Motor com calor criogênico

Outra versão de carro movido a ar está sendo desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Washington (em inglês) usando o conceito de motor a vapor, com a exceção de que não há combustão. Os pesquisadores usam nitrogênio líquido como propulsor para seu protótipo de carro a ar LN2000. Os pesquisadores decidiram usar nitrogênio por causa de sua abundância na atmosfera - o nitrogênio compõe aproximadamente 78% da atmosfera terrestre - e pela disponibilidade de nitrogênio líquido. Há cinco componentes no motor do LN2000:

• um tanque de aço inoxidável de 91 l
• uma bomba que move o nitrogênio líquido para o economizador
• um economizador que aquece o nitrogênio líquido com calor resultante do escapamento
• um permutador de calor que ferve o nitrogênio líquido, criando um gás de alta pressão
• um expansor, que converte a energia do nitrogênio em força utilizável

O nitrogênio líquido, armazenado a -196 ºC (-320 ºF), é vaporizado pelo convertor de calor. O convertor de calor é o coração do motor criogênico do LN2000, que recebe este nome devido às temperaturas extremamente baixas nas quais o nitrogênio líquido é armazenado. O ar movido em torno do veículo é usado para aquecer o nitrogênio líquido ao ponto de fervura. Uma vez que o nitrogênio líquido ferve, transforma-se em vapor da mesma forma que a água fervida se torna vapor d'água em um motor a vapor.

O gás nitrogênio formado pelo convertor de calor é expandido em aproximadamente 700 vezes seu volume quando em estado líquido. Este gás altamente pressurizado é então alimentado ao expansor, onde a potência do gás nitrogênio é convertida em força mecânica para empurrar os pistões do motor. O único resíduo de escape é o nitrogênio, e como este compõe a maior parte da atmosfera, o automóvel emite pouca poluição. Entretanto, estes carros podem não reduzir a poluição tanto quanto você pensa. Enquanto a poluição inexiste no carro, ela pode ser transferida para outro lugar. Assim como com o e.Volution, o LN2000 necessita de eletricidade para comprimir o ar. O uso dessa eletricidade significa que haverá alguma quantidade de poluição em outro lugar.

Parte do calor resultante da exaustão circula através do motor para o economizador, que pré-aquece o nitrogênio antes deste entrar no convertor de calor, aumentando a eficiência. Dois ventiladores situados na traseira do veículo sugam o ar através do convertor de calor para aumentar a transferência de calor para o nitrogênio líquido.

Os pesquisadores de Washington desenvolveram um protótipo ainda primitivo de seu carro, usando um furgão de correio Grumman-Olson Kubvan ano 1984 convertido. O furgão tem um motor radial de cinco cilindros que produz 15 cavalos com combustível de nitrogênio líquido. Ele é também equipado com transmissão manual de cinco marchas. Atualmente, o carro é capaz de percorrer apenas 3,2 km (2 milhas) com um tanque cheio de nitrogênio líquido, e sua velocidade máxima é de apenas 35.4 km/h (22 m/h). Entretanto, como o carro movido a nitrogênio líquido será mais leve, os pesquisadores acham que um tanque com 227 l (60 galões) dará ao LN2000 uma autonomia potencial de aproximadamente 321.8 km (200 milhas).

Com o preço da gasolina disparando, como vem acontecendo nos últimos anos, não demorará muito para que os motoristas recorram a veículos movidos a combustíveis alternativos. Ainda que os veículos movidos a ar percam terreno para os seus concorrentes movidos à gasolina no que diz respeito a desempenho e potência, eles operam com menor custo e são ecologicamente corretos, o que os torna mais atrativos como o futuro do transporte nas estradas.