همه چیز درباره خودروهای آب سوز

به گزارش سایت خبری ساعدنیوز، خودرو آب سوز، نام اختراع جدیدی است که بعد از طرح های ترافیک، ذوج وفرد و ... ایران را از آلودگی هوا نجات بدهد؛ اختراعی رویایی که طرفدارنش آن را عامل نجات می دانند و به گفته مخالفانش، کلاهبرداری بیش نیست.

گرانی بنزین و آلودگی شدید هوا در مناطق مختلف ایران، دوباره تب بحث ها درباره خودروهای آب سوز را افزایش داده است، خودروهایی که اگر مثل اسمش به جای بنزین، از آب انرژی بگیرد، دیگر کلید اصلی بسیاری از بحران های زیست محیطی چه در ایران و چه در جهان پیدا شده است.

۱٫ عملکرد یک موتور آب سوز چگونه است؟

خودروهای سلول سوختی هیدروژن توسط موتور الکتریکی تغذیه می شوند، به همین دلیل آ ن ها را به عنوان خودروهای الکتریکی طبقه بندی می کنیم که مخفف نام آن FCEV بوده و در مقابل BEV (خودروهای الکتریکی که با باتری کار می کنند) قرار می گیرد. یک تفاوت اساسی بین خودروهای سوخت هیدروژن و سایر وسایل نقلیه برقی وجود دارد – اتومبیل های هیدروژن خود برق تولید می کنند.

بنابراین، بر خلاف خودروهای هیبرید، کاملاً برقی یا پلاگین، وسیله نقلیه قدرت خود را از باتری داخلی که برای شارژ شدن نیاز به منبع خارجی دارد، دریافت نمی کند. در مقابل، خودروهای هیدروژنی قدرت لازم را از سوخت سلول می گیرند. همچنین در سلول سوختی FCEV، هیدروژن و اکسیژن انرژی الکتریکی تولید می کنند که این انرژی به طور مستقیم به موتور الکتریکی و یا باتری هدایت می شود.

تکنولوژی سلول سوختی، فرآیندی به نام الکترولیز معکوس صورت می گیرد که در آن هیدروژن با اکسیژن موجود در سلول سوختی واکنش نشان می دهد. هیدروژن از یک یا چند مخزن ساخته شده در FCEV و اکسیژن از هوای اطراف تامین می شود. نتیجه این واکنش، انرژی الکتریکی، گرما و آب است که از طریق اگزوز به شکل بخار آب خارج می شود. بنابراین این خودروها هیچ گونه آلودگی ندارند.

برق تولید شده در سلول سوخت موتور هیدروژنی با توجه به شرایط مختلف رانندگی ، دو راه مختلف را پیش می گیرد. این نیرو یا به موتور الکتریکی رفته و مستقیماً FCEV را شارژ می کند و یا به باتری هدایت شده و انرژی را تا زمانی که موتور به آن نیاز داشته باشد، ذخیره می کند.

این باتری که به عنوان باتری کششی نیز شناخته می شود، نسبت به باتری خودروهای کاملاً برقی به طور قابل توجهی کوچک تر و سبک تر بوده و دائما توسط سلول سوختی شارژ می شود؛ مانند سایر خودروهای الکتریکی، خودروهای هیدروژنی نیز می توانند انرژی ترمز را بازیابی کنند.

موتور الکتریکی انرژی جنبشی اتومبیل را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و آن را به باتری پشتیبان منتقل می کند که شاید این بارزترین مشخصه آب سوز کردن خودروها باشد.

۲٫ نکات مثبت و منفی خودروهای هیدروژنی

جوانب مثبت و منفی یک موضوع خاص را می توان از دو دیدگاه بررسی کرد: از دیدگاه کاربران، از دیدگاه محیط زیست. از این رو هر فناوری که به عنوان جایگزین موتور احتراق معرفی می شود، باید کاربرپسند بوده و میزان انتشار آلاینده ها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

نکات مثبت از دیدگاه کاربران:

۱٫ پیشرانه ی موجود در خودروهای سلولی سوخت هیدروژن کاملاً الکتریکی است. زمانی که رانندگی می کنید، انگار که در حال راندن یک خودروی الکتریکی معمولی هستید. تقریبا هیچ سر و صدایی از موتور شنیده نمی شود و گشتاور آن حتی در سرعت پایین نیز مناسب است.

۲٫ مزیت دیگر آن، زمان شارژ کوتاه است. به گونه ای که بسته به نوع ایستگاه شارژ و ظرفیت باتری، در حال حاضر خودروهای کاملاً برقی بین ۳۰ دقیقه تا چند ساعت، برای شارژ کامل به زمان نیاز دارند. از طرف دیگر مخازن هیدروژن خودروهای سلول سوختی، پر و آماده هستند تا در کمتر از پنج دقیقه دوباره به طور کامل شارژ شوند که البته برای کاربران، این مزیت اهمیت بسیاری دارد.

۳٫ در حال حاضر، خودروهای هیدروژنی برد طولانی تری نسبت به خودروهای کاملاً برقی دارند. ظرفیت یک مخزن هیدروژن حدود ۳۰۰ مایل است. خودروهای الکتریکی در صورت داشتن باتری بزرگ، بردی برابر خواهند داشت. البته باتری بزرگ به معنای وزن بیشتر و مدت زمان شارژ طولانی تر است.

۴٫ برد خودروهای هیدروژنی به وضعیت هوا وابسته نبوده و در هوای سرد باتری سریع خالی نمی شود.

نکات منفی فعلی از دیدگاه کاربران:

در حال حاضر، بزرگترین نکته منفی خودروهای سلول سوخت هیدروژن، کمبود گزینه برای سوخت گیری است. یک موتور هیدروژنی در ایستگاه های سوخت ویژه سوخت گیری می کند که در آینده احتمالاً مانند پمپ های بنزین به فراوانی ساخته خواهند شد.
در حال حاضر تعداد ایستگاه های سوخت گیری خودروهای هیدروژنی بسیار کم است. تعداد این ایستگاه های در آمریکا ۴۰ عدد و در آلمان ۸۰ عدد است.

روکر، یک متخصص BMW می گوید:” در حال حاضر همان مشکل مرغ و تخم مرغ را داریم. تا زمانی که تعداد ایستگا ه های سوخت گیری برای خودروهای هیدروژنی اینقدر کم است، تقاضای پایین مشتریان اجازه تولید انبوه خودروهای سلول سوختی را نخواهد داد و تا زمانی که تعداد خودروهای هیدروژنی موجود در بازار و خیابان ها کم است، اپراتورها رغبتی به ساخت ایستگاه های بیشتر ندارند.”

آلمان از نظر زیرساختی برای خودروهای سلولی سوخت هیدروژنی پیشرو محسوب می شود. از این رو به منظور ترویج گسترش زیرساخت های ایستگاه های سوخت گیری در این کشور، خودروسازانی مانند BMW با تولیدکنندگان هیدروژن و اپراتورهای ایستگاه های سوخت گیری گروهی تشکیل داده اند.

این گروه قصد دارد تا سال ۲۰۲۲ تعداد ایستگاه های سوخت رسانی به خودروهای هیدروژنی را به ۱۳۰ ایستگاه افزایش دهد. این یعنی تا آن زمان تعداد خودروهای هیدروژنی موجود در خیابان های آلمان به ۶۰ هزار دستگاه افزایش پیدا می کند.

هدف بعدی با توجه به روند افزایشی تعداد این خودروها، ۴۰۰ ایستگاه تا پایان ۲۰۲۵ خواهد بود. طبق گفته های روکر، ایستگاه های سوخت رسانی بیشتری در کشورهای همسایه مورد نیاز است تا امکان سفرهای جاده ای با خودروهای هیدروژنی فراهم شود.

۳٫ قیمت بالای خودروهای هیدروژنی و کمبود تقاضا

علاوه بر تعداد کم ایستگاه های سوخت رسانی، دلیل دیگری نیز وجود دارد که منجر به کاهش تقاضا برای خرید خودروهای سلول سوختی هیدروژن می شود: قیمت آنها نسبتاً گران است.

قیمت این خودروها تقریبا دو برابر خودروهای تمام الکتریک و هیبرید است. دلایل زیادی برای گرانی این خودروها وجود دارد. علاوه بر اینکه تولید آن ها هنوز صنعتی نشده، سؤال اینجاست که بهتر است از چه فلزی استفاده شود تا در فرآیند تولید نیرو، به عنوان کاتالیزور عمل کند.

در حال حاضر مقدار پلاتین مورد نیاز برای ساخت ایت خودروها بسیار کاهش یافته است. روکر می گوید:” هدف اصلی پایین آوردن قیمت خودروهای هیدروژنی و هم سطح کردن قیمت آن ها با دیگر خودروهای برقی است.” یکی دیگر از دلایل قیمت بالای این خودروها اندازه بزرگ آن ها است زیرا مخزن هیدروژن فضای زیادی را اشغال می کند. از طرفی دیگر، اندازه خودروهایی که برای تامین نیرو به باتری احتیاج دارند، بسیار کوچک تر است.

به علاوه قیمت خرید، هزینه های عملیاتی نیز نقش مهمی دارند. در خودروهای سلول سوختی هیدروژنی، این هزینه ها کمترین وابستگی به قیمت سوخت ندارند. بنابراین هزینه هر مایل خودروهای هیدروژنی، تقریباً دو برابر بیشتر از خودروهایی است که باتری آن ها در خانه شارژ می شود.

۴٫ تکنولوژِی سلولی سوخت هیدروژنی تا چه حد سازگار با محیط زیست و پایدار است؟

خودرویی که فقط از انرژی تجدید پذیر استفاده می کند و هیچگونه آلاینده ای تولید نمی کند، از لحاظ زیست محیطی ایده آل است.

این تکنولوژی جایگزین به منظور کاهش انتشار آلاینده ها، به ویژه CO2 و سایر گازهای مضر مانند اکسید نیتریک طراحی شده است. گاز خروجی حاصل از موتور هیدروژنی از بخار آب خالص تشکیل شده است. بنابراین تکنولوژی سلول های سوختی هیدروژنی بدون آلاینده است. این بدان معناست که هوا را در شهرها تمیز نگه می دارد، اما در عین حال از تغییرات آب و هوا جلوگیری می کند؟

این بستگی به شرایطی دارد که هیدروژن تحت تولید می شود. تولید هیدروژن به انرژی الکتریکی نیاز دارد. این انرژی الکتریکی برای تجزیه آب و تبدیل آن به عناصر تشکیل دهنده، یعنی هیدروژن و اکسیژن و از طریق فرآیند الکترولیز صورت می گیرد.

اگر برق مورد استفاده از منابع تجدید پذیر حاصل شود، تولید هیدروژن، ردپایی از کربن خنثی دارد. اگر از طرف دیگر از سوخت های فسیلی استفاده شود، این موضوع بر مضرات کربن تاثیر خواهد گذاشت. قدرت این اثر به ترکیب انرژی استفاده شده بستگی دارد. از این نظر، خودروهای سلولی سوخت هیدروژنی هیچ تفاوتی با سایر خودروهای برقی ندارند.

با این حال، یکی از مضرات تولید هیدروژن، تلف شدن بخشی از انرژی در هنگام الکترولیز است. بنابراین راندمان کلی در زنجیره انرژی “قدرت راندن وسیله نقلیه” نصف BEV ها است. با این وجود، هیدروژن در مواقعی که انرژی بیش از حدی از منابع انرژی تجدید پذیر وجود داشته باشد، تولید می شود.

هیدروژن نیز محصول جانبی بسیاری از فرایندهای صنعتی است که در اکثر اوقات به عنوان ضایعات بدون استفاده در نظر گرفته می شود. بدین صورت که در فرایند آب سوز کردن خودروها، باتری سلول سوختی، راهی برای بالا بردن احیای این هیدروژن فراهم می کند، اگرچه ابتدا باید پاک شود.

قابل توجه است که ترازنامه انرژی برای خودروهای هیدروژنی باید شامل حمل و ذخیره هیدروژن شود. بسته به تکنولوژی حمل و نقل مورد استفاده (مایع یا گازی)، هزینه های مختلفی برای فشرده سازی، سرمایش، حمل و نقل و ذخیره سازی بوجود می آید.

با توجه به قابلیت حمل و نقل و ذخیره سازی بهتر، این تکنولوژی به سمت هیدروژن مایع متمایل است. با این وجود، انتقال و ذخیره سازی هیدروژن در این مرحله هنوز هم بسیار پیچیده تر و انرژی بر تر از بنزین یا دیزل است.
برخلاف سوخت های فسیلی، هیدروژن در هر مکانی که به برق و آب دسترسی داشته باشد، تولید می شود. بنابراین یک زیرساخت پیشرفته، می تواند مسافت حمل و نقل را به طور قابل توجهی در آینده کاهش دهد.

در نتیجه، فناوری سلول سوختی هیدروژن یپتانسیل ایجاد محیط زیستی پایدار را دارد. با این حال، به گفته آکسل ر.کر، متخصص بی ام و ، این موضوع بیش از هر چیزی، به استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر و همچنین گسترش زیرساخت های تکنولوژیکی برای کوتاه تر کردن مسافت حمل و نقل نیاز خواهد داشت.

۵٫ ریسک تولید خودروهای هیدروژنی

اگر هیدروژن در واکنش غیرقابل کنترلی با اکسیژن واکنش نشان دهد، چه اتفاقی می افتد؟ بسیاری از ما این موضوع را از کلاس شیمی در مدرسه به یاد می آوریم. نتیجه، یک واکنش انفجاری است که به عنوان واکنش گاز اکسی هیدروژن شناخته می شود.

همانطور که می دانیم، هیدروژن قابل اشتعال است، اما یک واکنش کنترل نشده هیدروژن و اکسیژن در عملکرد یک FCEV عملاً غیرممکن است. دلیل این امر، ذخیره کردن هیدروژن به صورت مایع و در مخرن هایی با جداره ضخیم است. بنابراین هیچ جایی برای نگرانی نیست.

همانطور که روکر تأکید می کند، آزمایش های تصادف بی شماری، ایمنی طراحی خودروهای هیدروژنی را تأیید کرده است: مخازن بدون هیچ آسیب یا نشتی از این آزمایشات بیرون آمده اند. نباید فراموش کنیم که فناوری هیدروژن چیز جدیدی نیست بلکه در طیف وسیعی از زمینه ها، در گذشته، مورد آزمایش قرار گرفته است.

۶٫ نقش خودروهای هیدروژنی در آینده

بی ام و اعتقاد دارد كه هیدروژن می تواند در آینده، در كنار تحولات پایدار BEVها نقش مهمی داشته باشد. به شرط آنكه زیرساخت هیدروژنی لازم به وجود آید، قیمت هیدروژن و در نتیجه قیمت خودرو به طرز قابل توجهی پایین می آید. در چنین شرایطی، خودروهای هیدروژنی می توانند به یک تکنولوژی پاکیزه، بدون آلاینده و معمول تبدیل شوند.

آب سوزکردن خودروها در ایران

ماجرای تولید خودروهای آب سوز و یا تبدیل خودروهای بنزینی به آب سوز، در ایران درست چند روز پس از افزایش نرخ بنزین از ۱۰۰۰ تومان به سه هزار تومان آزاد و ۱۵۰۰ تومان سهمیه بندی آغاز شد. ماجرا از این قرار بود که با افزایش سه برای قیمت بنزین، برخی شرکت های فعال در زمینه سوخت خودرو تبلیغاتی در این زمینه منتشر کردند و بسیاری از علاقمندان نیز در سایت آن ها ثبت نام کردند و هزینه ای را هم متحمل شدند.

پس از چند روز در نهایت کارشناسان فنی خودرو نسبت به کذب بودن این خبر و امکان پذیر نبودن اجرای این طرح در شرایط کنونی واکنش نشان دادند. به گونه ای امیرحسن کاکایی کارشناس صنعت خودرو در این باره اظهار کرده است که این طرح در ایران اجرایی شده است؛ اما تاکنون هیچ مرکز معتبری نسبت به آزمایش این طرح اقدام نکرده است. همچنین باید توجه کرد که آب، سوختنی نیست و برای تبدیل شدن آن به عمل احتراق حتما به هیدروژن و اکسیژن تبدیل شود تا هیدروژن محترق شود.

به گفته او؛ در حال حاضر استفاده از خودروهای آب سوز در شرایط فعلی امکان پذیر نیست و به کاهش مصرف سوخت کمک نمی کند. چرا که باید زیرساخت لازم برای این طرح برنامه ریزی و اجرایی شود. همچنین هزینه اجرای آب سوز کردن خودرو بسیار بالا است.

در همین زمینه سیدرضا مفیدی- مدیرکل صنایع نیرومحرکه وزارت صنعت معدن و تجارت اعلام کرد که تاکنون هیچ مجوزی درباره پیش فروش و یا اجرای آب سوز کردن خودروها صادر نشده است. از این رو اگر پروژه ای در این زمینه اجرایی شده است، به پروژه های تحقیقاتی و یا خودروهای مفهومی مربوط می شود.

به گزارش خودرو۴۵، از ساعت صفر روز ۲۴ آبان ماه قیمت بنزین از لیتری ۱۰۰۰ تومان به لیتری ۱۵۰۰ تومان سهمیه بندی و سه هزار تومان آزاد تغییر یافت. با اجرای این طرح، سهمیه بندی بنزین و احیای کارت سوخت کلید خورد. حالا با گذشت بیش از یکماه از اجرای این طرح، همچنان موضوع گازسوز کردن خودروها و حتی آب سوز کردن خودروها بیش از گذشته مطرح است تا شاید به کاهش مصرف سوخت کمک کند.