آنچه باید در مورد خودروهای هیبریدی و برقی بدانید

به زودی دیدن شارژ ماشین‌های برقی در خیابان‌ها مانند پر کردن باک بنزین عادی می‌شود. دولت انگلیس اعلام کرده است بعد از ‌سال ۲۰۴۰ هیچ خودروی بنزینی یا دیزلی واگذار نمی‌شود؛ خودروهایی که هم‌اکنون تمام جاده‌ها و بزرگ‌راه‌های جهان را به اشغال خود درآورده‌اند. بعد از اجرای این قانون،‌ چه پیش خواهد آمد؟ مردم باید از چه خودروهایی استفاده کنند؟

در واقع گزینه‌های بسیاری وجود دارد. به جز برخی شرکت‌های تولیدی خرد در صنعت خودروسازی، اغلب شرکت های بزرگ خودروهایی با استاندارد قانون ۲۰۴۰ کشور انگلیس تولید می‌کنند؛ در حقیقت اگر این قانون از فردا اجرا شود،‌ خریداران خیلی نگران پیداکردن گزینه مطلوب نخواهند بود. چرا که خودروهای هیبریدی (hybrid cars) با دو موتور عادی و الکتریکی حتی بعد از ۲۰۴۰ در خیابان‌ها می‌مانند.

خودروهایی که کاملا از سوخت فسیلی مانند بنزین و گازوئیل استفاده می کنند باید کنار روند. این خودروها به تدریج در حال کمرنگ شدن هستند چرا که شرکت‌های تولیدی با عرضه‌ی خودروهای هیبریدی، برقی یا فناوری‌های دیگر تلاش می‌کنند در حالی که به کاهش آلودگی هوا کمک می‌کنند، مشتری‌های خود را نیز حفظ کنند. البته این قانون به این معنی است که فروش خودروهای بنزینی و گازوئیلی متوقف خواهد شد اما داشتن چنین خودرویی ممنوع نخواهد بود.

خودروی هیبریدی، هیبریدی قابل شارژ (plug-in hybrid ) و نیمه هیبرید (mild hybrid car)

کلمه «هیبرید» از نظر فنی کمی گمراه‌ کننده است اما اغلب به خودروهایی اطلاق می‌شود که نیروی محرکه آن‌ها تلفیقی از الکتریسیته و بنزین است. به این معنا که در این نوع خودروها انرژی الکتریکی ذخیره شده در باتری‌ها و بنزین موجود در باک به عنوان سوخت پیش‌ران استفاده می‌شود. البته جزئیات عملکرد این خودروها بسیار متنوع است.

فیلم آموزش پروژه محور انسیس فلوئنت – مدل سازی باتری در ANSYS Fluent در فرادرس

کلیک کنید

یک خودوری هیبرید تقریبا همیشه می‌تواند باتری‌های خود را با مصرف بنزین شارژ کند. در بسیاری از موارد، مصرف بنزین تنها باعث شارژ باتری می‌شود و باتری‌ها چرخ‌ها را به حرکت در می‌آورند. در نوع دیگری از خودروهای هیبرید،‌ موتور بنزینی به صورت مستقیم چرخ‌ها را می‌چرخاند اما یک ترکیب موتور/باتری نیروی پیش‌ران الکتریکی ایجاد می‌کند.

در خودروهای نیمه‌هیبرید میزان قدرت الکتریکی که باعث چرخش چرخ‌ها می‌شود محدود است. خودرو به صورت طبیعی با موتور الکتریکی حرکت نمی‌کند بلکه نیروی الکتریکی زمانی که خودرو در اصطلاح آزاد (coasting) کار می‌کند، فعال می‌شود. گرچه نوع نیمه‌هیبرید از نوع تمام‌هیبرید ارزان‌تر است اما از نظر کاهش تولید دود اگزوز کارآمد نیست.

برخی خودرو‌های هیبرید به هیبریدهای قابل شارژ معروف هستند. همان‌طور که از روی نام این خودرو‌ها مشخص است،‌ خودرو با اتصال از طریق کابل به شبکه سراسری شارژ می‌شود. یعنی می‌توانید خودروی خود را به راحتی مانند موبایل شارژ کنید که باعث می‌شود هزینه پیمودن یک کیلومتر مسافت نسبت به حالت عادی کاهش پیدا کند و آلودگی بسیار کمتری تولید شود. البته لزومی به شارژ خودرو برعکس خودروهای الکتریکی نیست و بسیاری هنوز ترجیح می‌دهند این کار را نکنند.

«Toyota Prius» مشهور، «Mitsubishi Outlander PHEV» خوش‌ساخت و خودروی اسپرت «BMW i8» از نمونه‌های خودرو هیبرید هستند. در حقیقت بیش از ۵۰ نوع خودروی هیبرید جهت فروش عرضه شده است که از ۱۳۰۰۰ دلار برای خودروی « Suzuki Ignis mild hybrid» تا ۱۴۷۰۰۰ دلار برای خودروی «Porsche Panamera hybrid» قیمت‌گذاری شده اند.

جالب است که بعضی از مدل‌های خودرو هم به شکل هیبرید و هم به شکل بنزینی به فروش می‌روند و برخی از خودروهای هیبرید هم قابل شارژ هستند. از تعدد مدل‌های هیبرید شگفت‌زده خواهید شد اگر بدانید «Mercedes E-Class»، «Mercedes E-Class»، «Volvo XC90» و «BMW 3-Series» با پیش‌ران هیبرید عرضه شده‌اند.

اصلی‌ترین دلیل استفاده از خودرو‌های هیبرید کاهش مصرف سوخت مایع است که باعث کاهش هزینه‌ها و حفاظت از محیط زیست خواهدشد. البته میزان کمک به حفظ محیط زیست کاملا به نحوه استفاده شما از خودرو بستگی دارد و امکان دارد با بالا رفتن هزینه فناوری هیبرید در خودروی شما،‌ صرفه‌جویی در مقابل قیمت تمام‌شده به اندازه کافی اقتصادی نباشد.

خودروی الکتریکی (electric car) یا «EV» چیست؟

خودروی الکتریکی خودرویی است که تنها با الکتریسیته کار می‌کند. این خودرو تنها با الکتریسیته و از طریق کابل شارژ می‌شود و هیچ گونه سوخت مایع در میان نیست. الکتریسیته در باتری‌ها ذخیره می‌شود تا به عنوان نیروی پیش‌ران مورد استفاده قرار گیرد. خودرو‌های الکتریکی بر خلاف نوع هیبریدی از موتور بنزینی بی‌بهره‌اند. عبارت خودروی الکتریکی در دنیای خودرو بسیار گیج کننده است. حتی برخی خودرو‌های هیبریدی را الکتریکی می‌نامند.

فیلم آموزش شبکه های هوشمند اسمارت گرید Smart Grid انرژی الکتریکی – مقدماتی در فرادرس

کلیک کنید

خودرو‌های الکتریکی هر روز از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر می‌شوند چراکه از معافیت مالیاتی برخوردارند و هزینه سوخت‌گیری در آن‌ها بسیار پایین است. این خودرو‌ها برای محیط زیست خطر کمتری دارند چرا که دود تولید نمی‌کنند. نمونه‌های مشهور خودروی الکتریکی «Nissan Leaf»، «Renault Zoe» و «Tesla Model S» هستند.

خودرو‌های الکتریکی مشابه نمونه‌های هیبریدی،‌ فواید بسیاری در مقایسه با خودروهای بنزینی و دیزلی دارند؛ این خودروها هیچ گونه آلودگی‌ای تولید نمی‌کنند و اثر ناچیزی بر محیط زیست دارند. صدای خیلی کمی تولید می‌کنند و رانندگی با آن‌ها لذت‌بخش و ساده است چراکه نیاز به تعویض دنده ندارند. البته یک عیب این خودروها زمان نسبتا زیاد مورد نیاز برای شارژ باتری‌ها است که چند ساعت طول می‌کشد اما ٰپر کردن باک از بنزین تنها چند دقیق زمان می‌برد. مشکل دیگر اینست که خودرو در طول شارژ  باید به پریز برق متصل باشد.

البته از نظر محیط زیستی،‌ هنوز این سوال وجود دارد که منشا تولید این الکتریسیته چیست؟ سوخت‌های فسیلی؟ بسیاری از منتقدان اشاره می‌کنند که این خودروها به صورت غیرمستقیم به اندازه خودروهای بنزینی و دیزلی آلودگی ایجاد می‌کنند.

منظور از موتور درون‌سوز (internal combustion) و خودروی «ICE » چیست؟

موتور خودرویی که در طول سالیان گذشته مورد استفاده قرار گرفته از نوع درون‌سوز است. البته تغییرات فنی زیادی در طول این سال‌ها انجام شده است اما ماهیت تمام این موتورها سوزاندن سوخت مایع (بنزین یا گازوئیل) در یک سیلندر برای به حرکت درآوردن پیستون و انتقال نیرو به چرخ‌ها بوده است. موتور درون‌سوز به دلیل مزیت‌های فراوان مانند پیش‌ٰرانی بهتر نسبت به موتور بخار یکه‌تاز این عرصه بوده است.

با این‌حال هزینه‌های محیط زیستی در حال افزایش هستند. نه تنها سوخت این موتورها فسیلی و پایان‌پذیر است بلکه آلودگی آن‌ها در سطوح جهانی و محلی مخرب است. به همین دلیل است که دولت‌ها سعی بر پایان دادن به دوره خودروهای درون‌سوز هستند. البته این فناوری به خودروهای هیبریدی به ارث خواهد رسید و از بین نخواهد رفت. موتور احتراق‌داخل یا درون‌سوز مستقیما نیروی پیش‌ران را از سوزاندن سوخت استحصال می‌کند اما خودروی هیبرید،‌ از باتری و موتور الکتریکی نیز بهره می‌برد.

بیشتر رانندگان خودروهای هیبریدی تفاوت زیادی بین این دو خودرو البته به جز صدا و مصرف سوخت مایع کمتر مشاهده نمی‌کنند. لذا تاثیر قوانین ممنوعیت خودروهای درون‌سوز اینقدرها هم زیاد نخواهد بود.

خودروی پیل سوختی هیدورژن (hydrogen fuel cell car) چیست؟

در حال حاضر استفاده از بنزین، سوخت دیزل و الکتریسیته تنها راه‌های عملی انتقال نیرو به چرخ‌های موتور هستند. میلیون‌ها پریز برق و هزاران پمپ بنزین و گازوئیل استفاده از انواع این خودروها را آسان کرده‌اند. اما هیدروژن حیرت‌انگیزترین و جدیدترین فناوری پیش رو است. باک یک خودروی پیل سوختی هیدورژن با هیدروژن فشرده پر می‌گردد. سپس در موتور هیدروژن به الکتریسیته تبدیل می‌شود و الکتریسیته خودرو را به حرکت در می‌آورد. خروجی اگزوز این ماشین آب خالص قابل شرب است!

این فناوری هنوز بسیار جوان است اما مزیت‌های قابل توجه‌ای نسبت به خودروهای درون‌سوز و شارژی دارد. هیروژن از طریق فرایند الکترولیز ( electrolysis) تولید می‌شود که تولید آن در همه‌جا ( in-situ) امکان‌پذیر است. هیدروژن به راحتی بنزین به باک خودرو منتقل می‌شود. در حال حاضر تعداد کمی ایستگاه پمپ هیدورژن در سطح جهان وجود دارد اما انتظار می‌رود این تعداد بالاتر رود. اکنون برای پیشنهاد خرید این نوع خودرو بسیار زود است چرا که تنها تعداد انگشت‌شماری از این خودرو تولید می‌شود اما آینده بسیار روشنی برای این فناوری وجود دارد.

هر اتفاقی که بیفتد،‌ باید به خاطر داشت که فناوری به سرعت در حال پیشرفت است. لذا بسیار سخت است که آینده را به راحتی پیش‌بینی کرد.

منبع