Comment fonctionnent les hypercars

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Qu'est-ce qui rend nos véhicules si inefficaces? Voir les photos de voitures conceptuelles. Justin Sullivan / Getty Images

-Peu importe le type de voiture que vous conduisez, vous aimeriez probablement obtenir une meilleure consommation d'essence. Même si vous conduisez un véhicule hybride efficace, chaque fois que vous remplissez le réservoir, vous vous demandez peut-être: "Ne serait-ce pas génial si je pouvais obtenir encore plus de kilométrage? Par exemple, plus de 100 miles par gallon (42,5 kilomètres par litre) ? " Eh bien, si un groupe d'ingénieurs visionnaires réussit, vous pourriez.

Des gens comme l'expert en politique énergétique Amory Lovins, les concepteurs d'une société appelée Fiberforge et même les ingénieurs automobiles de Volkswagen ont travaillé d'arrache-pied pour créer des voitures incroyablement légères et ultra efficaces. Le résultat: des hypercars. Avec des matériaux avancés et des systèmes de carburant alternatifs, les hypercars n'ont pas à sacrifier la sécurité, les performances ou le luxe au nom de l'efficacité énergétique.

Si vous pensez que la technologie automobile est prête à évoluer après être restée fondamentalement la même au cours des 50 dernières années, cet article vous expliquera pourquoi vous avez peut-être raison. Au lieu de véhicules de plusieurs tonnes à ossature d'acier propulsés par des moteurs à combustion interne, nous allons vous montrer des voitures en matériaux composites de carbone plus légers et plus résistants que l'acier, avec des formes aérodynamiques épurées et des moteurs incroyablement efficaces. En fait, certaines de ces voitures sont si efficaces que vous pouvez les brancher et restituer l'électricité au réseau avec une réduction sur votre facture d'électricité. Ce n'est pas seulement une tarte au futurisme du ciel, non plus. Nous allons vous montrer quelques hypercars qui sont sur la route aujourd'hui.

Si vous envisagez de concevoir une voiture super efficace, la première chose à faire est de déterminer ce qui rend les véhicules actuellement sur la route si inefficaces - cela s'avère être une liste assez longue. Découvrez ce qui figure en tête de liste à la page suivante.

Contenu
  1. Gaspiller de l'Energie
  2. Ultra léger et hyper efficace
  3. Hypercars sur la route
Beaucoup d'énergie (et d'argent) est gaspillée en transportant simplement du carburant. Noel Hendrickson / Getty Images

Peu d'experts soutiendraient l'idée que le plus gros problème des voitures modernes est le poids. Selon l'Agence de protection de l'environnement (EPA), chaque 100 livres. (45,36 kg) retirés d'une voiture peut augmenter la consommation de carburant de 1 à 2 pour cent. Le nombre exact dépend de la taille du véhicule et de son moteur - plus la voiture est petite, plus l'augmentation de la consommation de carburant est dramatique. Maintenant, 1 à 2 pour cent peut ne pas sembler beaucoup, mais cela s'additionne. Si vous pouviez retirer 2000 livres. (907,2 kg) d'une voiture, vous pouvez augmenter votre kilométrage jusqu'à 40%. Mais les avantages ne s'arrêtent pas là. Si une voiture est conçue à partir de zéro pour être plus légère d'environ une tonne, elle n'aura pas besoin d'un gros moteur pour obtenir les mêmes performances. La partie la plus lourde d'une voiture est généralement le bloc moteur, donc si vous pouvez utiliser un moteur plus petit, vous économisez encore plus de poids. En plus de tout cela, vous n'aurez pas besoin de transporter autant de carburant, car ce petit moteur brûlera moins. Un gallon d'essence pèse environ 6 livres. (2,72 kg). Si vous avez un réservoir de carburant de 20 gallons (75,69 litres) dans votre VUS, vous brûlez beaucoup de carburant sans rien faire d'autre que de transporter du carburant. Une fois que vous avez rendu une voiture beaucoup plus légère, vous pouvez réduire le poids de nombreux composants, y compris les freins, la suspension et même les pneus [source: USA TODAY].

L'inefficacité ne s'arrête pas au poids, cependant. De nombreuses voitures modernes ont des systèmes de climatisation qui sont beaucoup plus puissants qu'ils ne devraient l'être pour le petit espace clos qu'ils sont conçus pour refroidir. En plus du poids supplémentaire, ils tirent une quantité importante de puissance du moteur.

Les pneus sont un autre point sensible d'énergie. La plupart des pneus ne sont pas conçus pour minimiser la résistance au roulement, ce qui signifie que le moteur doit pousser encore plus fort pour déplacer la voiture. La flexion des flancs dans les pneus gaspille encore plus d'énergie. Et chaque fois que vous appuyez sur les freins, une grande quantité d'énergie est dissipée sous forme de chaleur. Vous l'avez deviné - plus de perte d'énergie.

Enfin, bien que de nombreux véhicules aient des formes de carrosserie aérodynamiques, toutes les voitures n'ont pas un profil aérodynamique optimal. Si la résistance au vent ne vous semble pas importante, pensez à la force qui pousse votre main lorsque vous la mettez par la vitre d'une voiture en mouvement. Imaginez maintenant cette force qui appuie sur toute la surface avant de la voiture.

Quel est l'effet net de toute cette inefficacité? Prenons un exemple de base - qu'en est-il de votre conduite habituelle au travail? Tout ce que vous avez à faire est de vous déplacer d'un point à un autre, avec peut-être une mallette ou une boîte à lunch. Pourtant, sur le trajet, vous transportez également environ deux tonnes d'acier avec vous. Selon Amory Lovins, 90% de l'énergie générée par le moteur de votre véhicule ne parvient même jamais aux roues, car la majeure partie est perdue sous forme de chaleur lorsque le moteur et les pièces de transmission se frottent. En fin de compte, seulement 0,3% de toute la puissance émise par votre moteur est réellement utilisée pour déplacer votre corps [source: AutoblogGreen].

Maintenant que vous savez quelles parties de nos voitures gaspillent de l'énergie, vous pouvez concevoir des voitures plus performantes. Découvrez comment sur la page suivante.

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Amory Lovins

S'il y a un seul fer de lance pour le mouvement hypercar, c'est Amory Lovins, ingénieur sans prétention, environnementaliste et récipiendaire d'une bourse -MacArthur. La philosophie d'utilisation de l'énergie de Lovins est simple: les États-Unis doivent réduire leur consommation globale d'énergie. Son Rocky Mountain Institute (RMI) est un groupe de réflexion consacré au développement de technologies de banc d'essai dans l'espoir de conduire les grandes entreprises sur une voie plus écoénergétique. Ces dernières années, une société dérivée de RMI appelée Hypercar, Inc. est devenue Fiberforge, une société axée sur le développement de produits de production de masse peu coûteux fibre de carbone [source: The Wall Street Journal].

Negawatts

UNE Negawatt est une unité d'énergie hypothétique qui n'a jamais été générée. Cela représente une augmentation de l'efficacité. Certaines hypercars pourraient pousser le concept un peu plus loin. Les hypercars hybrides peuvent utiliser le freinage par récupération pour augmenter la charge des batteries embarquées. Le rendement élevé de la voiture signifie que vous pourriez terminer votre voyage avec du jus supplémentaire dans les batteries. C'est à ce moment-là que vous branchez votre véhicule dans une prise. Au lieu de consommer de l'énergie pour recharger les batteries, vous permettez à l'énergie des batteries de circuler dans le réseau. Votre compteur électrique suit combien vous avez réinjecté dans le système, et la compagnie d'électricité vous paie à un taux spécifié sous la forme d'une remise d'électricité ou d'un chèque, si votre maison est suffisamment efficace pour avoir une consommation d'énergie négative globale..

Les carrosseries des voitures de course de Formule 1 sont construites presque entièrement en fibre de carbone. L'idée de conduire une F1 au travail tous les jours peut être attrayante, mais ce n'est pas très pratique. Mark Thompson / Getty Images

En vous rappelant ce que vous avez appris de la page précédente, si vous deviez concevoir une voiture pour qu'elle soit le véhicule le plus économe en carburant possible, tout en restant pratique pour la conduite de tous les jours, par où commencer?

Le châssis pourrait être un bon point de départ. Le châssis en acier d'une voiture standard est assez lourd. Il est également très solide, donc si vous voulez le rendre plus léger, vous devrez trouver quelque chose qui puisse résister au stress de porter de lourdes charges et conserver la capacité d'absorber les chocs pour protéger les occupants. Certains constructeurs automobiles ont déjà expérimenté avec de l'acier de meilleure qualité, plus résistant que l'acier ordinaire, ce qui permet d'en utiliser moins [source: USA TODAY]. Mais si nous voulons vraiment réduire les kilos en trop, nous devons nous pencher sur la fibre de carbone. Lorsqu'elle est correctement préparée, la fibre de carbone est 10 fois plus résistante que l'acier et pèse beaucoup moins. Le remplacement de tout l'acier d'une voiture par de la fibre de carbone peut réduire le poids jusqu'à 40% [source: Green Car Congress].

La carrosserie du véhicule est un autre domaine où des améliorations considérables peuvent être apportées. La forme de la voiture doit être testée dans une soufflerie pour s'assurer qu'elle a la forme aérodynamique optimale. Tout ce qui dépasse de la surface du véhicule doit être simplifié, comme les rétroviseurs latéraux, les poignées de porte et même le badge du véhicule. Le corps doit également être en fibre de carbone solide mais légère.

En ce qui concerne la centrale électrique du véhicule - le moteur - vous devrez faire des choix. Il existe plusieurs façons d'alimenter la voiture qui sont meilleures que les moteurs à combustion interne, mais celle que vous choisirez dépendra en grande partie de la technologie qui mûrit le plus rapidement. Les piles à hydrogène n'émettent que de l'eau, et elles pourraient être efficaces si une méthode propre et verte de production d'hydrogène est trouvée. Les moteurs électriques qui fonctionnent sur piles et se branchent sur des prises murales sont techniquement les plus rentables une fois que vous avez fait le calcul de la conversion des wattheures par mile (wattheures par kilomètre) en miles par gallon (kilomètres par litre) [source: Hypercars ]. Cela est particulièrement vrai si vous chargez pendant les heures creuses et que vous avez accès à de l'électricité propre, comme l'énergie éolienne ou hydraulique. Parfois, vous voudrez peut-être un peu plus d'autonomie ou plus de puissance qu'un moteur électrique peut fournir, il peut donc être judicieux d'utiliser un moteur à combustion très efficace. Un bloc en aluminium gardera le poids bas, et vous pourriez probablement même vous en tirer avec trois cylindres compte tenu de la légèreté de la voiture.

Les véhicules expérimentaux comme cette voiture française Microjoule peuvent atteindre une consommation de carburant extrême (plus de 10 000 mpg, dans ce cas), mais l'objectif de la conception de l'hypercar est de créer des voitures efficaces et pratiques pour un usage quotidien. Bryn Lennon / Getty Images

L'intérieur est un domaine du véhicule souvent négligé dans la réduction de poids. Il existe de nombreuses possibilités de perte de poids ici. Par exemple, vous pouvez éviter les cadres de siège lourds en fabriquant les sièges en fibre de carbone et même en les intégrant dans le châssis. Quelques zones rembourrées les rendront douillettes et confortables, même sans excès de rembourrage, de mousse et de rembourrage. Vous pouvez également réduire la moquette. Un petit compresseur fera fonctionner le modeste climatiseur, mais il gardera la voiture très fraîche car le toit est isolé et les fenêtres à double vitrage. Il n'y a pas de toit ouvrant - non seulement il laisserait entrer trop de chaleur estivale, mais les toits ouvrants ajoutent du poids à un véhicule et réduisent la rigidité du châssis. Nous voudrons écouter de la musique pendant que nous conduisons, mais nous n'avons pas besoin d'un énorme amplificateur ou de haut-parleurs tonitruants. Un système de son modeste économisera du poids tout en sonnant bien.

Bien sûr, vous voudrez également vous rappeler d'utiliser pneus à faible résistance au roulement qui permettent à la voiture de se déplacer facilement sans sacrifier la traction. Les flancs de ces pneus sont conçus pour être très rigides, ils ne fléchiront donc pas et ne gaspilleront pas d'énergie - une caractéristique qui améliore également la maniabilité. Les pneus doivent également utiliser la technologie de roulage à plat afin que vous n'ayez pas besoin de porter le poids supplémentaire d'un pneu de secours ou même d'un cric de véhicule lourd.

Voilà, vous venez de concevoir notre propre hypercar. Ensuite, jetons un coup d'œil aux hypercars qui existent déjà.

Économie de la fibre de carbone

La fibre de carbone n'a pas été largement utilisée dans l'industrie automobile car elle est très coûteuse à fabriquer. Il est utilisé pour les châssis et les carrosseries de certaines voitures de course et de certaines voitures de sport très chères. La plupart sont fabriqués à la main; cependant, cela pourrait changer. Fiberforge, une société créée par le Rocky Mountain Institute d'Amory Lovins, a développé une méthode de production de masse de pièces en fibre de carbone. Les fibres sont tissées en bandes, qui sont combinées pour former des feuilles. Les feuilles sont empilées et chauffées pour former un panneau, puis placées dans une presse pour lui donner la forme appropriée. L'ensemble du processus prend environ 10 minutes - une énorme augmentation du potentiel de production de fibre de carbone. La hausse des coûts de l'acier pourrait également faire de la fibre de carbone une option plus attrayante, en particulier lorsque l'effet d'équilibrage des coûts de carburant considérablement réduits est calculé [source: AutoblogGreen].

Lotus a adopté l'approche minimaliste avec son modèle Elise. Certains des principes de la théorie de l'hyper voiture peuvent être trouvés ici. Kevin Lee / Getty Images

Plusieurs entreprises ont produit des hypercars, bien que la plupart soient des concepts ou des véhicules d'essai. Il n'y a vraiment pas de définition stricte de l'hypercar - cela signifie simplement une voiture conçue pour être très efficace, généralement plusieurs ordres de grandeur mieux que votre voiture d'exposition moyenne. Les meilleurs hybrides disponibles en 2008 peuvent atteindre des cotes mpg dans les années 40 (cotes km / h dans les années 70) dans des conditions optimales, ce qui est excellent, mais pas tout à fait un matériau hypercar.

Fait intéressant, certaines entreprises pratiquent la théorie de l'hypercar depuis des décennies, bien qu'elles ne l'aient pas poussée aux extrêmes nécessaires pour atteindre 100 mpg (160,93 km / l) ou plus. Lotus est une entreprise britannique connue pour ses voitures hautes performances légères et agiles comme l'Elise. Leur philosophie de conception consiste à éliminer tout ce qui est inutile pour garder un poids minimal. Cela confère à l'Elise une excellente maniabilité et une accélération étonnante, même avec un moteur à quatre cylindres. Les voitures intelligentes intègrent également les principes de l'hypercar, avec un petit design léger destiné à transporter des personnes dans les zones urbaines.

Le Rocky Mountain Institute a développé une hypercar qu'ils appellent la Révolution Hypercar. Sa conception est similaire à l'hypercar hypothétique que nous avons conçue à la page précédente. Le RMI Hypercar est un petit SUV / crossover qui peut accueillir cinq adultes et peut remorquer une demi-tonne sur une pente raide, mais c'est un véhicule ultra-léger.

Volkswagen a construit et testé une hypercar appelée L1 en 2002. C'est une conception radicale qui a la forme du cockpit d'un avion de chasse. Il y a de la place pour le conducteur et un passager assis directement derrière le conducteur, plus un peu de chargement. L'écoutille s'ouvre sur le côté et l'intérieur, bien que serré, semble confortable. Le L1 est propulsé par un moteur diesel à un cylindre et peut parcourir 100 kilomètres (62,14 miles) avec un seul litre (0,26 gallons) de carburant - d'où le nom [source: Wheelspin].

General Motors et Scaled Composites ont créé l'Ultralite, une voiture de démonstration technologique en fibre de carbone et en plastique. Il a prouvé que de telles conceptions étaient possibles par un constructeur automobile américain, mais GM n'a pas mis en production d'hypercars [source: Scaled Composites]. Daihatsu et Honda ont également des programmes de développement d'hypercars qui ont abouti à plusieurs conceptions, mais rien n'est encore apparu chez le concessionnaire local..

Néanmoins, les coûts énergétiques dans le monde poussent les constructeurs automobiles à proposer des véhicules de plus en plus efficaces. Si le prix de la construction en fibre de carbone baisse, nous pourrions voir des hypercars ultralégers sur la route au cours des prochaines années..

Pour plus d'informations sur les hypercars, les technologies automobiles légères et d'autres sujets connexes, suivez les liens de la page suivante.

Sécurité et performance

Beaucoup de passionnés d'automobile grimacent à l'idée d'efficacité, tandis que beaucoup d'autres personnes craignent que les véhicules incroyablement légers ne suffiront pas à protéger les occupants. Les hypercars sont en fait meilleurs dans les deux aspects que de nombreuses voitures compactes sur la route aujourd'hui. Bien qu'ils aient de petits moteurs, le rapport puissance / poids d'une hypercar peut être beaucoup plus élevé qu'une voiture lourde avec un moteur V8. Cela permet une accélération impressionnante et une maniabilité encore plus impressionnante.

Cette maniabilité agile est également une caractéristique de sécurité. La légèreté équivaut à des distances de freinage plus courtes et lorsque vous combinez cela avec des manœuvres d'évitement de précision, les hypercars peuvent potentiellement éviter certains accidents. En cas de collision, les hypercars peuvent utiliser des techniques avancées d'absorption d'énergie. La fibre de carbone elle-même a d'excellentes propriétés de collision, déviant et absorbant beaucoup d'énergie cinétique avant même qu'elle n'atteigne les occupants. Le châssis monocoque (monobloc) en fibre de carbone utilisé par certaines hypercars est également très rigide, ajoutant une protection supplémentaire. En plus des caractéristiques de sécurité plus traditionnelles comme les airbags, les zones d'écrasement intégrées qui absorbent les impacts dans les zones clés créent également une protection supplémentaire.

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Plus de liens intéressants

  • Institut des montagnes Rocheuses
  • Hypercars
  • L'économie de carburant

Sources

  • Ball, Jeffrey. "Tilting at Energy Windmills: Amory Lovins pense que les États-Unis peuvent réduire considérablement leur consommation de pétrole. Voici comment." Le journal de Wall Street. 25 juillet 2005. (26 juillet 2008) http://www.rmi.org/images/PDFs/Energy/E05-07_TiltingAtEnergy.pdf
  • Agence de Protection de l'Environnement. «Conseils sur la consommation d'essence». (26 juillet 2008) http://www.fueleconomy.gov/feg/driveHabits.shtml
  • Congrès des voitures vertes. "Toray, Nissan, partenaire Honda sur la fibre de carbone pour les voitures." 26 juillet 2008. (26 juillet 2008) http://www.greencarcongress.com/2008/07/toray-nissan-ho.html
  • Hypercars.com. "Hypercars: voitures ultra-modernes, ultra-efficaces et hautes performances." (26 juillet 2008) http://www.hypercars.com/
  • Linton, Lascelles. «Eco-tech Future Fuels». AutoblogGreen. 20 août 2007. (26 juillet 2008) http://www.autobloggreen.com/2007/08/20/liveblogging-eco-tech-future-fuels/
  • Composites à l'échelle. «Voiture de démonstration GM Ultralite». (26 juillet 2008) http://www.scaled.com/projects/gmcar.html
  • Wheelspin. "Ferdinand Piëch conduit une voiture de 1 litre à l'AGA de Volkswagen." 15 avril 2002. (26 juillet 2008) http://www.ltv-vwc.org.uk/wheelspin//ws_may_2002/vw_bubble_car.htm
  • Woodyard, Chris. "Les composants automobiles s'allègent pour améliorer le kilométrage." ÉTATS-UNIS AUJOURD'HUI. 7 octobre 2007. (26 juillet 2008) http://www.usatoday.com/money/autos/2007-10-07-lighter-weight_N.htm



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