空气动力汽车把央视都给骗了？这算骗子高明还是央视采访不严谨了？(转载)
牟勇汽修
1楼
编者：今年5月，北京科博会上展出一辆空气动力大巴，得到了央视《新闻联播》等报道。产品展出者介绍这种利用源源不断的空气作为动力源的客车，听上去似乎是完美的交通解决方案：资源取之不尽，排放也是无污染的空气——这非常诱人。搜索可知，该企业还曾以此进行集资，但遭到反传销网等机构的批评，指其为原始股集资骗局。空气动力汽车背后的原理究竟是什么？
空气动力汽车本不是什么新的技术，最早可以追溯到1820年。当时主要设想是类似有轨电车的设计，轨道沿途铺设高压气管，给发动机提供高压空气，驱动车辆在轨道上行驶，当时还有一个名字，叫“Pneumatic Railway”。但是由于当年的技术条件所限，这种机车并没有真正生产出来，直到70年后，基于压缩空气的发动机车，开始陆续上市并投入使用。
早期的气动发动机，都是采用了蒸汽机一样的结构，体积庞大，效率低下，并不能解决城市的交通问题，而一百多年以后的今天，空气动力发动机有了长足的进步。发动机越发紧凑精致，效率也明显升高，这让人们动起了空气动力汽车的脑筋来。
空气动力汽车发展了一百多年，诸如美国、法国、韩国都开发出了自己的产品。比如法国的雪铁龙公司就曾宣布，空气动力汽车可能在2016年投放市场。这款车是空气动力和燃油的混动车型，燃油费将降低45%，如果在城镇驾驶，费用可以降低到80%。由于空气动力系统的成本优势，该车将比现有的混合动力汽车便宜大约1500美元左右。这篇报道发布在2013年，但是到了2015年的7月，似乎还没有看到这款汽车上市的相关消息。
相比法国合资企业，国内企业要靠谱的多。在北京举办的第15届科博会上，就出现了这么一款产品：空气动力大巴。根据车辆官网的数据，这款车型号应该是祥天A4-0001，功率可以达到240KW，时速为140km/h，续航里程为200km，排量为6L。整车配备了6速的变速箱，有53个座位，整备质量达到16800kg。很多参观者对这款车非常关注，工作人员也现场介绍了这款汽车的工作原理。
祥天空气动力大巴
从目前已知的参数上来看，这辆大巴车配备了2000L的气瓶，气瓶的压力大概在30MPa左右，通过加热膨胀，气体体积将增加1224倍。
根据热力学定律，气体在绝热过程中膨胀做功的能量是最少的(绝热膨胀)，在完全吸热经历等温过程时做功的能量是最多的(等温膨胀)。因此储罐中容器的压缩空气所包含的能量，与气体释放时的膨胀方式有关，其具体数值的大小，应该介于绝热膨胀与等温膨胀之间。
那么这些压缩气体，到底蕴含着多少的能量呢。我们根据上述结论，带入相关数据，计算结果。如果排气压力为0.15MPa时，这个2000L的钢瓶所包含的能量大约在117MJ到318MJ之间。(注：绝热系数按照1.4计算)。
计算结果可以理解为气体膨胀做功最多不超过318MJ，这个计算结果不大直观，折算成电能不过88度电左右，如果这算成汽油，也不过是5~6升的样子。
这个计算结果让我有点跌破眼镜，针对两百公里的续航要求，储罐储备的能量并没有我想象的那么高。是不是我的基础数据有问题了，除了储罐压力和排气压力外，其他参数都是官方的参数，出问题的概率并不大。而且根据热力学知识，可以知道储罐压力和排气压力的差值，决定着能量的大小，因此，我想再对数据进行进一步的“审核”。根据发明专利《CN201310292631-压缩空气动力汽车》和实用新型专利《CN201320413749-压缩空气动力汽车》(以下统称“专利”)中公开的数据，汽车储罐压力在20~45MPa之间，优选30MPa。出口压力，按照《新闻联播》中的说法，气体会膨胀1224倍来计算。看看这次的计算结果有什么变化。
储罐储存的能量，和储罐压力是正相关的。在压力到达45MPa时，储存能量达到640MJ左右，折合成电能约为180KWh。这个在极其理想的条件下计算得到的数字，也没给我带来太大的惊喜。
作为压缩空气动力系统，实际能真正获得的能量比储能量要小的多。
首先，理论上看，640MJ的计算结果是基于等温膨胀的理想条件下得到的，实际工况条件下，等温膨胀实际上是很难实现的。那么无论如何，实际储罐储存的能量，大约是介于117MJ~640MJ之间的某一个数值。
第二，气动发动机的功率，与发动机进出口的压差正相关。若要气动机工作(保证功率输出时)，尤其当汽车爬坡或者加速时，由于动力需求的上升，则需要气动机进出口有足够的压差。也就是说，储罐内气体压力不能完全使用完，当压力降低到一定水平时，就无法保证气动发动机的动力输出要求，这就给空气动力汽车的续航又打了一次折扣。
第三，根据热力学原理，气体减压膨胀过程一般来说是个吸热的过程，因此，这个环节当中势必会造成温度的下降。从积极的意义上来看，我们可以额外获得一些冷量，这些冷量可以用于汽车系统的降温，让系统效率更高。但是实际应用上看，这些冷量在应用上来并不是那么方便。撇开作为传输介质的冷媒不论，在时间上，冷量产生的时候，并不一定是需要散热的时候。反之，当需要散热的时候，也不一定有足够冷量可以用。因此，当使用这部分气体膨胀做功所产生的冷量的时候，为系统稳定，至少还需要额外的一套冷却系统，以备不时之需。或者也可以把冷量存储，在需要的时候再使用。但是不论选择哪种方法，都会使系统更加复杂。复杂的系统可以带来额外的功能，但是也会带来额外的成本和额外的故障。带来的益处有限，带来的麻烦却不少，如果1MPa减压到0.1MPa，可能带来的会是几十度的温度下降，这意味着可能温度会直接降到零下，可能会使管路结霜或冻结，造成换热效率的下降甚至损坏。所以在此时，加热装置是必要的，在专利中，也确实配备了加热装置。这个加热装置可以提高气体的问题，增加膨胀时的做功输出，但是也会额外带来新能量损失，给空气动力汽车的续航再一次打了折扣。
第四，根据气体的热力学特性，在等容条件下，气体的压力与温度正相关。这意味着储罐的储能容量，与环境温度息息相关。在25摄氏度的时候，假设气瓶的压力是30MPa的话，那么在零下10度的时候，气瓶压力只有26.5MPa(按照理想气体计算)，这代表着至少有百分之十的能量损失掉了。当然，可以做保温解决这个问题。
第五，作为发动机这样的设备，它本身的效率是很有限的。气瓶中压缩空气所蕴藏的能量，通过气动发动机释放的能量之间，会有非常大的能量损失。这可能是整个空气动力系统中最大的能量损失项。它受到热力学定律的限制，基本说是一个无法逾越的壁垒。虽然专利中所表述的，通过尾气压力回收来提高系统的效率，但是回收所消耗的能量和回收的能量来比，是否有价值，还是值得探讨的。
除上文所述外，空气动力电池还有两个重要的问题需要注意。
首先，压缩空气从哪里来。空气的压缩过程中，是非常耗能的过程。根据能量守恒定律，空气压缩消耗的能量一定会大于压缩空气本身的能量。一般来讲，空气压缩机的等熵效率无非也只有70~80%的水平。而且压缩过程中，也有一定热热量损失了。从环保的角度来看，可能只是把污染做了转移，并没有解决污染问题。尤其是由于转换效率的问题，获得相同能量时，可能会浪费更多的能源，造成更多的排放。
第二，还是老生常谈的安全问题。“专利”当中，描述空气动力汽车的储罐压力在20~45MPa之间，这是个相当高的数值。应用于运动中的汽车当中，一旦因为外力或其他因素造成破裂，后果是不堪设想的。另外，这样高的压力系统，还处在一个颠簸、震动的环境当中，密封的要求也很高。