خودروهای آینده

پیشرفت تكنولوژی در مسیر صدساله تاریخ صنعت خودروسازی باعث شده است هر ساله شاهد تولید اتوموبیل هایی با كیفیت بهتر و مصرف پائین تر سوخت باشیم، اما در تمام این سال ها، دغدغه تأمین سوخت و انرژی های جایگزین برای اتومبیل ها همواره شركت های معتبر خودروسازی را به خود مشغول ساخته است. این روزها در مورد تولید اتومبیل های دوگانه سوز یا هیبریدی مطالبی شنیده می شود، اتومبیل های الكتریكی از ایده به واقعیت رسیده اند و حتی روش های منحصربه فردی جهت رانش اتومبیل ها ابداع شده است؛ اما هنوز هیچ كدام، از نظر صرفه اقتصادی و كاربری آسان به پای سوخت های فسیلی مانند بنزین و گازوئیل نمی رسند. با این حال ملاحظاتی همچون مشكلات زیست محیطی به وجود آمده در ابعاد كلان از یك سو و تنگناهای مربوط به كاهش ذخایر سوخت های فسیلی از سوی دیگر، باعث شده است تا جهت گیری به سمت انرژی های جایگزینی روند جدی تری به خود بگیرد.
در سال های گذشته سوخت ها و انرژی های جایگزین متعددی برای خودروها معرفی شده است كه حتی بعضی از این روش ها تا مرز تولید صنعتی هم پیش رفته و نیز بعضی از این روش ها به تولید انبوه دست یافته است. در این مقاله قصد بررسی این راهكارها را داریم تا به روش های جایگزین برای سوخت های فسیلی دست یابیم.

● هوای فشرده
یكی از جدیدترین شیوه های حركتی در اتومبیل ها كه از آلایندگی بسیار كمی نیز برخوردار است، استفاده از هوای فشرده برای پیش راندن اتومبیل ها است. شیوه كلی حركتی این اتومبیل ها، استفاده از كپسول های هوای فشرده است. هوای فشرده درون این كپسول ها به شكل خاصی به سوی موتور ۴ سیلندر هدایت می شود، سپس هوای فشرده، میل لنگ را به حركت درمی آورد. این شیوه حركتی با نیرویی در حدود ۲۵ اسب بخار تنها برای اتومبیل های شهری كوچك، قابل استفاده است با این حال، از نظر سادگی و عملی بودن آن، شیوه ای قابل توجه و قابل پیشرفت است.

●گاز طبیعی فشرده (CNG)
تولید مونوكسید كربن گاز طبیعی فشرده نسبت به بنزین حدود ۶۰ درصد كمتر و تولید دی اكسید كربن آن نیز ۱۰ درصد پائین تر است. موتور بسیاری از اتومبیل های حال حاضر جهان را می توان با ایجاد تغییرات كوچكی برای استفاده از گاز طبیعی فشرده آماده كرد. قابل ذكر است كه استفاده از گاز طبیعی در اتومبیل ها به سال ۱۹۳۰ بازمی گردد. اما همواره كمبود جایگاه های تزریق گاز فشرده به اتومبیل ها از عوامل اصلی استفاده نكردن از این انرژی بوده است. البته راندمان گاز فشرده نسبت به بنزین پائین تر است اما در مجموع مزایای بسیاری دارد.

● انرژی خورشیدی
استفاده از انرژی بی پایان خورشیدی، سال ها است كه مورد توجه خودروسازان قرار دارد. مهم ترین ویژگی انرژی خورشیدی، نامحدود بودن و پاكیزگی مطلق آن است؛ اما مانع اصلی استفاده از نیروی خورشیدی، تغییرات جوی و ابری شدن هوا است كه معمولاً چندان قابل پیش بینی نیست. در ضمن صفحات بزرگ جذب انرژی خورشیدی و باتری های سنگین ذخیره آن، عملاً چابكی و تحرك اتومبیل را كم می كند. با این حال، پاكیزگی صددرصد انرژی خورشیدی همچنان مورد توجه تمام خودروسازان است.

● هیدروژن
هیدروژن بی تردید یكی از پاك ترین سوخت های موجود محسوب می شود، اما هیدرولیز آب و به دست آوردن هیدروژن خالص هزینه های زیادی می طلبد. شاید به همین دلیل است كه استفاده از هیدروژن برای تعدادی از كمپانی های خودروسازی، هنوز در مرحله تحقیق و پژوهش است. در محیط های شهری نیز تنها بعضی از كشورها، هیدروژن را به عنوان سوخت اتوبوس های درون شهری به كار گرفته اند. در ضمن خاصیت انفجاری هیدروژن نیز از محبوبیت آن برای استفاده در خودروها كاسته است.

● بیودیزل
موتورهای دیزل با مصرف گازوئیل (نفت گاز) كار می كنند اما چندی است كه بحث استفاده از بیودیزل بالا گرفته است. در بیودیزل از روغن های گیاهی، چربی های حیوانی و روغن های سنگین به عنوان سوخت استفاده می شود. ویژگی این مواد اولیه بازیافت و بازگشت آسان آنها به چرخه طبیعت است. تهیه روغن های فوق از طریق كشت و فرآوری به دست می آید؛ اما هنوز فاصله زیادی با مصرف عمومی دارد.

● الكل
اتومبیل های مسابقات مشهور آمریكا، موسوم به «ایندی ۵۰۰» همگی از اتانول خالص استفاده می كنند. اتانول نوعی الكل است كه به هنگام احتراق، نیروی بیشتری نسبت به بنزین تولید می كنند. حتی بعضی از اتومبیل های غیرمسابقه ای مانند فورد تا رولی FFV نیز به گونه ای طراحی شده اند كه می توانند هم از اتانول و هم از بنزین استفاده كنند. درصد آلایندگی اتانول نیز پائین و در حد قابل قبولی است اما قیمت بالای آن، مهم ترین مانع برای فراگیر شدن استفاده از آن محسوب می شود.

● نیروی الكتریكی
با توجه به تخریب لایه ازن به وسیله سوخت های فسیلی مدت هاست كه استفاده از نیروی الكتریكی برای رانش اتومبیل در قالب موتورهای هیبریدی، پیل سوختی و تمام برقی مطرح است. در حال حاضر بعضی از خودروهای جهان مجهز به باتری های قابل شارژ الكتریكی است اما از بدو شروع تحقیقات بر روی خودروهای تمام الكتریكی، معضل باتری های سنگین، نخستین و مهمترین معضل برای حركت این اتومبیل ها به حساب می آمده است. شاید به همین دلیل است كه تنها ۳ درصد اتومبیل های سراسر جهان با نیروی برق حركت می كنند. با این حال، باتری این اتومبیل ها همواره در مسیر پیشرفت بوده و سبك تر از گذشته می شود.

● آینده صنعت خودروسازی
به طور كلی آینده صنعت خودروسازی از دو بعد اساسی قابل بررسی و مطالعه است:
▪ تولید و انتقال قدرت
▪ مواد مورد استفاده در خودرو
به طور كلی در زمینه تولید و انتقال قدرت، خودروها به سمتی پیش می روند كه در بازه ۵ تا ۱۰ سال آینده ، موضوع كاهش آلایندگی، مهم ترین موضوعی است كه سبب ایجاد تغییرات عمده در آنها خواهد شد. علاوه بر آن موضوع دیگری كه قطعاً موجب ایجاد تغییرات اساسی در خودروهای آینده خواهد شد، استفاده از سوخت ها و انرژی های جایگزین در خودروها خواهد بود.

● خودروهای هیبریدی
در حال حاضر خودروهای هیبریدی نمایانگر یكی از جدی ترین روش های استفاده از انرژی های جایگزین در خودروها هستند. این خودروها درواقع خودروهایی برقی هستند كه برای شارژ باتری های كوچك خود از یك موتور درون سوز استفاده می كنند كه همیشه در نقطه بهینه عملكرد قرار دارد. مزایای این خودروها، كوچك شدن اندازه موتور، كاهش مصرف سوخت و كاهش آلاینده های محیط زیست است. در این زمینه شركت خودروسازی تویوتا با ارائه خودروی پریوس پیشتاز بوده و طبق برنامه ریزی های اعلام شده قرار است این شركت تا سال ۲۰۱۲ تمام خودروهایش را هیبریدی كند شركت آمریكایی فورد نیز تصمیم دارد تا سال ۲۰۰۸ میلادی ۵ مدل خودروی هیبریدی را ارائه كند .

● خودروهای برقی
یكی دیگر از زمینه هایی كه اخیراً و به خصوص با پیشرفت های رخ داده در بازار تلفن همراه به عنوان یكی از چشم اندازهای جدی صنعت خودروسازی مطرح شده ، خودروی تمام برقی است. این خودروها از باتری های الكتروشیمیایی به عنوان منبع قدرت استفاده می كنند و در نتیجه آلودگی زیست محیطی آنها تقریباً صفر است. از مهم ترین مشكلات این خودروها، وزن و هزینه بالای باتری ها و نیز كم بودن مقدار انرژی انباشته در آنها است كه این موضوع سبب شد تا مدتی فعالیت های تحقیقاتی بر روی خودروهای تمام برقی به حالت ركود درآید اما امروزه به دلیل پیشرفت های شگرفی كه در تكنولوژی باتری ها رخ داده است، افق روشنی برای این خودروها ترسیم می شود. این تحول، به طور عمده ناشی از نیاز بازار گوشی های تلفن همراه به باتری هایی با توان انباشت انرژی بالا بود. به عنوان نمونه تعداد گوشی هایی كه مقدار مصرف باتری آنها از چند وات فراتر می رود، طی ۴سال گذشته چند برابر شده است. این موضوع اهمیت نیاز به باتری های پرانرژی را بیشتر نشان می دهد. مثلاً در سال ،۱۹۹۸ باتری های لیتیوم یون یا لیتیوم پلیمر از جمله باتری های گران قیمت به شمار می آمدند و لذا از آنها در مصارف خاص استفاده می شد اما در حال حاضر این نوع باتری ها به وفور در گوشی های تلفن همراه و یا لپ تاپ ها استفاده می شود.
اگر این پیشرفت ها را در كنار پیشرفت های رخ داده در دهه های گذشته در نظر بگیریم كه در آنها روند كاهش قیمت باتری و افزایش توان آن به كندی صورت می گرفت، رشد چشمگیر صنعت باتری در حال حاضر بیشتر نمایان می شود. این پیشرفت ها به گونه ای است كه هم اكنون شركت تسلا موتور، یك خودرو مجهز به باتری های لیتیوم یون با قیمت تقریبی ۱۰۰ هزاردلار ساخته است كه با هر بار شارژ كامل، ۳۲۰ كیلومتر را می پیماید. البته این خودرو در رده خودروهای اسپرت قرار می گیرد و صفر تا صد آن ۴ ثانیه است.
حال با توجه به وضعیت باتری های كنونی و باتری های نسل گذشته و این كه مناسب ترین باتری های قابل استفاده در خودروهای الكتریكی نسل گذشته باتری های سرب و اسید با توان تقریبی یك پنجم باتری های لیتیوم یون فعلی بود، به خوبی می توان فهمید كه چرا برای برهه ای مشخص، تحقیقات بر روی خودروهای تمام برقی متوقف شد. اما در این سال ها با توجه به چشم انداز روشنی كه در صنعت باتری به چشم می خورد و باتری های تحقیقاتی خوبی كه با توانی در حدود ۳ تا ۴ برابر باتری های لیتیوم یونی فعلی ساخته شده اند، به نظر می رسد كه بررسی ها برای ساخت خودروهای عمومی با قیمت مناسب و به صورت تمام برقی دوباره از سر گرفته شود. مثلاًَ شركت بی.ام.و در تلاش است یك مدل خودروی سدان كلاس متوسط با قیمت حدودی ۵۰ تا ۷۰هزار دلار تا سال ۲۰۰۹ تولید كند. چین نیز درصدد تولید یك خودرو چهارچرخ كوچك و ارزان قیمت با نیرو محركه برقی با قیمت حدودی ۱۰ هزاردلار از سال ۲۰۰۶ بوده است. نروژ، هند و فرانسه نیز به دنبال این هستند كه خودروی چهارچرخ كوچكی با قیمت قابل مقایسه با خودروهای سواری فعلی تولید كنند. به علاوه تعداد شركت هایی كه هر سال به شركت های سازنده خودروهای تمام برقی می پیوندند روبه افزایش است. البته این روند هنوز محدود است، به گونه ای كه تعداد تولید این خودروها از چند صد دستگاه تا ۲ یا ۳ هزار دستگاه بیشتر نمی شود.
در زمینه تولید قدرت در خودرو، كارهای دیگری نظیر استفاده از پیل سوختی (Fuel Cell) و نیز خودروهای هیدروژنی انجام شده است كه به دلیل مشكلات فنی زیاد هنوز به بازار مصرف راه نیافته اند.
با توجه به مطالب ذكر شده، حتی در چشم اندازهای میان مدت نیز، ورود نیروی الكتریكی در زنجیره انتقال قدرت خودرو امری اجتناب ناپذیر است. برپایه برخی گزارشات، پیش بینی می شود كه تا سال ۲۰۲۰ حدود ۱۰ درصد از خودروهای دنیا به صورت هیبرید و یا تمام برقی باشند.
قابل ذكر است كه از میان ۱۰ خودروی برتر سال ،۲۰۰۶ شش خودرو به صورت هیبریدی بوده اند كه این مسأله حاكی از نگاه جدید مدیران صنایع خودروسازی دنیا به خودروهای الكتریكی است.


وحید ارجمند، مهدی ادیب

روزنامه ایران

1,165 total views, 2 views today

Share

2 فکر می‌کنند “خودروهای آینده”

  1. با سلام با تشكر از كمك شما ميخواستم بدونم اگر من بخوام روي پرايد يك موتور برقي بگذارم تا همين سرعت و توان را داشته باشه بايد از چه موتور دي سي با چه مشخصاتي استفاده كنم شديدا منتظر جوابتون هستم

    مم

    [پاسخ]

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *