خودروهای سبز، راهی برای نجات محیط زیست

۲۰ مهر ۱۴۰۰ خودروهای سبز، راهی برای نجات محیط زیست

خودروهای سبز یا green vehicle، عنوانی است که امروزه در صنعت خودروسازی به وفور کاربرد دارد. اما باید دید که منظور از این اسم چیست و به چه خودروهایی اطلاق می‌شود.

این روزها رقابتی شدید بین طرفداران و سازندگان خودروهای برقی، انواع هیبریدی و همچنین دوستداران پیشرانه­‌های سوختی است و همین قضیه باعث شده است تا پاک بودن و آلایندگی پایین این خودروها، امتیازی برای ماندگاری آنها در صنعت و تاریخ خودروسازی باشد.

انواع خودروهای سبز

خودروهای سبز

خودروهای پاک و اصطلاحا سبز دارای انواع مختلفی هستند که به خاطر کم بودن و یا صفر بودن آلایندگی تولیدی آنها، به این نام شناخته می­‌شوند. خودروهای هیبریدی و پلاگین هیبریدها، خودروهای برقی و الکتریکی، هیدروژنی­ها و سلول سوختی‌­ها، خودروهایی که پیشرانه آنها قابلیت کار با سوخت اتانول را به صورت ۸۵ درصد و یا حتی صد درصد دارد، خودروهای دوگانه سوز که با سوخت LPG کار می­‌کنند و یا CNG سوز هستند و در برخی موارد نیز با سوخت LNG سازگارند، دیزلی‌های پاک، بیودیزلی‌ها و… از این دست خودروهای پاک شناخته می‌­شوند.

این خودروها در نقاط مختلف دنیا، بازارهای متفاوتی دارند که این وضعیت به شرایط و امکانات آن منطقه و سیاست‌­های در نظر گرفته شده، مربوط می­‌شود. برای مثال در آمریکای لاتین، سوخت­‌های گیاهی مثل بیودیزل و اتانول دارای طرفداران زیادی است اما در مناطقی از اروپا، سوخت گاز طبیعی و خودروهای هیبریدی و الکتریکی شناخته شده­تر هستند. مثلا در کشورمان به خاطر وجود منابع زیاد گاز طبیعی، سوخت CNG به عنوان یک سوخت جایگزین مطرح شده است و این در حالی است که عرضه خودروهای برقی و هیبریدی می­تواند کمک زیادی به کاهش آلودگی شهرها کند که به دلیل عدم عرضه و وارد نشدن انبوه این خودروها، چندان رواج پیدا نکرده‌­اند.

خودروهای الکتریکی

شارژ خودروهای الکتریکی

یکی از پاک‌­ترین خودروهایی که امروزه ساخته می‌­شوند و می­‌توان امید زیادی به موفقیت و ماندگاری آنها در سال­‌های آینده داشت، خودروهای برقی هستند. این روزها در کنار تخفیف­‌ها و معافیت‌­هایی که برخی از دولت­‌های اروپایی و آمریکا برای ترغیب و تشویق مردم به خرید این خودروها می­‌کنند، قوانینی نیز برای کم رنگ شدن استفاده از پیشرانه‌های سوختی، تصویب می­شود. در خودروهای برقی شاهد هیچ پیشرانه سوختی و فسیلی نیستیم و فقط از مجموعه­‌ای باتری و یک یا چند موتور الکتریکی استفاده می‌­شود. باتری‌ها توسط شارژرهای پرقدرت خانگی و یا ایستگاه­‌های شارژی که در سطح شهرها و جاده­‌ها وجود دارند، پر شده تا برای حرکت دادن خودرو استفاده ­شوند.

از معروف‌­ترین خودروهای برقی این روزها باید به محصولات تسلا اشاره کرد که در مدل‌های مختلفی تولید می‌­شود و رکورد فروش خودروهای برقی را در دست دارند. امروزه وسایل نقلیه برقی در انواع مختلفی از کامیون و اتوبوس تا خودروهای سواری، وانت بار، شاسی­ بلند، موتورسیکلت و حتی دوچرخه در حال تولید هستند. شاید جالب باشد بدانیم حتی مسابقات فرمول E نیز با خودروهای تمام برقی و در سطحی بالا، برگزار می‌­شود. از معروف‌­ترین خودروهای برقی می‌­توان به نیسان لیف، سری محصولات تسلا، هیوندای ایونیک، پورشه تایکان، ماستنگ مک­ای، شورلت بولت و… اشاره کرد. متاسفانه با وجود اینکه در دهه هفتاد شمسی و در زمانی که بسیاری از کشورها هنوز خودروهای برقی نداشتند، اتوبوس‌های برقی در تهران مشغول جابجایی مسافرین بودند اما خودروهای تمام برقی در کشورمان عرضه نشده­‌اند و این در حالی است که می‌­توان با عرضه انبوه آنها، کمک زیادی به آبی شدن آسمان شهرها کرد.

چرا هیبریدها مهم اند؟

هیبریدی­ها از محبوب­ترین خودروهای پاک در این روزها هستند چرا که هم لذت سواری یک خودرو سوختی را دارند و هم مصرف و آلایندگی کم یک خودرو الکتریکی. ضمن اینکه چون با دو انرژی برق و سوخت فسیلی کار می‌کنند، برد عملیاتی آنها نسبت به خودروهای بسیاری از خودروهای برقی و یا فقط سوختی، بیشتر است.به معنی دوگانه بودن نیروی پیش برنده در این خودروهاست. هرچند می‌توان به هر خودرویی که با دو انرژی مختلف مثل گاز و سوخت بنزین یا دیزل کار می‌کند، عنوان هیبریدی را داد اما در دنیای خودرویی به آنهایی که با دو انرژی الکتریکی و سوخت فسیلی حرکت می­‌کنند، هیبریدی گفته می‌شود. خودروهای هیبریدی به دو دسته کلی تمام هیبریدی­ها یا full hybrids و نیمه هیبریدی­‌ها یاMild hybrids که هیبرید ملایم نیز نام دارند، تقسیم می­‌شوند.

در حالت تمام هیبرید بسته به نوع و نحوه قرارگیری و چگونگی شارژ شدن باتری­ها، چهار دسته پلاگین هیبرید، هیبریدهای سری و موازی و همچنین ترکیب سری­ موازی را داریم. فرق کلی نیمه هیبریدی‌­ها با تمام هیبریدی در این است که در خودروهای نیمه هیبریدی امکان حرکت خودرو فقط با موتور الکتریکی وجود ندارد و سیستم برق و باتری و موتور الکتریکی برای کمک به پیشرانه درون سوز، است.

در این سیستم، یک موتور الکتریکی با ابعادی بزرگ­تر از استارتر پیشرانه، هم وظیفه کمک به پیشرانه خودرو را دارد و هم نقش استارتر را بازی می کند. ضمن اینکه مثل خودروهای فول هیبرید، در زمان­هایی مثل حرکت در سرازیری، ترمزگرفتن، توقف‌­ها و… برای شارژ باتری‌­ها وارد عمل می­‌شود.

این خودروها از تعداد اندکی باتری استفاده می‌­شود که ولتاژ آن ها ۱۲ ولت، ۲۴ یا ۴۸ ولتی هستند.

انواع خودروهای هیبرید

باک هیبریدها

خودروهای تمام هیبرید به سه نوع کلی موازی و سری و ترکیبی تقسیم می­‌شوند. در نوع موازی، موتور الکتریکی در موازات پیشرانه قرار دارد. به این معنی که هم موتور الکتریکی و هم موتور سوختی، می‌­توانند در حرکت خودرو به طور هم­زمان و یا مستقل از هم عمل کنند. این روش قرارگیری موتور الکتریکی و موتور سوختی، باعث شده است که از موتورهای برقی با توان نه چندان بالا در این خودروها استفاده شود و همچنین ظرفیت باتری­‌های این خودروها نیز پایین‌­تر باشد. اما در مدل­های سری، موتور سوختی فقط برای تولید برق برای موتور الکتریکی و شارژ باتری هاست و از آن برای حرکت رو به جلو خودرو استفاده نمی‌شود. از این­ رو این خودروها مصرف سوخت بسیار کمی دارند و چون باتری­های بزرگ‌تری در آن قرار داده شده است، قیمت بالاتری نیز دارند.

اما مدل ترکیبی از سری و موازی نیز وجود دارد که معایب این دو سری را نداشته و مزایای آنها را دارد. به این صورت که در سرعت­‌های کم و در زمانی که نیازی به موتور سوختی نیست، حرکت خودرو با موتور برقی انجام می شود. اما در مواقعی مثل شتاب گیری، حرکت در سربالایی‌­ها و… که نیاز به موتور سوختی هست، پیشرانه سریعا روشن شده و به کمک موتور برقی می‌­آید. همچنین در مواقعی که نیاز به شارژ باتری­‌ها باشد، این کار توسط موتور سوختی انجام می­‌شود.

در خودروهایی که از نوع پلاگین هیبرید یا اختصارا PHEV هستند، امکان شارژ باتری از طریق ایستگاه­‌های شارژ باتری مثل چیزی که ما در جایگاه­‌های عرضه بنزین و گازوییل می بینیم نیز وجود دارد. این کار علاوه بر سیستم شارژ باتری به کمک موتور درون سوز و ژنراتور متصل به آن است. همین ویژگی سبب می‌شود تا در بسیاری از موارد، نیاز به کارکردن موتور درون سوز برای شارژ باتری کمتر شود و در نتیجه این دسته از خودروها در عین داشتن کاربری و قدرت مانور بالا، آلایندگی اندکی برای محیط زیست داشته باشند.

امروزه خودروهای پلاگین هیبرید به غیر از خودروهای سواری، در انواع وسایل نقلیه سنگین و تجاری شامل ون‌­ها، مینی بوس، اتوبوس، ترن و قطار، موتورسیکلت و دوچرخه‌های موتوردار نیز ساخته می‌­شوند.

قابل ذکر اینکه در تمام مدل­‌های هیبریدی، از نیروی ترمز برای شارژ باتری­‌ها استفاده می‌­شود تا به این شکل هم استهلاک و مصرف لنت­‌ها و بخش ترمز خودرو کم شود و هم از یک نیروی در حال هدر رفت برای شارژ باتری­ها استفاده شود. روش کار به این شکل است که در زمان ترمزگیری، ژنراتور در نظر گرفته شده برای شارژ باتری­ها که به طور غیرمستقیم به محور چرخ­ها متصل است، وارد مدار می‌­شود. از انرژی حرکتی چرخ­‌ها برای حرکت ژنراتور استفاده می‌­شود که به این ترتیب باعث کاهش سرعت دورانی آنها خواهد شد.

هیدوژنی­‌ ها چگونه عمل می‌ کنند؟

باک خودروهای هیدروژنی

خودروهای هیدروژنی که به نام پیل سوختی و سلول سوختی نیز نامیده می­‌شوند، از فعل و انفعالات شیمیایی روی هیدروژن و استخراج انرژی الکتریکی از این فعالیت شیمیایی، استوار هستند. به طور ساده می‌توان گفت، هیدروژن باید با اکسیژن ترکیب شود تا از این پیوند شیمیایی، آب و جریان الکتریسیته آزاد شده و این جریان الکتریسیته در موتور الکتریکی برای حرکت خودرو، به کار رود. به همین خاطر از خودروهای هیدروژنی به خاطر اینکه از اگزوز آنها فقط بخار آب خارج می­‌شود، خودروهایی با آلودگی صفر یاد نام دارند، هرچند که برای تولید هیدروژن مورد نیاز این خودروها، آلودگی زیادی تولید خواهد شد.

امروزه یکی از رقیبان خودروهای برقی دارای باتری، خودروهای پیل سوختی هستند. یک امتیاز بزرگ خودروهای هیدروژنی در پر کردن سریع مخزن هیدروژن است که در عرض چند دقیقه انجام می­‌شود و از این نظر با خودروهای بنزینی و دیزلی برابر است. در حالی که پرکردن باتری­‌ها در خودروهای برقی به چندین ساعت زمان نیاز دارد. اما در حالی امکان شارژ کردن باتری خودروهای برقی در خانه نیز ممکن است، این امتیاز برای خودروهای سوختی وجود ندارد. ضمن اینکه در حالی که می‌توان با خودرو سوختی، مسافت بیشتری را پیمود اما در مقابل برای تولید گاز هیدروژن که روش‌­های مختلفی دارد، کربن زیادی وارد جو م‌ی­شود که منجر به آلودگی شده و همچنین هزینه تولید و بهره برداری سیستم های مربوط به این خودروها نیز بالا است.

امروزه و در سال ۲۰۲۱، فقط دو خودرو تویوتا میراژ و هیوندای نکسو در این رده باقی مانده‌­اند و برخی شرکت­‌های فعال در این صنعت مثل بی ام و و فولکس واگن با بیان این حقیقت که هزینه‌های جاری و عملیاتی یک خودرو هیدروژنی، سه برابر یک خودرو برقی است، از این بخش از خودروهای پاک، خداحافظی کردند.

بیودیزلی­‌ ها چگونه عمل می کنند؟

سوخت خودروهای بیودیزلی

بیودیزل سوخت مجزایی نیست و باید با دیزل یا همان گازوییل مخلوط شود تا امکان استفاده از آن در خودروهای دیزلی ممکن باشد. چرا که کمتر پیشرانه­ای امکان کار با بیودیزل خالص را دارد. این سوخت از منابع طبیعی نظیر روغن‌های گیاهی، روغن های مانده غذایی، چربی حیوانات و همچنین جلبک‌ها به دست می­آید و با ترکیب ۱۰ درصدی با گازوییل همراه می­شود. نتیجه استفاده از این سوخت، تولید کمتر دی‌ اکسیدکربن و تولید بسیار اندک ذرات گوگرد و اکسید نیترات است که از خطرناک‌ترین محصولات حاصل از احتراق در پیشرانه‌های دیزلی به شمار می­‌آید. همچنین آلودگی­‌های هیدروکربنی کمتری داشته و ذرات معلق و دوده بسیار کمی وارد جو می‌­کند که همین موارد باعث شده است از این سوخت به عنوان یکی از بهترین و پاک‌­ترین منابع انرژی یاد شود. از این سوخت در خودروهای تجاری، قطارها و حتی صنایع هوایی و دریایی نیز استفاده می‌شود.

نحوه عملکرد گاز طبیعی در خودرو 


یکی از پاک­‌ترین سوخت‌­های جایگزینی در دنیا، گاز طبیعی است که به دو صورت گاز یا CNG و مایع یا LNG در صنایع خودرویی و حمل و نقل استفاده می­شود. قابل ذکر است که گاز مایع LPG در دنیای خودرو به هیچ وجه کاربردی به اندازه گاز طبیعی ندارد و چون هزینه­‌های تولید آن کمتر از بنزین نیست، چندان صرفه اقتصادی نیز نخواهد داشت. گاز طبیعی امروزه در وسعت نسبتا زیادی در برخی مناطق دنیا مثل چین، برزیل، ایتالیا، آرژانتین، ایران، پاکستان و هند استفاده می‌­شود.

تا پایان سال ۲۰۱۹ در حدود ۲۵ میلیون خودرو گازسوز در دنیا وجود داشته است که سهم کشورمان بیش از ۴ میلیون دستگاه برآورد می­شود که به این معنی است که کشورمان بعد از چین، بیشترین خودرو گازسوز دنیا را دارد. باید بدانیم که امروزه شرکت های سنگین ساز معتبری مثل ولوو و ایویکو نیز در حال ساخت کامیون و کشنده‌­های گازسوز هستند که با سوخت گاز طبیعی مایع یا LNG کار می­‌کنند.

نحوه عملکرد خودروهای اتانولی 

امروزه اتانول به عنوان یکی از سوخت های جایگزین و البته نسبتا پاک مطرح است. سوختی که بیشتر به صورت E85 به معنی ترکیبی از ۸۵ درصد اتانول به همراه ۱۵ درصد بنزین، شناخته می شود و گاهی مواقع در برخی از نقاط دنیا مثل برزیل که تولید بالایی از اتانول را دارد، به صورت E100 نیز دیده می شود. یک امتیاز بزرگ این سوخت، امکان کار اکثر پیشرانه­‌های بنزین ­سوز با آن است. به این معنی که چون یک سوخت جایگزین است، نیازی به طراحی پیشرانه برای هماهنگی با این سوخت نیست.

ضمن اینکه چون عملکردی شبیه به بنزین با اکتان ۱۰۰ و ۱۰۵ دارد، قدرت تولیدی در پیشرانه نیز بالاتر خواهد بود.

سوخت و ساز بهتر در پیشرانه نیز به معنی مصرف سوخت کمتر و در نهایت، آلایندگی پایین تر است. اما در مقابل این سوخت، معایبی نیز دارد. برای مثال، عرضه اتانول مورد نیاز برای خودروها به معنی نابودی محصولات مزارع پهناور ذرت است. مزارعی که در حجم بسیار زیاد باید کشت شوند و این به معنی نابودی غذای انسان­‌ها در جهت راه اندازی خودروهاست. همین قضیه معایب دیگری مثل مصرف آب، استفاده زیاد از آفت­کش­ها و کودهای شیمیایی، تبدیل جنگل­ها به مزارع کشت ذرت و حتی نیاز به سیستم بزرگ حمل­و­نقل ذرت تا تبدیل آن به سوخت را دارد که خود آلودگی به همراه خواهد داشت. امروزه عرضه رسمی سوخت E85 در بسیاری از نقاط دنیا انجام می­شود. برای مثال در آمریکا در حدود ۲۰ میلیون دستگاه خودرو سازگار با سوخت E85 وجود دارند که در حدود ۲۷۰۰ جایگاه، به عرضه سوخت آنها مشغول هستند.

فروش فوری خودرو

نویسنده: علیرضا داوودی