X
تبلیغات
پیکوفایل
رایتل
خودروهای آینده - مهندس برتر
آموزش نیاز های ((اصلی و فرعی)) مهندس مکانیک
خودروهای آینده
سه‌شنبه 26 مهر‌ماه سال 1390 ساعت 09:42 | نوشته شده به دست مهرداد امیری

پیشرفت تکنولوژی در مسیر صدساله تاریخ صنعت خودروسازی باعث شده  است هر ساله شاهد تولید اتوموبیل هایی با کیفیت بهتر و مصرف پائین تر سوخت باشیم، اما در تمام این سال ها، دغدغه تأمین سوخت و انرژی های جایگزین برای اتومبیل ها همواره شرکت 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 الکتریکی از ایده به واقعیت رسیده اند و حتی روش های منحصربه فردی جهت رانش اتومبیل ها ابداع شده است؛ اما هنوز هیچ کدام، از نظر صرفه اقتصادی و کاربری آسان به پای سوخت های فسیلی مانند بنزین و گازوئیل نمی رسند. با این حال ملاحظاتی همچون مشکلات زیست محیطی به وجود آمده در ابعاد کلان از یک سو و تنگناهای مربوط به کاهش 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 که 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 راهکارها را داریم تا به روش های جایگزین برای سوخت های فسیلی دست یابیم.

● هوای فشرده یکی از جدیدترین شیوه های حرکتی در اتومبیل ها که از آلایندگی بسیار کمی نیز برخوردار است، استفاده از هوای فشرده برای پیش راندن اتومبیل ها است. شیوه کلی حرکتی این اتومبیل ها، استفاده از کپسول های هوای فشرده است. هوای فشرده درون این کپسول ها به شکل خاصی به سوی موتور ۴ سیلندر هدایت می شود، سپس هوای فشرده، میل لنگ را به حرکت درمی آورد. این شیوه حرکتی با نیرویی در حدود ۲۵ اسب بخار تنها برای اتومبیل های شهری کوچک، 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 مونوکسید کربن گاز طبیعی فشرده نسبت به بنزین حدود ۶۰ درصد کمتر و تولید دی اکسید کربن آن نیز ۱۰ درصد پائین تر است. موتور بسیاری از اتومبیل های حال حاضر جهان را می توان با ایجاد تغییرات کوچکی برای استفاده از گاز طبیعی فشرده آماده کرد. قابل ذکر است که استفاده از گاز طبیعی در اتومبیل ها به سال ۱۹۳۰ بازمی گردد. اما همواره کمبود جایگاه های تزریق گاز فشرده به اتومبیل ها از عوامل اصلی استفاده نکردن 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 که مورد توجه خودروسازان قرار دارد. مهم ترین ویژگی انرژی خورشیدی، نامحدود بودن و پاکیزگی مطلق آن است؛ اما مانع اصلی استفاده از نیروی خورشیدی، تغییرات جوی و ابری شدن هوا است که معمولاً چندان قابل پیش بینی نیست. در ضمن صفحات بزرگ جذب انرژی خورشیدی و باتری های سنگین ذخیره آن، عملاً چابکی و تحرک اتومبیل را کم می کند. با این حال، پاکیزگی صددرصد انرژی خورشیدی همچنان مورد توجه تمام خودروسازان است.

● هیدروژن هیدروژن بی تردید یکی از پاک 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 که استفاده از هیدروژن برای تعدادی از کمپانی های خودروسازی، هنوز در مرحله تحقیق و پژوهش است. در محیط های شهری نیز تنها بعضی از کشورها، هیدروژن را به عنوان سوخت اتوبوس های درون شهری به کار گرفته اند. در ضمن خاصیت انفجاری هیدروژن نیز از محبوبیت آن برای استفاده در خودروها کاسته است.

● بیودیزل موتورهای دیزل با مصرف گازوئیل (نفت گاز) کار می کنند اما چندی است که 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 کشت و فرآوری به دست می آید؛ اما هنوز فاصله زیادی با مصرف عمومی دارد.

● الکل اتومبیل های مسابقات مشهور آمریکا، موسوم به «ایندی ۵۰۰» همگی از اتانول خالص استفاده می کنند. اتانول نوعی الکل است که به هنگام احتراق، نیروی بیشتری نسبت به بنزین تولید می کنند. حتی بعضی از اتومبیل های غیرمسابقه ای مانند فورد تا رولی FFV نیز به گونه ای طراحی شده اند که می توانند هم از اتانول و هم از بنزین استفاده کنند. 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 الکتریکی با توجه به تخریب لایه ازن به وسیله سوخت های فسیلی مدت هاست که استفاده از نیروی الکتریکی 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 الکتریکی است اما از بدو شروع تحقیقات بر روی خودروهای تمام الکتریکی، معضل باتری های سنگین، نخستین و مهمترین معضل برای حرکت این اتومبیل ها به حساب می آمده است. شاید به همین دلیل است که تنها ۳ درصد اتومبیل های سراسر جهان با نیروی برق حرکت می کنند. با این حال، باتری این اتومبیل ها همواره در مسیر پیشرفت بوده و سبک تر از گذشته می شود.

● آینده صنعت خودروسازی به طور کلی آینده صنعت خودروسازی از دو بعد اساسی قابل بررسی و مطالعه است:
▪ تولید و انتقال قدرت
▪ مواد مورد استفاده در خودرو
به طور کلی در زمینه تولید و انتقال قدرت، خودروها به سمتی پیش می روند که در بازه ۵ تا ۱۰ سال آینده ، موضوع کاهش آلایندگی، مهم ترین موضوعی است که سبب ایجاد تغییرات عمده در آنها خواهد شد. علاوه بر آن موضوع دیگری که 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 یکی از جدی ترین روش های استفاده از انرژی های جایگزین در خودروها هستند. این خودروها درواقع خودروهایی برقی هستند که برای شارژ باتری های کوچک خود از یک موتور درون سوز استفاده می کنند که همیشه در نقطه بهینه عملکرد قرار دارد. مزایای این خودروها، کوچک شدن اندازه موتور، کاهش مصرف سوخت و کاهش آلاینده های محیط زیست است. در این زمینه شرکت خودروسازی تویوتا با ارائه خودروی پریوس پیشتاز بوده و طبق برنامه ریزی های اعلام شده قرار است این شرکت تا سال ۲۰۱۲ تمام خودروهایش را هیبریدی کند شرکت آمریکایی فورد نیز تصمیم دارد تا سال ۲۰۰۸ میلادی ۵ مدل خودروی هیبریدی را ارائه کند .

● خودروهای برقی یکی دیگر از زمینه هایی که اخیراً و به خصوص با پیشرفت های رخ داده در بازار تلفن همراه به عنوان یکی از چشم اندازهای جدی صنعت خودروسازی مطرح شده ، خودروی تمام برقی است. این خودروها از باتری های الکتروشیمیایی به عنوان منبع قدرت استفاده می کنند و در نتیجه آلودگی زیست محیطی آنها تقریباً صفر است. از مهم ترین مشکلات این خودروها، وزن و هزینه بالای باتری ها و نیز کم بودن مقدار انرژی انباشته در آنها است که این موضوع سبب شد تا مدتی فعالیت های تحقیقاتی بر روی خودروهای تمام برقی به حالت رکود درآید اما امروزه به دلیل پیشرفت های شگرفی که در تکنولوژی 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 که 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 کنار پیشرفت های رخ داده در دهه های گذشته در نظر بگیریم که در آنها روند کاهش قیمت باتری و افزایش توان آن به کندی صورت می گرفت، رشد چشمگیر صنعت باتری در حال حاضر بیشتر نمایان می شود. این پیشرفت ها به گونه ای است که هم اکنون شرکت تسلا موتور، یک خودرو مجهز به باتری های لیتیوم یون با قیمت تقریبی ۱۰۰ هزاردلار ساخته است که با هر بار شارژ کامل، ۳۲۰ کیلومتر 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 کنونی و باتری های نسل گذشته و این که مناسب ترین باتری های قابل استفاده در خودروهای الکتریکی نسل گذشته باتری های سرب و اسید با توان تقریبی یک پنجم باتری های لیتیوم یون فعلی بود، به خوبی می توان فهمید که چرا برای برهه ای مشخص، تحقیقات بر روی خودروهای تمام برقی متوقف شد. اما در این سال ها با توجه به چشم انداز روشنی که در صنعت باتری به چشم می خورد و باتری های تحقیقاتی خوبی که با توانی در حدود ۳ تا ۴ برابر باتری های لیتیوم یونی فعلی ساخته شده اند، به نظر می رسد که بررسی ها برای ساخت خودروهای عمومی با قیمت مناسب و به صورت تمام برقی دوباره از سر گرفته شود. مثلاًَ شرکت بی.ام.و در تلاش است یک مدل خودروی سدان کلاس متوسط با قیمت حدودی ۵۰ تا ۷۰هزار دلار تا سال ۲۰۰۹ تولید کند. چین نیز درصدد تولید یک خودرو چهارچرخ کوچک و ارزان قیمت با نیرو محرکه برقی با قیمت حدودی ۱۰ هزاردلار از سال ۲۰۰۶ بوده است. نروژ، هند و فرانسه نیز به دنبال این هستند که خودروی چهارچرخ کوچکی با قیمت قابل مقایسه با خودروهای سواری فعلی تولید کنند. به علاوه تعداد شرکت هایی که هر سال به شرکت های سازنده خودروهای تمام برقی می پیوندند روبه افزایش است. البته این روند هنوز محدود است، به گونه ای که تعداد تولید این خودروها از چند صد دستگاه تا ۲ یا ۳ هزار دستگاه بیشتر نمی شود.
در زمینه تولید قدرت در خودرو، کارهای دیگری نظیر استفاده از پیل سوختی (Fuel Cell) و نیز خودروهای هیدروژنی انجام شده است که به دلیل مشکلات فنی زیاد هنوز به بازار مصرف راه نیافته اند.
با توجه به مطالب ذکر شده، حتی در چشم اندازهای میان مدت نیز، ورود نیروی الکتریکی در زنجیره انتقال قدرت خودرو امری اجتناب ناپذیر است. برپایه برخی گزارشات، پیش بینی می شود که تا سال ۲۰۲۰ حدود ۱۰ درصد از خودروهای دنیا به صورت هیبرید و یا تمام برقی باشند.
قابل ذکر است که از میان ۱۰ خودروی برتر سال ،۲۰۰۶ شش خودرو به صورت هیبریدی بوده اند که این مسأله حاکی از نگاه جدید مدیران صنایع خودروسازی دنیا به خودروهای الکتریکی است.


چاپ این مطلب: کلیک کنید

(0 لایک)
نظرات (0)
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
نام :
پست الکترونیک :
وب/وبلاگ :
ایمیل شما بعد از ثبت نمایش داده نخواهد شد
 
تقویم
اردیبهشت 1395
شیدسچپج
1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31
آمار
بازدیدکنندگان : 740395