenemise peamine põhjustaja. Seega ei ole võimalik
pidada fossiilkütustest saadavat energiat enam
iseenesestmõistetavaks. Peame kujundama ühtse energia- ja
keskkonnapoliitika, mis põhineb selgetel eesmärkidel ning ajakaval
üleminekuks süsinikuvaesele majandusele ja energia säästmisele.
Maailma
energianõudlus kasvab 2030. aastaks eelduste kohaselt umbes 60%
võrra. Näiteks nafta tarbimine on viimasel kümnel aastal kasvanud
24% ning ülemaailmse nõudluse igaastaseks kasvuks prognoositakse
1,6%
Nafta-
ja gaasihinnad on viimase kahe aasta jooksul peaaegu kahekordistunud
ning
elektrihind järgib sama trendi. Kõrgetele hindadele vaatamata
jätkub ülemaailmse energianõudluse suurenemine (9, lk 4).
Fossiilkütuste
asendamine taastuvenergiaga aitab vähendada kasvuhoonegaaside
heitkoguseid.See aitab ka energiaimporti vähendada ja energiatarneid
mitmekesistada ning seega võimaldab parandada energiajulgeolekut
Euroopas. Tänu uuele tehnoloogiale ja uute majandusharude tekkele
aitab
taastuvenergia kasutuselevõtt kaasa töökohtade loomisele ja
majanduskasvule.
2020.
aastal saadakse 10% trantspordidektoris tarbitavast energiast
taastuvatest energiaallikatest. Samuti tuleb kõrvaldada
taastuvenergia arendamisega seotud haldustõkked. Biokütuse tootmine
peab olema jätkusuutlik.
Trantspordisektor
tekitab Euroopa Liidu kasvuhoonegaasidest ühe neljandiku. 2009.
aasta aprillis jõustunud määruse kohaselt peavad
autotootjad 2012.
aastaks tagama, et 65% uutest autodest ei paiska keskmiselt õhku
rohkem kui 130 g/km (11, lk 244).
Elekter Elektriautod olid
populaarsed 19. sajandi keskpaigast kuni 20. sajandi
alguseni .
Järgnenud sisepõlemismootorite areng lükkas
elektriautode kasutuse
pikaks ajaks tahaplaanile. 1970-80 aastate energiakriis tõstatas aga
taas diskusiooni elektriautode kasutuselevõtust (7).
Kuni 20.
sajandi algusaastateni olid elektriautode valduses maismaal
liikumise kiiruserekordid. 20. sajandi saabumisel oli 38% ameerika
autodest elektriautod. Elektriautode müügi tipp oli 1912. aastal.
Seoses
odava nafta üleküllusega jäid elektriautod tagaplaanile. 1970.
aastatel toimunud ülemaailmne energiakriis suurendas taas
üldsuse huvi elektriautode vastu (5).
Elektriauto plussid: auto
ei saasta keskkonda,
väiksem
müra,
ei
vaja käigukasti,
väike
energia- ja sõidukulu (15 kWh/100 km ehk u 1 €/100 km),
elektriauto ei vaja liiklusummikus energiat ega saasta keskkonda,
elektrimootor on lihtne ja töökindel,
suur
mootori kasutegur,
auto
pidurdamiseks muudetakse mootor generaatoriks ja auto
liikumisenergia muundub
akude laadimiseks
sobivaks elektrienergiaks, võimalus autot
kodus laadida,
väiksemad
ülalpidamiskulud
Elektriauto
miinused:
väike
sõiduulatus (eriti
talvisel ajal)
,
ajakulu aku
laadimisel ,
auto
hind
,
mudelite
valik
,
aku
maksumus ja
tööiga (7; Lisad 14.).
Elektrironge
hakati kasutama 19. sajandi lõpul. Augustis 1883 avati
elektriraudtee Brightonis. Saksamaa esimesed
elektriraudteed avati 1895 liinil
Meckenbeuren–Tettnang, 1900 Mansfeldi kandis
ja 1903 Hamburgi kandis.
Elektrirong on elektri jõul
sõitev
rong .
Elektrirongid koosnevad veomootoritega mootorvagunitest,
juhikabiiniga juhtvagunitest
ja veomootoriteta reisivagunitest.
Elektrifitseeritud raudtee ehk elektriraudtee kohal
on kontaktliin,
millest elektrirongid vooluvõtturite abil elektrivoolu saavad.
Mõnes riigis saavad
rongid elektrienergiat
ka toiterööpast. Elektriahela teiseks
pooluseks on üldjuhul rööbastee,
mille rööpad on
omavahel elektriliselt ühendatud ehk sillatud (12).
Hübriid
Hübriidauto on auto,
mis kasutab sõitmiseks mitut energiaallikat. Enamasti
mõistetakse selle all elektriautot, millel on
ka sisepõlemismootor.
Elektrimootori
kasutamisel saab auto energiat akudest. Hübriidauto
puhul
laeb akusid elektrigeneraator , mille paneb
pöörlema sisepõlemismootor. Sisepõlemismootor töötab
moodsematel hübriidautodel enamasti siis, kui kütusekulu saab
hoida miinimumi lähedal. Loomulikult peab sisepõlemismootor töötama
ka siis, kui
akud on teatud
piirini tühjenenud ja elektrimootor ei
saa seetõttu enam piisavalt elektrit.
Elektrimootorit
kasutatakse eriti kiirendamisel, sõidu
alustamisel ja aeglastel
kiirustel, sest siis on sisepõlemismootoril suur kütusekulu
ja heitgaaside hulk. Lisaks on elektrimootoril
kõrgema
kasuteguri tõttu sama võimsuse juures
suurem kiirendus.
Hübriidautosid
katsetati ja nendega sõideti juba 20. sajandi alguses. Esimese eduka
elektri- ja sisepõlemismootoriga hübriidauto pani kokku
Ferdinand Porsche 1928. aastal (4; vt lisa 13.).
Vesinikauto
Vesiniksõiduk
on sõiduk, mis kasutab vesinikku
kütuse liikumapanevaks jõuks.Vesinikkütusega
sõidukite hulka kuuluvad vesinikku kütusena kasutavad
kosmoseraketid, samuti autod ja teised trantspordivahendid (vt lisa
15.).
Vesinikkütus looduslikul
kujul Maal ei esine ja seega ei ole see
energiaallikas , vaid on
energiakandja . Praegu on kõige
sagedamini valmistatud seda metaanist või teistest
fossiilkütustest. Siiski saab toota mitmesugustest
allikatest nt tuule-,
päikese-või tuumaenergiast.
Puudus vesiniku kasutamises on
madal energia sisaldus mahuühiku
kohta ja
ebaefektiivsus tootmises. (14)
Tänapäeval
tegelevad paljud suured autotootjad vesinikul töötavate autode
väljatöötamisega.Toimub kütuselemendis protsess kus
vesinik ja
hapnik ühinevad ning tekib vesi ja protsessi käigus vabaneb teatud
hulk energiat. Ja nii ongi, ei mingeid jääke peale H2O.
Protsessis vabaneb energia elektrina ning autot liigutavad edasi
tavalised elektrimootorid. Sisuliselt ongi vesinikautode puhul
tegemist elektriautodega ainult energia salvestina ei kasutata
akusid, vaid energia „toodetakse“ jooksvalt. Lisaks
keskkonnasõbralikkusele on vesinikautod ka vaiksemad ning erksamad,
gaasipedaali vajutades ei ole viivitust nagu sisepõlemismootoritega
autodel.
Aga,
et vesinikautod muutuksid tänavatel tavaliseks peavad teadlased
lahendama mitmeid probleeme. Kõigepealt tuleb märkida vesinikautode
kõrge hinna. Auto kütuseelemendis leidub kuni 100 grammi
plaatina.Hinna alandamiseks tuleb leida mõni muu katalüsaator
ja/või vähendada oluliselt
kasutatava plaatina hulka. Kui hinda
mitte arvestada siis tänaste plaatina kaevandamisvõimsuste korral
ei ole mõeldavgi
massiline vesinikautode tootmine, sest lihtsalt ei
jõuta piisavalt plaatina
kaevandada .
Tänasel
päeval toodetakse vesiniku peamiselt metaanist, ning protsessis
vabaneb CO. Seega pole saadud vesinik karvavõrdki keskkonnasõbralik.
Eesmärgiks on muidugi toota vesiniku taastuvatest energiaallikatest.
Kui aga vaadata kui väikse osa annavad taastuvad energiaallikad
praegu elektri
tootmisest ning massiline vesiniku tootmine suurendaks
elektri tarbimist veel
enamgi siis keskkonnasõbraliku vesiniku
juurde on veel pikk tee käia.
Sellega
aga vesiniku kütusena kasutamise probleemid ei lõppe. Kui
akutoitega autos kasutatakse efektiivselt ära ~70 % siis
vesinikelemendi korral saadakse kätte kõigest veerand vesiniku
tootmiseks kulutatud energiast, sest lisanduvad energia kulutused
vesiniku transportimisele, kokkupressimisele ning ka kütuseelemendis
toimuvale elektrolüüsile.
Kui
võtta kasutusele vesinik autod on vaja välja arendada tohutul
hulgal taristut. Võrreldes eelnevate muredega on see küll
suhteliselt väike kuid miljardeid eurosid on vaja kulutada ka
vesiniku transportimiseks ja tanklate ehitamiseks. (3)
Kokkuvõte
Energia
areng maismaatrantspordis on alati olnud teema, mille üle arutada,
sest see on lihtsalt olnud pidevalt oluline. Me oleme soovinud jõuda
võimalikult vähesega, võimalikult
mugavalt , võimalikult kaugele.
Alates sellest, kui meie
esivanemad vahetasid oma vankrite ees härja
hobuse vastu, kuni praeguse hetkeni mil elekter ja vesinik on
pannud käima mehe
parima sõbra, auto.
Kohe
peale esimeste auru jõul töötavate mootorite leiutamist, üritada
seda sobitada ka sõidukisse. Loomulikult, peale seda, kui me
saime aru, et tõlda ongi võimalik iseseisvalt liikuma panna, algas
võidujooks mootori arendamise suunas. Kui algselt seisnes kõik
lihtsuses ja kiiruses, siis hiljem, kiiruste suurenedes, muutus ka
süsteem keerulisemaks. Paljud üritasid luua ikka paremat ja
sobilikumat mootorit. Üheks põhjuseks, miks me nõnda väga
tahtsime liikuda mööda maad oli kindlasti sõjanduse ja tööstuse
arenduse vajadus.
Peale
bensiinimootori arendamist eeldasid inimesed, et täiuslik mootor on
saavutatud ning teistel energiaallikatel töötavate mootorite areng
seiskus mõneks ajaks. Ühel hetkel liikus aga meie teadmisse fakt,
et naftavarud on ammendumas ja
saastavad liialt keskkonda. Seega on
just viimaste aastate areng suunatud uuenduslikumatele
kütuseallikatele. Üritatakse populariseerida elektriautot, meie
peas keerlevad mõtted hoopis teistsugusest vesinikautost. Erinevaid
energiaallikaid liites saame ka müüginubrites tõusuteel oleva
hübriidauto. Usun, et keegi meist ei paneks imeks seda, kui mõne
aasta pärast avastame ennast sõitmas sellise energiaallika toel,
millele me praegu mõeldagi ei oska.
Kasutatud
kirjandus
Holt, Michael 1996. Leiutised. Tallinn: ”Koolibri”
Wille, H.H. 1918. Auto minevik ja tänapäev. Tallinn: Valgus
Kas vesinik auto päästab naftasõltuvusest? http://v2rskeaju.wordpress.com/2009/01/02/kas-vesinik-auto-paastab-nafta-soltuvusest/ (23.03.2012)
Hübriidauto http://et.wikipedia.org/wiki/H%C3%BCbriidauto 23.03.2012
Elektriauto http://et.wikipedia.org/wiki/Elektriauto 25.03.2012
Elektriauto http://www.zev.ee/index.php?id=10&id_lang=1 25.03.2012
Elektriauto http://www.elmo.ee/et/Elektriauto 26.03.2012
Levin, M. 1962. Vesirattast automootorini. Tallinn: Eesti Riiklik Kirjastus
Tanning, Lembo 2010. Maailma energia ülevaade I osa Nafta, gaas. Tallinn: OÜ infotrükk
Arjaka, Küllo 2010. Eesti raudtee 140. Tallinn: Tallinna Raamatutrükikoda
Tanning, Lembo 2010. Maailma energia ülevaade III osa Alternatiivsed, süsi, hüdro, tulevik. Tallinn: OÜ infotrükk
Elektrirong http://et.wikipedia.org/wiki/Elektrirong 01.04.2012
Gussarova, V.; Karma , O.; Lukin, G. 1970. Sada aastat Eesti raudteed. Tallinn: ”Eesti raamat”
Vesinikmasin http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_vehicle 07.04.2012
Lisad:
1.Sellised
võisid välja
näha Mesopotaamias kasutatud härjarakendid
2.
Newcomeni tüüpi aurumasin
3.James
Watt pöörlevate mehhanismidega aurumasin
4.Trevithick’i
vedur
5.George
Stevensoni raudtee avamiseks kasutatud vedur
6.
Nicolas Joseph Cugnot „tule jõul liikuv masin“(kolmerattaline
auruauto)
7.
Isaac de Rivaz gaasimootor
8.
Nikolaus Otto mootor
9.
Gottlieb Daimler oma mootoriga varustatud vankris
10.
Karl Benzi loodud sõiduk
11.
Naftamootor
12.
Rudolf Diesel’i disainitud diiselmootor
13.
Ferdinard Porche hübriidauto
14.
Elektriauto Tesla Model S
15. Honda FCX Clarity vesinikauto
Kõik kommentaarid