up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله سوخت خودروهاي آينده PDF
QR code - سوخت خودروهاي آينده

سوخت خودروهاي آينده

پيشرفت تکنولوژي در مسير صدساله تاريخ صنعت خودروسازي باعث شده است هر ساله شاهد توليد اتوموبيل هايي با کيفيت بهتر و مصرف پائين تر سوخت باشيم، اما در تمام اين سال ها، دغدغه تأمين سوخت و انرژي هاي جايگزين براي اتومبيل ها همواره شرکت 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 الکتريکي از ايده به واقعيت رسيده اند و حتي روش هاي منحصربه فردي جهت رانش اتومبيل ها ابداع شده است؛ اما هنوز هيچ کدام، از نظر صرفه اقتصادي و کاربري آسان به پاي سوخت هاي فسيلي مانند بنزين و گازوئيل نمي رسند. با اين حال ملاحظاتي همچون مشکلات زيست محيطي به وجود آمده در ابعاد کلان از يک سو و تنگناهاي مربوط به کاهش 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 که 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 راهکارها را داريم تا به روش هاي جايگزين براي سوخت هاي فسيلي دست يابيم.
● هواي فشرده
يکي از جديدترين شيوه هاي حرکتي در اتومبيل ها که از آلايندگي بسيار کمي نيز برخوردار است، استفاده از هواي فشرده براي پيش راندن اتومبيل ها است. شيوه کلي حرکتي اين اتومبيل ها، استفاده از کپسول هاي هواي فشرده است. هواي فشرده درون اين کپسول ها به شکل خاصي به سوي موتور ۴ سيلندر هدايت مي شود، سپس هواي فشرده، ميل لنگ را به حرکت درمي آورد. اين شيوه حرکتي با نيرويي در حدود ۲۵ اسب بخار تنها براي اتومبيل هاي شهري کوچک، 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)
توليد مونوکسيد کربن گاز طبيعي فشرده نسبت به بنزين حدود ۶۰ درصد کمتر و توليد دي اکسيد کربن آن نيز ۱۰ درصد پائين تر است. موتور بسياري از اتومبيل هاي حال حاضر جهان را مي توان با ايجاد تغييرات کوچکي براي استفاده از گاز طبيعي فشرده آماده کرد. قابل ذکر است که استفاده از گاز طبيعي در اتومبيل ها به سال ۱۹۳۰ بازمي گردد. اما همواره کمبود جايگاه هاي تزريق گاز فشرده به اتومبيل ها از عوامل اصلي استفاده نکردن از اين انرژي بوده است. البته راندمان گاز فشرده نسبت به بنزين پائين تر است اما در مجموع مزاياي بسياري دارد.
● انرژي خورشيدي
استفاده از انرژي بي پايان خورشيدي، سال ها است که مورد توجه خودروسازان قرار دارد. مهم ترين ويژگي انرژي خورشيدي، نامحدود بودن و پاکيزگي مطلق آن است؛ اما مانع اصلي استفاده از نيروي خورشيدي، تغييرات جوي و ابري شدن هوا است که معمولاً چندان قابل پيش بيني نيست. در ضمن صفحات بزرگ جذب انرژي خورشيدي و باتري هاي سنگين ذخيره آن، عملاً چابکي و تحرک اتومبيل را کم مي کند. با اين حال، پاکيزگي صددرصد انرژي خورشيدي همچنان مورد توجه تمام خودروسازان است.
● هيدروژن
هيدروژن بي ترديد يکي از پاک 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 که استفاده از هيدروژن براي تعدادي از کمپاني هاي خودروسازي، هنوز در مرحله تحقيق و پژوهش است. در محيط هاي شهري نيز تنها بعضي از کشورها، هيدروژن را به عنوان سوخت اتوبوس هاي درون شهري به کار گرفته اند. در ضمن خاصيت انفجاري هيدروژن نيز از محبوبيت آن براي استفاده در خودروها کاسته است.
● بيوديزل
موتورهاي ديزل با مصرف گازوئيل (نفت گاز) کار مي کنند اما چندي است که 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 کشت و فرآوري به دست مي آيد؛ اما هنوز فاصله زيادي با مصرف عمومي دارد.
● الکل
اتومبيل هاي مسابقات مشهور آمريکا، موسوم به «ايندي ۵۰۰» همگي از اتانول خالص استفاده مي کنند. اتانول نوعي الکل است که به هنگام احتراق، نيروي بيشتري نسبت به بنزين توليد مي کنند. حتي بعضي از اتومبيل هاي غيرمسابقه اي مانند فورد تا رولي FFV نيز به گونه اي طراحي شده اند که مي توانند هم از اتانول و هم از بنزين استفاده کنند. 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 الکتريکي
با توجه به تخريب لايه ازن به وسيله سوخت هاي فسيلي مدت هاست که استفاده از نيروي الکتريکي 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 الکتريکي است اما از بدو شروع تحقيقات بر روي خودروهاي تمام الکتريکي، معضل باتري هاي سنگين، نخستين و مهمترين معضل براي حرکت اين اتومبيل ها به حساب مي آمده است. شايد به همين دليل است که تنها ۳ درصد اتومبيل هاي سراسر جهان با نيروي برق حرکت مي کنند. با اين حال، باتري اين اتومبيل ها همواره در مسير پيشرفت بوده و سبک تر از گذشته مي شود.
خودروهاي هيبريدي
در حال حاضر خودروهاي هيبريدي نمايانگر يکي از جدي ترين روش هاي استفاده از انرژي هاي جايگزين در خودروها هستند. اين خودروها درواقع خودروهايي برقي هستند که براي شارژ باتري هاي کوچک خود از يک موتور درون سوز استفاده مي کنند که هميشه در نقطه بهينه عملکرد قرار دارد. مزاياي اين خودروها، کوچک شدن اندازه موتور، کاهش مصرف سوخت و کاهش آلاينده هاي محيط زيست است. در اين زمينه شرکت خودروسازي تويوتا با ارائه خودروي پريوس پيشتاز بوده و طبق برنامه ريزي هاي اعلام شده قرار است اين شرکت تا سال ۲۰۱۲ تمام خودروهايش را هيبريدي کند شرکت آمريکايي فورد نيز تصميم دارد تا سال ۲۰۰۸ ميلادي ۵ مدل خودروي هيبريدي را ارائه کند .
خودروهاي برقي
يکي ديگر از زمينه هايي که اخيراً و به خصوص با پيشرفت هاي رخ داده در بازار تلفن همراه به عنوان يکي از چشم اندازهاي جدي صنعت خودروسازي مطرح شده ، خودروي تمام برقي است. اين خودروها از باتري هاي الکتروشيميايي به عنوان منبع قدرت استفاده مي کنند و در نتيجه آلودگي زيست محيطي آنها تقريباً صفر است. از مهم ترين مشکلات اين خودروها، وزن و هزينه بالاي باتري ها و نيز کم بودن مقدار انرژي انباشته در آنها است که اين موضوع سبب شد تا مدتي فعاليت هاي تحقيقاتي بر روي خودروهاي تمام برقي به حالت رکود درآيد اما امروزه به دليل پيشرفت هاي شگرفي که در تکنولوژي 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 که مقدار مصرف باتري آنها از چند وات فراتر مي رود، طي ۴سال گذشته چند برابر شده است. اين موضوع اهميت نياز به باتري هاي پرانرژي را بيشتر نشان مي دهد. مثلاً در سال ،۱۹۹۸ 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 کنار پيشرفت هاي رخ داده در دهه هاي گذشته در نظر بگيريم که در آنها روند کاهش قيمت باتري و افزايش توان آن به کندي صورت مي گرفت، رشد چشمگير صنعت باتري در حال حاضر بيشتر نمايان مي شود. اين پيشرفت ها به گونه اي است که هم اکنون شرکت تسلا موتور، يک خودرو مجهز به باتري هاي ليتيوم يون با قيمت تقريبي ۱۰۰ هزاردلار ساخته است که با هر بار شارژ کامل، ۳۲۰ کيلومتر را مي پيمايد. البته اين خودرو در رده خودروهاي اسپرت قرار مي گيرد و صفر تا صد آن ۴ ثانيه است.
حال با توجه به وضعيت باتري هاي کنوني و باتري هاي نسل گذشته و اين که مناسب ترين باتري هاي قابل استفاده در خودروهاي الکتريکي نسل گذشته باتري هاي سرب و اسيد با توان تقريبي يک پنجم باتري هاي ليتيوم يون فعلي بود، به خوبي مي توان فهميد که چرا براي برهه اي مشخص، تحقيقات بر روي خودروهاي تمام برقي متوقف شد. اما در اين سال ها با توجه به چشم انداز روشني که در صنعت باتري به چشم مي خورد و باتري هاي تحقيقاتي خوبي که با تواني در حدود ۳ تا ۴ برابر باتري هاي ليتيوم يوني فعلي ساخته شده اند، به نظر مي رسد که بررسي ها براي ساخت خودروهاي عمومي با قيمت مناسب و به صورت تمام برقي دوباره از سر گرفته شود. مثلاًَ شرکت بي.ام.و در تلاش است يک مدل خودروي سدان کلاس متوسط با قيمت حدودي ۵۰ تا ۷۰هزار دلار تا سال ۲۰۰۹ توليد کند. چين نيز درصدد توليد يک خودرو چهارچرخ کوچک و ارزان قيمت با نيرو محرکه برقي با قيمت حدودي ۱۰ هزاردلار از سال ۲۰۰۶ بوده است. نروژ، هند و فرانسه نيز به دنبال اين هستند که خودروي چهارچرخ کوچکي با قيمت قابل مقايسه با خودروهاي سواري فعلي توليد کنند. به علاوه تعداد شرکت هايي که هر سال به شرکت هاي سازنده خودروهاي تمام برقي مي پيوندند روبه افزايش است. البته اين روند هنوز محدود است، به گونه اي که تعداد توليد اين خودروها از چند صد دستگاه تا ۲ يا ۳ هزار دستگاه بيشتر نمي شود.
در زمينه توليد قدرت در خودرو، کارهاي ديگري نظير استفاده از پيل سوختي (Fuel Cell) و نيز خودروهاي هيدروژني انجام شده است که به دليل مشکلات فني زياد هنوز به بازار مصرف راه نيافته اند.
با توجه به مطالب ذکر شده، حتي در چشم اندازهاي ميان مدت نيز، ورود نيروي الکتريکي در زنجيره انتقال قدرت خودرو امري اجتناب ناپذير است. برپايه برخي گزارشات، پيش بيني مي شود که تا سال ۲۰۲۰ حدود ۱۰ درصد از خودروهاي دنيا به صورت هيبريد و يا تمام برقي باشند.
قابل ذکر است که از ميان ۱۰ خودروي برتر سال ،۲۰۰۶ شش خودرو به صورت هيبريدي بوده اند که اين مسأله حاکي از نگاه جديد مديران صنايع خودروسازي دنيا به خودروهاي الکتريکي است.

تحقيقات نشان داده که سوختگي ها عموما در منازل اتفاق مي افتد. همه ما درد ناشي از سوختگي هاي خفيف را تجربه کرده ايم و بيشتر مواقع کاملا نسبت به آن بي تف ...

نحوه آزاد شدن انرژي هسته‌اي مي‌دانيم که هسته از پروتون (با بار مثبت) و نوترون (بدون بار الکتريکي) تشکيل شده است. بنابراين بار الکتريکي آن مثبت است. اگ ...

چكيده: با شنيدن كلمه سوخت عمدتا اولين موضوعي كه به ذهن خطور ميكند سوختهاي فسيلي است. نيروي محركه صنعت و حمل و نقل جهان هستند كه در سالهاي اخير پيشرفت ...

نور آفتاب نور خورشيد، حاوي طيفي گسترده از اشعه‌هاي مرئي و نامرئي است. بخشي از اشعه‌ي نامرئي آفتاب، طيف ماوراء بنفش يا UN است كه طول موجي كوتاه‌تر از ط ...

اورانيوم فلزي راديواكتيو و پرتوزاست كه در سراسر پوسته سخت زمين موجود است. اين فلز حدوداً ۵۰۰ بار از طلا فراوان تر و به اندازه قوطي حلبي معمولي و عادي ...

خودروهاي الکتريکي از مرحله ايده خارج و به فناوري کاربردي تبديل مي شوند. در حالي که خودروهاي الکتريکي گام به گام عرصه زمين را دراختيار مي گيرند، اوضاع ...

● مقدمه شکافت هسته اي اتم اورانيم ۲۳۵ در واقع در اثر نفوذ يک نوترون حرارتي به درون هسته يک اتم سنگين است که باعث شکافت آن به دوپاره از هسته هاي جديد و ...

ماده اي که به عنوان سوخت در راکتورهاي هسته اي مورد استفاده قرار مي گيرد بايد شکاف پذير باشد يا به طريقي شکاف پذير شود.۲۳۵U شکاف پذير است ولي اکثر هسته ...

دانلود نسخه PDF - سوخت خودروهاي آينده