# Carro a ar comprimido

Um carro a ar comprimido é um carro que possui um motor alimentado a ar comprimido. O carro pode usar apenas o ar comprimido como sua fonte de alimentação ou combinado (como num veículo híbrido) com gasolina, diesel, etanol, ou elétrico com frenagem regenerativa.

## Tecnologia
### Motorização

Carros movidos a ar comprimido usam motores movidos por um sistema, alimentado por um cilindro de altíssima pressão: 31 MPa (4500 psi ou 310 bar). Diferentemente dos motores a combustão, nos quais há a ignição de uma mistura combustível-ar que move os pistões, os carros a ar comprimido movem-se pela expansão do ar comprimido, de maneira similar à expansão do vapor num motor a vapor.

#### Densidade de energia

O ar comprimido possui densidade de energia relativamente baixa. O car a 30 MPa (aproximadamente 4.350 psi) contém por volta de 50 Wh de energia por litro (e normalmente pesa 372 g/l). A título de comparação, uma bateria chumbo-ácido contém 60-75 Wh/l. Uma bateria d íon de lítio contém de 250 a 620 Wh/l. O EPA estima a densidade de energia da gasolina em 8890 Wh/l; entretanto, um motor a gasolina típico, com apenas 1% de eficiência pode utilizar de forma efetiva o equivalente a 1694 Wh/l. A densidade de energia de um sistema a ar comprimido pode ser mais que dobrada se o ar for aquecido antes da expansão.
De forma a aumentar a densidade de energia, alguns sistemas podem usar gases liquidificados ou solidificados. "o CO$_2$ oferece maior compressibilidade que o ar quando muda da forma gasosa para a supercrítica."

## Emissões

Os veículos a ar comprimido podem ser livres de emissão, contanto que a fonte de compressão do ar, geralmente a eletricidade, também provenha de fontes limpas. Assim, o impacto ambiental dependerá de quão limpa é a fonte dessa eletricidade. Entretanto, muitos desses veículos usam motores a gasolina para outras tarefas. O nível de emissões pode ser comparado à metade do dióxido de carbono produzido por um Toyota Prius (0,34 lb/mi, ou 0,095 kg/km).
Entretanto, um estudo realizado em 2009 mostrou que mesmo com assunções muito otimistas, o armazenamento de energia do ar é menos eficiente que o químico, através de baterias.

## Vantagens

As principais vantagens de um motor alimentado a ar são:
* Não usar gasolina ou outros combustíveis fósseis;
* O reabastecimento pode ser feito em casa, mas encher os tanques a toda pressão exigiria compressores para 250-300 bar (3626-4351 psi), que normalmente não estão disponíveis para utilização doméstica e não profissional, considerando-se o perigo inerente à operação nesses níveis de pressão. Tal como ocorre com a gasolina, o óleo diesel, o etanol e o GNV, os postos teriam de instalar equipamentos adequados para esse uso caso a tecnologia se torne suficientemente viável;
* Os motores a ar comprimido diminuiriam o custo de produção, pois dispensam refrigeração, velas de ignição, motor de arranque e silenciadores;
* A taxa de descarga é muito baixa se comparada à das baterias, que perdem carga lentamente ao longo de muito tempo. Assim, o veículo pode ser deixado parado por mais tempo que os veículos elétricos.
* A expansão do ar comprimido diminui a sua temperatura: tal propriedade pode ser utilizada como ar-condicionado.
* Redução ou eliminação de produtos químicos perigosos e/ prejudiciais ao meio ambiente tais como a gasolina e os ácidos e metais das baterias;
* Algumas configurações mecânicas podem permitir a recuperação de energia durante a frenagem comprimindo e armazenando ar.
* A Universidade de Lund, na Suécia, produziu uma pesquisa na qual ônibus poderiam ter melhoria de eficiência de até 60% no sistema híbrido a ar. Mas isto se refere apenas a conceitos híbridos a ar, por causa da recuperação de energia durante a frenagem, não a veículos exclusivamente a ar comprimido.

## Desvantagens

As principais desvantagens do sistema são as fases de conversão energética e da transmissão, uma vez que cada uma delas tem perdas inerentes. Para veículos com motores a combustão, a energia é perdida quando a energia química dos combustíveis fósseis transforma-se em energia mecânica pelo moto. Para veículos elétricos, a usina gera a energia transmitida para as baterias, que transmitem a eletricidade para o moto, que por sua vez a converte para energia mecânica. Para veículos movidos a car comprimido, a eletricidade produzida pela usina é transmitida para um compressor, que mecanicamente comprime o ar dentro do tanque do veículo, que passa ao motor, convertendo-o para energia mecânica.
Questões adicionais:
* Quando o ar se expande no motor, ele esfria muito e rapidamente e deve ser aquecido até a temperatura ambiente usando-se um trocador de calor. O aquecimento é necessário para obter resultado significativo na saída de energia. Esse trocador pode ser problemático, porque sendo sua tarefa semelhante à de um intercooler num motor de combustão interna, a diferença de temperatura entre o ar que entra e o gás que está dentro do motor é menor. Ao se aquecer o ar armazenado, o objeto pode ficar muito frio e congelar em lugares com climas frios e úmidos.
* Reabastecer o tanque de ar usando um compressor de ar doméstico ou de pouca capacidade pode levar até quatro horas, enquanto equipamentos especializados podem encher os tanques em apenas três minutos. Para armazenar 2.5 kWh a 300 bar em 300 reservatórios de 300 litros (90 m³ de ar a 1 bar), exige aproximadamente 30 kWh de energia do compressor (com um compressor adiabático de estágio simples), ou aproximadamente 21 kWh com uma unidade industrial de estágios múltiplos. Isto significa que é necessária uma potência de 360 kW para encher os reservatórios em cinco minutos numa unidade de estágio simples, ou 250 kW com estágios múltiplos Entretanto, a compressão com intercooler e isotérmica é muito mais eficiente e prática que a compressão adiabática, se trocadores de calor suficientemente eficientes forem usados. Eficiências de até 65% podem ser alcançadas, enquanto para compressores industriais a eficiência máxima está por volta de 50%.
* A eficiência média de um veículo usando armazenamento de energia em ar comprimido, usando os valores acima indicados, fica entre 5 a 7%. A título de comparação, a avaliação de eficiência de um sistema convencional da transmissão num sistema a combustão interna está por volta de 14%,
* Testes iniciais demonstraram a capacidade extremamente limitada dos tanques: o único teste publicado de um veículo funcionando a ar comprimido foi limitado a uma autonomia de meros 7,22 km.
* Um estudo de 2005 demonstrou que carros funcionando com baterias de íons de lítio ou com células de combustível têm mais que o triplo da performance nas mesmas velocidades. Foi declarado em 2007 que um ar a car comprimido pode rodar 140 km em uso urbano e ter uma autonomia de 80 km com velocidade máxima de 110 km/h em rodovias, quando movidos somente a ar comprimido mas até o presente momento não se produziu um veículo que atingisse tal performance.
* Uma pesquisa da Universidade de Berkeley em 2009: "Mesmo sob assunções altamente otimistas, um carro a ar comprimido é significativamente menos eficiente que um veículo elétrico a bateria e produz mais emissões de gases do efeito estufa que um carro convencional a gasolina". Entretanto, esta também sugeriu: "um sistema híbrido pneumático e a combustão, é tecnologicamente viável, barato e poderia eventualmente competir com veículos híbridos elétricos."