DLR ศูนย์อวกาศยานแห่งชาติของเยอรมนีได้พัฒนา Zero Emission Drive Unit – Generation 1 (ZEDU-1) รถยนต์ต้นแบบที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมโดยมีเป้าหมายคือลดการปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์และอนุภาคฝุ่นต่างๆ ออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก

แน่นอนว่าเพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ZEDU-1 จึงถูกออกแบบให้ใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้า แต่สิ่งที่ทำให้มันแตกต่างจากรถยนต์ไฟฟ้าที่วิ่งกันขวักไขว่ทั่วโลกตอนนี้ คือ ZEDU-1 ได้รับการออกแบบให้ลดการปล่อยอนุภาคฝุ่นจากเบรกและการสึกหรอของยานรถยนต์ด้วย

ระบบเบรกของ ZEDU-1 ไม่ใช้ระบบดิสก์เบรกทั่วไปซึ่งปกติจานเบรกจะถูกติดตั้งอยู่บริเวณล้อ แต่ทีมพัฒนาใช้ดิสก์เบรกแบบหลายจาน (multi-disc brake) ติดตั้งไว้ในชุดเกียร์ทดของส่วนติดตั้งเครื่องยนต์ไฟฟ้าและทำงานร่วมกับเบรกไฟฟ้าที่อาศัยแรงทางแม่เหล็กไฟฟ้ามาหน่วงการหมุนของเครื่องยนต์ โดยพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในระหว่างการเบรก (regenerative energy) จะถูกนำกลับไปใช้เกือบทั้งหมด

การออกแบบติดตั้งชุดเบรกรวมอยู่ในส่วนเครื่องยนต์ขับเคลื่อนนี้ทำให้สามารถออกแบบชุดเบรกให้มีขนาดเล็กลงได้ ภายในชุดเบรกมีอ่างน้ำมันเพื่อรองรับฝุ่นผงอนุภาคที่เกิดขึ้นจากการเสียดสีในระหว่างที่เบรกทำงาน โดยน้ำมันดังกล่าวจะถูกขับผ่านชุดกรองเพื่อดักจับฝุ่นเหล่านั้นเอาไว้ ทำให้ลดการปล่อยอนุภาคฝุ่นจากชุดเบรกไม่ให้เล็ดรอดฟุ้งกระจายออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก

ZEDU-1 ขณะวิ่งทำการทดสอบในสนาม (ที่มา – DLR, License CC-BY-SA 3.0)

ผลสืบเนื่องจากการออกแบบชุดเบรกโดยย้ายตำแหน่งติดตั้งจากบริเวณล้อเข้าไปยังส่วนของเครื่องยนต์ ทำให้พื้นที่บริเวณซุ้มล้อของ ZEDU-1 มีพื้นที่ว่างเพิ่มมากขึ้น ทีมพัฒนาของ DLR ได้ออกแบบซุ้มล้อพิเศษที่ครอบปิดล้อทั้งหมดของรถเอาไว้ ซุ้มล้อนี้ถูกออกแบบมาเพื่อช่วยในการดักเก็บฝุ่นจากการสึกหรอของยานรถยนต์ในระหว่างที่วิ่งไปบนพื้นถนน และด้วยการออกแบบรูปทรงของซุ้มล้อโดยอาศัยความรู้ตามหลักอากาศพลศาสตร์ทำให้ในระหว่างที่รถวิ่งนั้นพื้นที่ว่างภายในซุ้มล้อจะมีความดันอากาศน้อยกว่าความดันอากาศภายนอกตัวรถ (หรือก็คือมีสภาพเป็น negative pressure) เป็นการจำกัดพื้นที่มิให้อนุภาคฝุ่นจากเศษยางที่สึกหรอฟุ้งออกสู่ภายนอก

และเพื่อดักเก็บอนุภาคฝุ่นที่ยังคงฟุ้งอยู่ภายในซุ้มล้อระหวางที่รถวิ่ง รถ ZEDU-1 จึงได้รับการออกแบบติดตั้งพัดลมเพื่อดูดอากาศและฝุ่นภายในซุ้มล้อนั้นมาผ่านแผ่นกรองดักฝุ่น ก่อนที่จะปล่อยให้มีแค่อากาศสะอาดเท่านั้นไหลผ่านแผ่นกรองอากาศออกสู่นอกตัวรถ

การทดสอบ ZEDU-1 บน dynamometer (ที่มา – DLR, License CC-BY-SA 3.0)

ทีมพัฒนาของ DLR ได้ทดสอบรถ ZEDU-1 ในห้องทดสอบและนำออกวิ่งทดสอบในสนาม โดยพบว่าการขับรถด้วยความเร็วไม่เกิน 50 กิโลเมตรต่อชั่วโมงนั้น ZEDU-1 สามารถดักจับฝุ่นต่างๆ จากระบบเบรกและการสึกหรอของล้อยางได้ทั้งหมด ในขณะที่การวิ่งด้วยความเร็วที่สูงกว่านั้น ZEDU-1 มีการปล่อยอนุภาคฝุ่นจากการสึกหรอของยางเพียงแค่ 20-30% เมื่อเทียบกับรถยนต์ทั่วไป ส่วนฝุ่นจากระบบเบรกนั้นยังคงสามารถดักจับเอาไว้ได้ทั้งหมด

DLR จะพัฒนาเทคโนโลยีนี้ต่อไปและหาความร่วมมือจากบริษัทผู้ผลิตรถยนต์เพื่อนำเอาเทคโนโลยีเหล่านี้ไปใช้งานจริงในอุตสาหกรรมยานยนต์

ที่มา – Interesting Engineering