خودروی هیدروژنی چیست؟
به گزارش انجمن پارسیان، در حالیکه خودرو های الکتریکی با رشد انفجاری و توجه گسترده، آینده صنعت خودروسازی را رقم می زنند، فناوری هیدروژن با وعده پاکی و برد حرکتی بالا همچنان یکی از انتخابهای جذاب و بحث برانگیز در راه تحول حمل و نقل به شمار می آید.
امیرمسعود عابدین: در دنیایی که صنعت خودروسازی با سرعتی اعجاب انگیز به طرف الکتریکی شدن پیش می رود، خودرو های هیدروژنی به عنوان یکی از انتخابهای جایگزین سوخت های فسیلی همیشه مورد توجه بوده اند. اما این سوال بازهم باقی است: آیا خودرو های هیدروژنی می توانند تهدیدی جدی برای خودرو های برقی باشند یا تنها یک مسیر فرعی در نقشه ی حمل و نقل آینده خواهند بود؟
پیش از پاسخ به این پرسش، بیایید نگاهی به خودرو های هیدروژنی بیندازیم؛
تاریخچه و خاستگاه
از سال ۱۸۰۶ که فرانسوا آیزاک دو ریواز اولین موتور احتراق داخلی هیدروژنی را ساخت، ایده استفاده از این سوخت پاک همیشه زنده ماند. در ۱۸۶۰، اتین لنوآر اولین خودروی عملی هیدروژنی را توسعه داد و در ۱۸۸۹، مفهوم «پیل سوختی» توسط موند و لنگر ارائه شد. هرچند قرن بیستم شاهد سلطه بنزین بود، اما نوآوری های هیدروژنی ادامه یافت؛ از کامیون های هیدروژنی نروژ در ۱۹۳۳ و تغییر کاربری ناوگان روسیه در ۱۹۴۱ تا ساخت اولین خودروی پیل سوختی مدرن توسط جنرال موتورز در ۱۹۶۶.
دهه های ۷۰ و ۸۰ با نگرانی های زیست محیطی و کاربردهای نظامی همراه بود و از اواخر قرن بیستم، کشورهایی چون ایسلند و آلمان به سوی استفاده گسترده از هیدروژن حرکت کردند. در هزاره جدید، خودروسازانی مانند تویوتا، هیوندای و بی ام و سرمایه گذاری سنگینی روی مدلهای پیل سوختی انجام داده اند. با کاهش ۸۰ درصدی هزینه ها از ۲۰۰۲ تا حالا و رشد پیش بینی شده ۲۰ درصدی بازار تا ۲۰۲۵، هیدروژن بالاتر از هر زمان دیگر به سوختی عملی و اقتصادی نزدیک شده است.
هم اکنون، تنها تعداد کمی از خودرو های هیدروژنی به شکل تجاری در دسترس هستند. تویوتا میرای، هیوندای نکسو و هوندا کلاریتی از معدود مدل هایی هستند که در بازارهای خاصی مانند ژاپن، کالیفرنیا و کره جنوبی عرضه می شوند. با آنکه تکنولوژی آنها تحسین برانگیز است، اما فروش جهانی این خودرو ها هنوز به مرز ۱۰۰ هزار واحد نرسیده است.
خودرو های هیدروژنی جدیدتر درحال توسعه عبارتند از:
بی ام و iX۵
هوندا CR-V FCEV
هیوندای استاریا پیل سوختی
اینئوس گرنادیر FCEV
کیا FK / هیوندای FK
کیا کارنیوال FCEV
لندروور دیفندر
رنجروور FCEV
تویوتا هایلوکس هیدروژن
سازوکار فنی خودرو های هیدروژنی (پیل سوختی)
خودرو های هیدروژنی برق خودرا از دستگاهی به نام پیل سوختی می گیرند. در این فرآیند، گاز هیدروژنِ ذخیره شده در مخزن وارد این دستگاه می شود و با کمک یک لایه ی ویژه، به اجزای کوچک تر تقسیم می گردد. بخشی از این اجزا، یعنی الکترون ها، برای روشن کردن موتور و شارژ باتری به کار می روند و بخش دیگر با اکسیژن موجود در هوا ترکیب شده و در نهایت برق، کمی گرما و تنها محصول جانبی یعنی بخار آب تولید می شود.
برق حاصل مستقیماً مصرف شده و احتیاجی به شارژ باتری از راه برق شهری نیست. باتری داخلی تنها انرژی اضافی (مثلاً از ترمز احیاکننده) را ذخیره می کند تا در مواقع احتیاج به موتور کمک نماید.
اجزای اصلی:
پیل سوختی: قلب سیستم که هیدروژن و اکسیژن را به برق مبدل می کند.
مخزن سوخت: ذخیره هیدروژن در فشار بالا و بدنه تقویت شده با فیبرکربن.
موتور الکتریکی: استفاده از برق تولیدی برای حرکت خودرو.
باتری: ذخیره انرژی اضافی و کمک به شتاب.
اگزوز: خروج بخار آب خالص به عنوان تنها آلاینده.
عملکرد و خاصیت ها:
این خودرو ها بی صدا، کم مصرف و بدون آلایندگی هستند و بردی مشابه خودرو های بنزینی (حدود ۴۸۰ تا ۶۴۰ کیلومتر) دارند. سوخت گیری آنها سریع و مشابه بنزین است، اما هیدروژن درحال حاضر گران تر از بنزین فروخته می شود. با این وجود، کارآیی بالاتر موجب می شود مصرف کلی سوخت کمتر باشد.
دسترسی و هزینه ها:
مدلهای سدان و شاسی بلند در بازارهای خاص موجود هستند. خرید آنها گران تر از مدلهای بنزینی مشابه است، ولی طرح های اجاره اغلب شامل سوخت، سرویس و نگهداری رایگان اند که هزینه مالکیت را کم می کند. در بعضی کشورها نیز مشوق های مالی و مجوز استفاده از خطوط ویژه (Carpool lanes) ارائه می شود.
آخرین موفقیت مهندسی:
بتازگی شرکت کامینز به همراه شرکای صنعتی، در پروژه ای معروف به Project Brunel، یک موتور احتراق داخلی هیدروژنی ۶٫۷ لیتری به وجود آورده اند که برای کامیون ها و اتوبوس های متوسط طراحی شده است. این موتور مبتنی بر پلت فرم معمول موتورهای جرقه ای بوده و با بالاتر از ۹۹٪ کاهش انتشار کربن و سطح بسیار پایین NOx عرضه می شود.
مزایا زمان سوخت گیری بسیار کوتاه: پر کردن باک هیدروژن کمتر از ۵ دقیقه زمان می برد.
برد حرکتی بالا: خیلی از مدلهای هیدروژنی مانند تویوتا میرای، بردی بالاتر از ۶۵۰ کیلومتر دارند.
آلایندگی صفر: تنها خروجی اگزوز این خودرو ها بخار آب است.
عملکرد در سرما بهتر از خودرو های برقی: عملکرد باتری ها در دمای پایین افت می کند، اما سلول های سوختی این مشکل را کمتر دارند.
معایب و چالش ها اما همه چیز به این سادگی نیست؛ تولید، ذخیره و توزیع هیدروژن هنوز بسیار پرهزینه است. بیشتر هیدروژن تجاری امروزی از فرآیندهای فسیلی مانند ریفرمینگ گاز طبیعی به دست می آید که آلاینده است. همچنین، ایستگاه های سوخت گیری هیدروژن بسیار نایاب اند، حتی در کشورهای پیشرفته. علاوه بر آن، پروسه فشرده سازی و حمل و نقل هیدروژن نیازمند انرژی و زیرساخت های پیچیده ای است.
وضعیت فعلی و آینده هیدروژن تا سال ۲۰۲۵، بازار خودرو های پیل سوختی هیدروژنی ۸.۳۱ میلیارد دلار آمریکا ارزش گذاری شده است، با نرخ رشد پیش بینی شده (CAGR) نزدیک به ۲۰ درصد در پنج سال آینده.
با کاهش هزینه های پیل سوختی بر اساس گزارش وزارت انرژی ایالات متحده (DOE)، هزینه های پیل سوختی از سال ۲۰۰۲ تا ۸۰ درصد کم شده است. آنها همین طور گزارش دادند که پیشرفت های بیشتر در فناوری پیل سوختی می تواند قیمت خودرو های هیدروژنی را در عرض یک دهه برای مصرف کننده متوسط اقتصادی کند. همانطور که هیدروژن بازهم به سوی برابری هزینه با سوخت های فسیلی پیش می رود، سازمان های عمومی و خصوصی بیشتری درحال بررسی پتانسیل هیدروژن هستند.
امکان دارد زمان بیشتری زمان ببرد تا خودرو های پیل سوختی هیدروژنی به سبب محدودیت های زیرساختی، به جریان اصلی تبدیل شوند. با این وجود، تحقیقات نشان می دهد که مردم هیدروژن را به عنوان یک منبع انرژی پاک ترجیح می دهند که نشان دهنده تغییری در افکار عمومی است. علاوه بر این، بازار برای وسایل نقلیه سنگین و حمل و نقل عمومی که با هیدروژن کار می کنند، امیدوارکننده است.
تهدید برای خودرو های برقی؟
در کوتاه مدت، بعید است که خودرو های هیدروژنی بتوانند بازار خودرو های الکتریکی را تهدید کنند. دلیل اصلی آن، زیرساخت ناکافی و هزینه های بالای توسعه است. با این وجود، در بخش حمل و نقل سنگین مانند کامیون ها، اتوبوس ها و ناوگان های لجستیکی که به برد بالا و سوخت گیری سریع نیاز دارند، هیدروژن می تواند رقیبی جدی برای برق باشد.
شرکت هایی نظیر نیکولا موتور، هیوندای و مرسدس بنز تراکس درحال کار روی کامیون های هیدروژنی هستند. براستی، امکان دارد آینده هیدروژن نه در خودرو های سواری، بلکه در حمل و نقل سنگین و صنایع بزرگ معنا پیدا کند.
جمع بندی خودرو های هیدروژنی ترکیبی جذاب از عملکرد بالا، برد حرکتی زیاد و آلایندگی صفر ارائه می دهند، اما هنوز هم درگیر چالش های اقتصادی، زیرساختی و زیست محیطی هستند. در حالیکه خودرو های برقی باتری محور با سرعت بیشتری درحال رشد و جهانی شدن هستند، هیدروژن بازهم به عنوان یک گزینه مکمل و نه جایگزین جدی، در پس زمینه باقیمانده است. آینده اش روشن خواهد بود، اما احیانا نه برای همه.
۲۲۷۳۲۲
بطور خلاصه، خودروهای هیدروژنی جدیدتر در حال توسعه عبارتند از: بی ام و iX۵ هوندا CR-V FCEV هیوندای استاریا پیل سوختی اینئوس گرنادیر FCEV کیا FK / هیوندای FK کیا کارنیوال FCEV لندروور دیفندر رنجروور FCEV تویوتا هایلوکس هیدروژن سازوکار فنی خودروهای هیدروژنی (پیل سوختی) خودروهای هیدروژنی برق خودرا از دستگاهی به نام پیل سوختی می گیرند. قسمتی از این اجزا، یعنی الکترون ها، برای روشن کردن موتور و شارژ باتری به کار می روند و بخش دیگر با اکسیژن موجود در هوا ترکیب شده و در نهایت برق، کمی گرما و تنها محصول جانبی یعنی بخار آب تولید می شود. با این حال، مطالعات نشان می دهد که مردم هیدروژن را به عنوان یک منبع انرژی پاک ترجیح می دهند که نشان دهنده تغییری در افکار عمومی است.
منبع: parsianforum.ir
این پست را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این پست