Lompatan raksasa teknologi kendaraan adalah hal-hal yang diimpikan: mobil terbang, mobil matahari yang hanya menggunakan tenaga surya atau helikopter roda dua yang diimbangi oleh giroskop. Tetapi jalan menuju mobil yang lebih bersih akan berjalan dalam langkah-langkah kecil. Ada tempat untuk semua-listrik dan bahkan kendaraan semi-otonom, tetapi perubahan desain yang membakar bensin akan menghasilkan banyak keuntungan ekonomi bahan bakar yang diharapkan dalam beberapa dekade mendatang.
Guzzlers sedang dalam perjalanan keluar. Musim semi ini, ekonomi bahan bakar rata-rata dari semua mobil yang baru dibeli naik setinggi yang pernah ada, menjadi 24, 6 mil per galon, menurut analisis dari University of Michigan Transportation Research Institute (UMTRI). Ekonomi bahan bakar pasti akan naik lebih tinggi: Pada tahun 2025, standar nasional menuntut agar pembuat mobil mencapai rata-rata armada setidaknya 54, 5 mil per galon untuk mobil dan truk ringan.
Ekonomi bahan bakar yang lebih baik dapat membantu memerintah dalam konsumsi minyak dan lebih dari 1, 5 miliar ton emisi gas rumah kaca terbatuk setiap tahun oleh kendaraan jalan raya AS. Dan meskipun mobil dan truk dengan ekonomi bahan bakar terbaik sering dijual dengan harga premium, peningkatan jarak tempuh gas dapat membantu pengendara menghemat uang di pompa, di mana rumah tangga khas Amerika sekarang membelanjakan sekitar 4 persen dari pendapatan tahunannya.
Ketika harga bensin melebihi $ 4 per galon, ekonomi bahan bakar cenderung naik menjadi salah satu hal utama yang dipertimbangkan orang ketika membeli kendaraan, kata Bruce Belzowski, seorang ilmuwan riset di UMTRI. Harga telah melayang di sekitar tanda itu secara nasional — meskipun rata-rata nasional belum melewatinya sejak 2008 - dan pembeli menunjukkan keinginan untuk ekonomi bahan bakar yang lebih baik. "Konsumen mungkin berkata, 'Kita harus mendapatkan lebih banyak dari tangki ini, '" kata Belzowski.
Sebuah laporan terbaru dari Dewan Riset Nasional menemukan bahwa secara teknis layak untuk mengurangi penggunaan minyak bumi dan emisi gas rumah kaca dari mobil hingga 80 persen pada tahun 2050, dibandingkan dengan tingkat tahun 2005. Namun, meningkatkan efisiensi kendaraan bertenaga konvensional tidak akan cukup dengan sendirinya untuk menghasilkan pengurangan dramatis seperti itu. Mobil harus rata-rata mencapai 180 mil per galon untuk mencapai target yang didasarkan pada perolehan efisiensi saja. Di situlah bahan bakar alternatif dan kendaraan semua listrik akan ikut bermain.
Semua kendaraan, terlepas dari sumber tenaganya, harus menjadi jauh lebih efisien jika tujuan itu ingin direalisasikan, tetapi meningkatkan efisiensi kendaraan yang menggunakan minyak bumi dapat memiliki dampak terbesar dalam waktu dekat. Mobil-mobil ini membentuk sebagian besar kendaraan di jalan hari ini, mengkonsumsi sekitar sepertiga dari semua minyak yang digunakan di Amerika Serikat. Dan ada banyak ruang untuk perbaikan, dengan hanya seperempat energi dalam bahan bakar untuk mobil saat ini yang sebenarnya digunakan untuk memindahkannya ke jalan. Sebagian besar sisanya hilang karena panas di mesin. Meminimalkan jumlah pekerjaan yang harus dilakukan oleh mesin gas adalah salah satu cara termudah dan paling murah untuk menghemat bahan bakar. Ilmuwan, peneliti, dan produsen mobil percaya ini dapat dicapai melalui berbagai strategi, banyak di antaranya di bawah ini:
Teknologi Ban Baru
Desain ban Tweaking juga dapat menghasilkan keuntungan dengan memotong rolling resistance, atau kekuatan yang disebabkan oleh perataan ban saat bergulir di sepanjang jalan. Pengendara sepeda tahu bahwa ban kempes menuntut kerja keras yang lebih terasa untuk berguling pada klip yang terhormat. Demikian pula, meminimalkan jumlah perataan atau deformasi ban mobil melalui material dan desain canggih dapat mengurangi jumlah energi yang dibutuhkan hanya untuk membuatnya tetap bergulir.
Inovasi mesin
Namun, perbaikan yang paling dramatis mungkin akan datang dari perubahan pada transmisi mesin, kata Alan Crane, seorang ilmuwan senior untuk Dewan Penelitian Nasional Dewan pada Sistem Energi dan Lingkungan dan direktur studi untuk laporan NRC. Transmisi dengan jumlah kecepatan yang lebih tinggi, transmisi kopling ganda, dan lapisan peredam gesekan dapat membantu mesin bekerja pada efisiensi yang lebih tinggi dan mengurangi kehilangan energi.
Sebuah teknologi yang dikenal sebagai penonaktifan silinder adalah salah satu pilihan bagi pembuat mobil yang menginginkan produk yang kurang haus. Ini pada dasarnya membunuh separuh mesin saat tidak diperlukan — misalnya saat melaju di jalan raya — tetapi tetap menggunakan tenaga ekstra untuk akselerasi, tanjakan besar, pengangkutan kapal, atau situasi lain yang membutuhkan mesin yang lebih kuat. "Jadi, Anda beralih dari mesin enam silinder ke tiga, " kata Brandon Schoettle, seorang peneliti di UMTRI. Berjalan di silinder yang lebih sedikit memungkinkan driver memiliki keduanya, memprioritaskan daya saat Anda membutuhkannya, dan menghemat saat Anda tidak membutuhkannya.
Perampingan mesin adalah cara lain untuk mendapatkan efisiensi, dan tidak lagi harus mengorbankan kinerja. Pada mobil gas konvensional, mesin pembakaran internal mengambil campuran bensin dan udara ke dalam sebuah silinder. Piston bergerak ke atas untuk mengompresi campuran ini, dan kemudian percikan menyalakannya, menghasilkan ledakan yang mendorong piston ke bawah. Sebuah katup terbuka untuk buang untuk meninggalkan silinder, dan siklus dimulai lagi: asupan, kompresi, pembakaran, pembuangan. Turbocharging, yang memaksa udara ekstra ke dalam silinder mesin, dapat memungkinkan engine yang lebih kecil menghasilkan lebih banyak daya dari masing-masing ledakan kecil ini.
Lebih kecil biasanya berarti lebih ringan, dan pengurangan 10 persen dalam bobot mobil menghasilkan pengurangan tujuh persen dalam penghematan bahan bakar, catat Crane. Pada tahun 2050, laporan NRC menyimpulkan bahwa mobil bisa memiliki berat 40 persen lebih sedikit. "Itu bahkan tanpa melibatkan banyak serat karbon [ringan], " kata Crane. "Saat ini, hampir semua yang ada di mobil hanyalah baja biasa."
Mengganti Baja Berat
Paduan besi dan baja membentuk sekitar 45 persen dari berat sebagian besar mobil. Tetapi semakin, bahan canggih dapat diterapkan dalam mode jigsaw, dengan potongan-potongan ringan dimasukkan ke berbagai tempat dalam struktur baja. "Anda dapat memperkuat bagian-bagian yang sangat penting, " kata Bill Reinert, manajer nasional kendaraan teknologi canggih untuk Toyota. Baja berkekuatan tinggi ditukar sebagai baja yang lebih tipis dan lebih kuat dari baja biasa, dan kandungan aluminium meningkat. Serat karbon dan komposit magnesium adalah bahan yang relatif mahal dan sulit untuk dikerjakan hari ini, tetapi lebih jauh lagi mereka dapat membantu mengurangi berat beberapa komponen hingga 75 persen.
Menurunkan berat badan juga dapat memiliki efek domino karena beberapa bagian dalam mobil berjalan sendiri. "Jika Anda bisa menghemat 100 pound, Anda mungkin bisa beralih ke mesin yang lebih ringan, lebih kecil, atau mengurangi ukuran rem, " kata Crane. Pada gilirannya, mesin yang lebih kecil dapat berarti lebih sedikit barang di bawah kap, yang memungkinkan lebih banyak fleksibilitas untuk desain aerodinamis, yang mengarah pada efisiensi yang lebih baik.
Produksi Bagian yang Dioptimalkan
Kemajuan dalam desain berbantuan komputer memudahkan untuk mengoptimalkan setiap bagian dan sistem untuk hasil yang diinginkan. "Alat-alatnya membaik, " kata Crane. “Ketika [pembuat mobil] membuat revisi untuk mobil, mereka dapat memasukkan lebih banyak informasi ke dalam komputer, dan mencari tahu apa kompromi terbaik untuk penghematan bahan bakar, serta faktor-faktor lain.”
Tweak ke kurva dan sudut mobil, dan penambahan daun jendela panggangan aktif yang menghalangi aliran udara saat tidak diperlukan untuk pendinginan mesin, dapat meminimalkan sebanyak 5 persen dari hambatan mobil pada kecepatan tinggi, cukup untuk mengurangi rumah kaca kendaraan emisi gas sekitar 1 gram per mil dan menghasilkan penghematan bahan bakar ekstra. Tetapi perubahan eksternal tidak harus dramatis bagi mobil untuk mencapai 50 mil atau lebih ke galon. Seorang pengangkut bahan bakar masa depan, kata Crane, "harus terlihat seperti kendaraan saat ini."
Namun, inspeksi tertutup atau putaran di belakang kemudi dapat mengungkapkan beberapa perbedaan. “Karena bobotnya secara signifikan lebih ringan, [mobil masa depan yang lebih efisien] mungkin terasa agak berbeda. Ini akan menangani lebih baik, itu akan mencambuk sudut yang lebih baik, “kata Crane. Dalam menganalisis jalur yang mungkin untuk tujuan 2050 itu, tim NRC mengasumsikan kendaraan akan terus kurang lebih dalam bentuk mereka saat ini. Mobil-mobil itu akan "menjadi sedikit lebih berangin, " kata Crane, tetapi tidak ada yang radikal. Kendaraan "jangan menjadi lebih kecil atau tersapu ke belakang sehingga Anda tidak dapat memuat siapa pun di kursi belakang."
Bantuan Dari Komputer
Lebih dari satu dekade setelah diperkenalkannya Prius di AS, hibrida masih merupakan bagian kecil dari keseluruhan pasar mobil — sekitar tiga persen kendaraan terjual di Amerika Serikat. Tetapi beberapa teknologi dalam hibrida hari ini dapat membantu petak luas mobil masa depan mendapatkan jarak tempuh gas yang lebih baik. Salah satu bagian terpenting adalah teknologi start-stop, yang mematikan mesin saat kendaraan dalam keadaan diam, dan kemudian dinyalakan kembali ketika pengemudi menginjak pedal gas.
Dalam hibrida, ini sering dikombinasikan dengan pengereman regeneratif, yang memanfaatkan energi kinetik selama memperlambat dan pengereman untuk mengisi baterai. Listrik yang tersimpan kemudian dapat digunakan untuk menghidupkan kembali mesin. "Pengereman regeneratif dan start-stop pada dasarnya akan menjadi elemen desain yang sangat umum dalam beberapa tahun mendatang, " kata Crane.
Tentu saja, ketika menyangkut penghematan bahan bakar, perilaku pengemudi juga penting. Perbedaan dalam penggunaan bahan bakar antara pengemudi yang agresif dan berkaki depan dengan pengemudi yang konservatif bahkan mencapai 20 persen. Sampai batas tertentu, teknologi dapat mendorong pengemudi menjauh dari kecenderungan mereka yang lebih boros. Sementara mengemudi otonom tidak mungkin menghasilkan mobil tanpa pengemudi, setidaknya tidak dalam waktu dekat, kepala eksekutif Renault-Nissan, Carlos Ghosn, mengatakan pada sebuah acara baru-baru ini di Stanford University, "Anda akan melihat banyak mobil dengan lebih sedikit input dari pengemudi. ”Mobil-mobil itu dapat dioptimalkan untuk penghematan bahan bakar dan rute yang efisien.
Di masa depan yang lebih jauh, persimpangan bisa menjadi tempat di mana mobil diprogram untuk memperlambat dan menenun jalan mereka, daripada membanting rem atau menavigasi bundaran, Schoettle UMTRI menyarankan. "Jika tidak ada yang berhenti, Anda telah meningkatkan penghematan bahan bakar, " katanya.
"Akan sangat bagus jika ada beberapa peluru ajaib, " kata Reinert Toyota — beberapa teknologi yang dapat membuat mobil kotor menjadi bersih tanpa kita pernah melihat perbedaan dalam kinerja, pilihan, kenyamanan atau harga. Kenyataannya adalah beberapa teknologi dalam kombinasi yang tepat dapat membantu membersihkan kendaraan kita. "Semua hal ini kecil, " kata Reinert, "tetapi semuanya bertambah."
