سوخت آينده

يشرفت تكنولوژي در مسير صدساله تاريخ صنعت خودروسازي باعث شده است هر ساله شاهد توليد اتوموبيل هايي با كيفيت بهتر و مصرف پائين تر سوخت باشيم، اما در تمام اين سال ها، دغدغه تأمين سوخت و انرژي هاي جايگزين براي اتومبيل ها همواره شركت هاي معتبر خودروسازي را به خود مشغول ساخته است. اين روزها در مورد توليد اتومبيل هاي دوگانه سوز يا هيبريدي مطالبي شنيده مي شود، اتومبيل هاي الكتريكي از ايده به واقعيت رسيده اند و حتي روش هاي منحصربه فردي جهت رانش اتومبيل ها ابداع شده است؛ اما هنوز هيچ كدام، از نظر صرفه اقتصادي و كاربري آسان به پاي سوخت هاي فسيلي مانند بنزين و گازوئيل نمي رسند. با اين حال ملاحظاتي همچون مشكلات زيست محيطي به وجود آمده در ابعاد كلان از يك سو و تنگناهاي مربوط به كاهش ذخاير سوخت هاي فسيلي از سوي ديگر، باعث شده است تا جهت گيري به سمت انرژي هاي جايگزيني روند جدي تري به خود بگيرد
در سال هاي گذشته سوخت ها و انرژي هاي جايگزين متعددي براي خودروها معرفي شده است كه حتي بعضي از اين روش ها تا مرز توليد صنعتي هم پيش رفته و نيز بعضي از اين روش ها به توليد انبوه دست يافته است. در اين مقاله قصد بررسي اين راهكارها را داريم تا به روش هاي جايگزين براي سوخت هاي فسيلي دست يابيم
 

يشرفت تكنولوژي در مسير صدساله تاريخ صنعت خودروسازي باعث شده است هر ساله شاهد توليد اتوموبيل هايي با كيفيت بهتر و مصرف پائين تر سوخت باشيم، اما در تمام اين سال ها، دغدغه تأمين سوخت و انرژي هاي جايگزين براي اتومبيل ها همواره شركت هاي معتبر خودروسازي را به خود مشغول ساخته است. اين روزها در مورد توليد اتومبيل هاي دوگانه سوز يا هيبريدي مطالبي شنيده مي شود، اتومبيل هاي الكتريكي از ايده به واقعيت رسيده اند و حتي روش هاي منحصربه فردي جهت رانش اتومبيل ها ابداع شده است؛ اما هنوز هيچ كدام، از نظر صرفه اقتصادي و كاربري آسان به پاي سوخت هاي فسيلي مانند بنزين و گازوئيل نمي رسند. با اين حال ملاحظاتي همچون مشكلات زيست محيطي به وجود آمده در ابعاد كلان از يك سو و تنگناهاي مربوط به كاهش ذخاير سوخت هاي فسيلي از سوي ديگر، باعث شده است تا جهت گيري به سمت انرژي هاي جايگزيني روند جدي تري به خود بگيرد
در سال هاي گذشته سوخت ها و انرژي هاي جايگزين متعددي براي خودروها معرفي شده است كه حتي بعضي از اين روش ها تا مرز توليد صنعتي هم پيش رفته و نيز بعضي از اين روش ها به توليد انبوه دست يافته است. در اين مقاله قصد بررسي اين راهكارها را داريم تا به روش هاي جايگزين براي سوخت هاي فسيلي دست يابيم
هواي فشرده
هواي فشرده يكي از جديدترين شيوه هاي حركتي در اتومبيل ها كه از آلايندگي بسيار كمي نيز برخوردار است، استفاده از هواي فشرده براي پيش راندن اتومبيل ها است. شيوه كلي حركتي اين اتومبيل ها، استفاده از كپسول هاي هواي فشرده است. هواي فشرده درون اين كپسول ها به شكل خاصي به سوي موتور 4 سيلندر هدايت مي شود، سپس هواي فشرده، ميل لنگ را به حركت درمي آورد. اين شيوه حركتي با نيرويي در حدود 25 اسب بخار تنها براي اتومبيل هاي شهري كوچك، قابل استفاده است با اين حال، از نظر سادگي و عملي بودن آن، شيوه اي قابل توجه و قابل پيشرفت است

گاز طبيعي فشرده (CNG)
گاز طبيعي فشرده (CNG) توليد مونوكسيد كربن گاز طبيعي فشرده نسبت به بنزين حدود 60 درصد كمتر و توليد دي اكسيد كربن آن نيز 10 درصد پائين تر است. موتور بسياري از اتومبيل هاي حال حاضر جهان را مي توان با ايجاد تغييرات كوچكي براي استفاده از گاز طبيعي فشرده آماده كرد. قابل ذكر است كه استفاده از گاز طبيعي در اتومبيل ها به سال 1930 بازمي گردد. اما همواره كمبود جايگاه هاي تزريق گاز فشرده به اتومبيل ها از عوامل اصلي استفاده نكردن از اين انرژي بوده است. البته راندمان گاز فشرده نسبت به بنزين پائين تر است اما در مجموع مزاياي بسياري دارد

انرژي خورشيدي
انرژي خورشيدي استفاده از انرژي بي پايان خورشيدي، سال ها است كه مورد توجه خودروسازان قرار دارد. مهم ترين ويژگي انرژي خورشيدي، نامحدود بودن و پاكيزگي مطلق آن است؛ اما مانع اصلي استفاده از نيروي خورشيدي، تغييرات جوي و ابري شدن هوا است كه معمولاً چندان قابل پيش بيني نيست. در ضمن صفحات بزرگ جذب انرژي خورشيدي و باتري هاي سنگين ذخيره آن، عملاً چابكي و تحرك اتومبيل را كم مي كند. با اين حال، پاكيزگي صددرصد انرژي خورشيدي همچنان مورد توجه تمام خودروسازان است

هيدروژن
هيدروژن بيترديد يكي از پاك ترين سوخت هاي موجود محسوب مي شود، اما هيدروليز آب و به دست آوردن هيدروژن خالص هزينه هاي زيادي مي طلبد. شايد به همين دليل است كه استفاده از هيدروژن براي تعدادي از كمپاني هاي خودروسازي، هنوز در مرحله تحقيق و پژوهش است. در محيط هاي شهري نيز تنها بعضي از كشورها، هيدروژن را به عنوان سوخت اتوبوس هاي درون شهري به كار گرفته اند. در ضمن خاصيت انفجاري هيدروژن نيز از محبوبيت آن براي استفاده در خودروها كاسته است

بيوديزل

موتورهاي ديزل با مصرف گازوئيل (نفت گاز) كار مي كنند اما چندي است كه بحث استفاده از بيوديزل بالا گرفته است. در بيوديزل از روغن هاي گياهي، چربي هاي حيواني و روغن هاي سنگين به عنوان سوخت استفاده مي شود. ويژگي اين مواد اوليه بازيافت و بازگشت آسان آنها به چرخه طبيعت است. تهيه روغن هاي فوق از طريق كشت و فرآوري به دست مي آيد؛ اما هنوز فاصله زيادي با مصرف عمومي دارد

الكل

اتومبيل هاي مسابقات مشهور آمريكا، موسوم به «ايندي 500» همگي از اتانول خالص استفاده مي كنند. اتانول نوعي الكل است كه به هنگام احتراق، نيروي بيشتري نسبت به بنزين توليد مي كنند. حتي بعضي از اتومبيل هاي غيرمسابقه اي مانند فورد تا رولي FFV نيز به گونه اي طراحي شده اند كه مي توانند هم از اتانول و هم از بنزين استفاده كنند. درصد آلايندگي اتانول نيز پائين و در حد قابل قبولي است اما قيمت بالاي آن، مهم ترين مانع براي فراگير شدن استفاده از آن محسوب مي شود

نيروي الكتريكي

با توجه به تخريب لايه ازن به وسيله سوخت هاي فسيلي مدت هاست كه استفاده از نيروي الكتريكي براي رانش اتومبيل در قالب موتورهاي هيبريدي، پيل سوختي و تمام برقي مطرح است. در حال حاضر بعضي از خودروهاي جهان مجهز به باتري هاي قابل شارژ الكتريكي است اما از بدو شروع تحقيقات بر روي خودروهاي تمام الكتريكي، معضل باتري هاي سنگين، نخستين و مهمترين معضل براي حركت اين اتومبيل ها به حساب مي آمده است. شايد به همين دليل است كه تنها 3 درصد اتومبيل هاي سراسر جهان با نيروي برق حركت مي كنند. با اين حال، باتري اين اتومبيل ها همواره در مسير پيشرفت بوده و سبك تر از گذشته مي شود

خودروهاي هيبريدي

در حال حاضر خودروهاي هيبريدي نمايانگر يكي از جدي ترين روش هاي استفاده از انرژي هاي جايگزين در خودروها هستند. اين خودروها درواقع خودروهايي برقي هستند كه براي شارژ باتري هاي كوچك خود از يك موتور درون سوز استفاده مي كنند كه هميشه در نقطه بهينه عملكرد قرار دارد. مزاياي اين خودروها، كوچك شدن اندازه موتور، كاهش مصرف سوخت و كاهش آلاينده هاي محيط زيست است. در اين زمينه شركت خودروسازي تويوتا با ارائه خودروي پريوس پيشتاز بوده و طبق برنامه ريزي هاي اعلام شده قرار است اين شركت تا سال 2012 تمام خودروهايش را هيبريدي كند شركت آمريكايي فورد نيز تصميم دارد تا سال 2008 ميلادي 5 مدل خودروي هيبريدي را ارائه كند خودروهاي برقي

يكي ديگر از زمينه هايي كه اخيراً و به خصوص با پيشرفت هاي رخ داده در بازار تلفن همراه به عنوان يكي از چشم اندازهاي جدي صنعت خودروسازي مطرح شده ، خودروي تمام برقي است. اين خودروها از باتري هاي الكتروشيميايي به عنوان منبع قدرت استفاده مي كنند و در نتيجه آلودگي زيست محيطي آنها تقريباً صفر است. از مهم ترين مشكلات اين خودروها، وزن و هزينه بالاي باتري ها و نيز كم بودن مقدار انرژي انباشته در آنها است كه اين موضوع سبب شد تا مدتي فعاليت هاي تحقيقاتي بر روي خودروهاي تمام برقي به حالت ركود درآيد اما امروزه به دليل پيشرفت هاي شگرفي كه در تكنولوژي باتري ها رخ داده است، افق روشني براي اين خودروها ترسيم مي شود. اين تحول، به طور عمده ناشي از نياز بازار گوشي هاي تلفن همراه به باتري هايي با توان انباشت انرژي بالا بود. به عنوان نمونه تعداد گوشي هايي كه مقدار مصرف باتري آنها از چند وات فراتر مي رود، طي 4سال گذشته چند برابر شده است. اين موضوع اهميت نياز به باتري هاي پرانرژي را بيشتر نشان مي دهد. مثلاً در سال ،1998 باتري هاي ليتيوم يون يا ليتيوم پليمر از جمله باتري هاي گران قيمت به شمار مي آمدند و لذا از آنها در مصارف خاص استفاده مي شد اما در حال حاضر اين نوع باتري ها به وفور در گوشي هاي تلفن همراه و يا لپ تاپ ها استفاده مي شود
اگر اين پيشرفت ها را در كنار پيشرفت هاي رخ داده در دهه هاي گذشته در نظر بگيريم كه در آنها روند كاهش قيمت باتري و افزايش توان آن به كندي صورت مي گرفت، رشد چشمگير صنعت باتري در حال حاضر بيشتر نمايان مي شود. اين پيشرفت ها به گونه اي است كه هم اكنون شركت تسلا موتور، يك خودرو مجهز به باتري هاي ليتيوم يون با قيمت تقريبي 100 هزاردلار ساخته است كه با هر بار شارژ كامل، 320 كيلومتر را مي پيمايد. البته اين خودرو در رده خودروهاي اسپرت قرار مي گيرد و صفر تا صد آن 4 ثانيه است
حال با توجه به وضعيت باتري هاي كنوني و باتري هاي نسل گذشته و اين كه مناسب ترين باتري هاي قابل استفاده در خودروهاي الكتريكي نسل گذشته باتري هاي سرب و اسيد با توان تقريبي يك پنجم باتري هاي ليتيوم يون فعلي بود، به خوبي مي توان فهميد كه چرا براي برهه اي مشخص، تحقيقات بر روي خودروهاي تمام برقي متوقف شد. اما در اين سال ها با توجه به چشم انداز روشني كه در صنعت باتري به چشم مي خورد و باتري هاي تحقيقاتي خوبي كه با تواني در حدود 3 تا 4 برابر باتري هاي ليتيوم يوني فعلي ساخته شده اند، به نظر مي رسد كه بررسي ها براي ساخت خودروهاي عمومي با قيمت مناسب و به صورت تمام برقي دوباره از سر گرفته شود. مثلاًَ شركت بي.ام.و در تلاش است يك مدل خودروي سدان كلاس متوسط با قيمت حدودي 50 تا 70هزار دلار تا سال 2009 توليد كند. چين نيز درصدد توليد يك خودرو چهارچرخ كوچك و ارزان قيمت با نيرو محركه برقي با قيمت حدودي 10 هزاردلار از سال 2006 بوده است. نروژ، هند و فرانسه نيز به دنبال اين هستند كه خودروي چهارچرخ كوچكي با قيمت قابل مقايسه با خودروهاي سواري فعلي توليد كنند. به علاوه تعداد شركت هايي كه هر سال به شركت هاي سازنده خودروهاي تمام برقي مي پيوندند روبه افزايش است. البته اين روند هنوز محدود است، به گونه اي كه تعداد توليد اين خودروها از چند صد دستگاه تا 2 يا 3 هزار دستگاه بيشتر نمي شود
در زمينه توليد قدرت در خودرو، كارهاي ديگري نظير استفاده از پيل سوختي (Fuel Cell) و نيز خودروهاي هيدروژني انجام شده است كه به دليل مشكلات فني زياد هنوز به بازار مصرف راه نيافته اند.