گردآورنده:آرمان محمدی

مقدمه

تعریف سوخت پاک: بخش عمده ای از سوخت مورد استفاده در حمل و نقل در عصر حاضر بنزین و سوخت های دیزلی هستند؛ در حالی که بخشی از سوخت های دیگر هستند که علاوه بر توانایی در تامین نیروی مورد نظر وسیله نقلیه، آلایندگی کمتری را به همراه دارند. این سوخت ها شامل الکل، الکتریسیته، گاز طبیعی و پروپان می باشند.

اما اهمیت سوخت پاک در چیست؟ فعالیت ماشین ها در عصر حاضر باعث پخش شدن ترکیباتی از گازهای گوناگون در هوا شده که عاملی تهدیدکننده برای ساختار لایه اوزن به حساب می آیند. از طرفی بسیاری از این ترکیبات، سمی نیز می باشند؛ از این رو تلاش های بسیاری در جهت کاهش آلایندگی اتومبیل ها در طول سالیان اخیر صورت گرفته است. تلاش هایی مانند افزایش کنترل در بررسی و قابلیت اطمینان خودروهای تولیدی و داشتن استانداردهای آلایندگی، اما روز به روز با افزایش تعداد ماشین ها به نظر می رسد از این طریق کمک خاصی به بهبود مساله لایه اوزن به خصوص در شهرهای بزرگ کرد.

   سوخت های پاک دارای ویژگی هایی هستند که آن ها را نسبت به سوخت های بنزینی بسیار پاکیزه تر کرده است. در حالت کلی هیدروکربنات آزاد شده توسط این سوخت ها بسیار کمتر بوده و در ضمن، این مقدار هیدروکربنات اولا به صورت منفعل عمل می کنند، به این معنی که با سرعت بسیار کمتری روی ساختار اوزن تاثیر می گذارند و ثانیا نسبت به بنزین و فرآورده های آن کمتر سمی هستند. به طوریکه در حالت کلی می توان گفت که ترکیبات آزاد شده از خودروهایی با سوخت الکتریکی، گاز طبیعی یا الکل به میزان۹۰ درصد در تاثیرگذاری روی ساختار لایه ازون و انتشار گازهای سمی در محیط اطراف، بهتر عمل می کنند. در ادامه این سوخت های پاک، یک به یک مورد بررسی قرار می گیرند.

الکتریسیته

   تقریبا می‌توان گفت که و‌سایل نقلیه‌ای که با باتری کار می‌کنند، هیچ نوع آلودگی نداشته و از اینرو این خودروها به عنوان یکی از بهترین گزینه ها در کاهش آلاینده های زیست محیطی مطرح هستند. تنها مساله ای که وجود دارد این است که واحدهای تولیدی الکتریسیته خود آلودگی ایجاد می‌کنند؛ که می توان گفت با توجه به این که این واحدها معمولا در مناطق غیر شهری هستند، تهدید کمتری برای سلامتی انسان محسوب میشوند. از طرفی آلودگی آن‌ها در مقایسه با آلودگی تولیدی توسط هر خودرو مقداری ناچیز است. یکی از عوامل محدود کننده در تولید این خودروها، تعداد باتری های تولید شده و در دسترس است. از طرفی این باتری ها برای شارژ شدن به چند ساعت زمان نیاز دارند و قیمت خودروهای برقی نیز بالاست.

شکل ۱٫ اجزای اصلی یک خودروی الکتریکی

اتانول

   اتانول در برزیل به عنوان سوخت اول خودروها به حساب می آید؛ همچنین در ایالات متحده امریکا سالهاست از ترکیب اتانول و بنزین ( موسوم به گازول) به عنوان سوخت خودروها استفاده می شود. اتانول خالص دارای عملکردی قابل قبول همراه با هیدروکربنات و آلاینده های سمی بسیار کم است. این ماده را می توان به صورت خانگی از محصولاتی مانند دانه ذرت یا مواد سلولزی مثل چوب یا کاغذ باطله تهیه کرد که این امر موجب کاهش انباشته شدن گازهای گلخانه ای نیز می شود. با تکنولوژی امروزی و فرآیند تولید اتانول، این سوخت نسبت به بنزین دارای قیمت بالاتری است. تکنولوژی‌های جدید در صدد است تا قیمت تمام شده این محصول را کاهش دهد.

شکل۲٫ اتانول، سوخت اول خودروها

متانول

   متانول یا الکل چوب، به مانند اتانول یک سوخت مایع پربازده بوده و دارای ترکیبات آلاینده سمی بسیار کمی است. همچنین قیمت آن با قیمت بنزین تقریبا هم تراز بوده و می تواند از ذغال سنگ و چوب نیز بدست آید. بیشتر کارخانه های بزرگ خودروهایی تولید می کنند که دارای شاخص M85 هستند؛ بدین معنی که ۸۵ درصد سوخت مصرفی آن ها متانول و ۱۵ درصد بنزین است. البته خودروهایی که متانول خالص مصرف کنند یا به عبارتی دارای شاخص M100 باشند، از لحاظ زیست محیطی ایده آل به نطر می آیند. برخی از کارخانه ها توانسته اند خودرویی با این قابلیت را ارائه دهند.

گاز طبیعی (متان)

   این گاز به فراوانی یافت شده ودارای مصارف گسترده ای در گرمایش خانگی و فرآیندهای صنعتی است. این سوخت به راحتی توسط خطوط لوله ای قابل انتقال است و قیمتی تقریبا برابر و شاید کمتر از بنزین دارد. گاز طبیعی فشرده (CNG) دارای هیدروکربنات های سمی پایینی هستند. اما CNG باید در مخازنی تحت فشار بالا نگهداری شوند که باید هزینه این مخازن را نیز به حساب آورد. با وجود این CNG در حال حاضر در خیلی از خودروهای سبک استفاده شده و در آینده نیز یکی از سوخت های مهم به حساب می آید.

ماشین های هایبرید

   ماشین های هایبرید از یک سیستم ذخیره انرژِی قابل شارژ به عنوان مکملی برای سوخت فسیلی در پیش رانش اتومبیل استفاده می کنند. موتورهای هایبریدی نسبت به موتورهای سوخت سنتی، کوچکتر و دارای بهره وری بیشتری هستند. برخی از وسایل نقلیه هایبریدی از سیستم ترمز بازتولید یا احیاکننده برای تولید جریان الکتریسیته هنگام حرکت استفاده می‌کنند. عبارت وسایل نقلیه هایبریدی می تواند به وسایلی نیز اطلاق شود که از ترکیب سوخت های مختلف، به طور نمونه نفت و اتانول، استفاده می‌کنند.

شکل ۳٫ ساختار ماشین هایبرید

   شرکت کره ای کیا، از دو مدل جدید الکتریکی اپتیمای سدان در نمایشگاه اتومبیل شیکاگو رونمایی کرد که قرار است تولید هر دو مدل را در سال ۲۰۱۷ شروع کند. مدل اول یعنی مدل هایبرید کیا اپتیما ۲۰۱۷،  ادعا دارد هزینه سوخت را در مقایسه با مدل عادی اپتیمای هایبرید، ۱۰ درصد بهبود داده است؛ البته مدل جدید کیا اپتیمای plug-in هایبرید، به عنوان اولین مدل PHEV (وسیله هایبرید plug-in الکتریکی) این تولیدکننده کره‌ای شناخته می‌شود.

   یکی از ویژگی های بارز موتور هایبرید اپتیما استفاده ترکیبی از پمپ های آب و سوخت الکتریکی است. مکانیزم به این صورت است که در ابتدا همانند حالت سنتی، موتور با حالت مکانیکی شروع به راه اندازی کرده و سپس به حالت الکتریکی رفته که موجب بهبود کیفیت سوخت و توان خروجی موتور می شود. به علاوه باتری تعبیه شده برای مدل هایبرید جدید، بسیار فشرده و سبک است. این باتری پلیمری- لیتیومی توان مورد نظر را برای موتور الکتریکی فراهم آورده و هنگام ترمز احیاکننده، شارژ می‌شود. توان تولیدی این باتریkWh  ۶۲/۱ است که دارای افزایشی ۱۳ درصدی در ظرفیت باتری در مقایسه با مدل هایبریدی قدیمی است.

شکل ۴٫ مدل هایبرید plug-in خودروی کیا اپتیما

   طرح اولیه یک ماشین الکتریکی جدید با سلول سوخت هیدروژنی به تازگی تولید شده است. این خودرو با این ادعا تولید شده است که می تواند میزان سوخت مصرفی قابل قبولی در حدود mpg250 (9/0لیتر/۱۰۰ کیلومتر) داشته باشد. این خودرو که دارای نام تجاری راسا است، دارای یک بدنه فیبر-کربن سبک، موتورهایی تعبیه شده در چرخ ها و یک بانک از خازن های بزرگ است که با ترمز احیاگر شارژ می شوند؛ همچنین ویژگی های دیگری دخیل هستند که این خودرو را قادر می سازد تا مسافتی ۳۰۰ مایلی(۴۸۳ کیلومتری) را تنها با ۳/۳ پوند معادل ۵/۱ کیلوگرم هیدروژن بپیماید.

شکل ۵٫ اجزای اصلی خودروی راسا

   مدل دوسرنشین مخصوص جاده این خودرو توسط شرکت بریتانیایی ریورسیمپل به منطور دستیابی به ویژگی هایی مانند وزن مناسب، توان و امنیت بالا و کیفیت مناسب از طریق بیشینه کردن صرفه اقتصادی سوخت مصرفی و کمینه کردن میزان آلودگی طراحی شده است. میزان آلایندگی این خودرو در حال حاضر تنهاgCO2/km  ۴۰ است که اگر بتوان کربن هیدروژن را از گاز طبیعی بدست آورد، این میزان کمتر نیز می شود.