انواع خودروهای برقی BEV، پیل سوختی FCEV، برد طولانی EREV

کاهش گرمایش زمین با خودروهای سوخت پاک

انواع خودروهای برقی BEV، پیل سوختی FCEV، برد طولانی EREV

دنیای امروز صنعت خودروسازی با مدل‌ها و نام‌های مختلفی برای خودروهای پاک همراه شده و برای برخی از مصرف کنندگان ای نام و مدل‌ها گاها گیج‌ کننده است. از خودروهای برقی تا خودروهای هیبرید و پلاگین، انواع مختلفی از خودروهای امروزی هستند که در از انرژی پاک استفاده می‌کنند.

سال‌های گذشته شاهد گرم‌ترین روزهای تاریخ کره زمین بودیم، آیا همچنان مصرف خودروهای برقی و انرژی تجدید پذیر ضرورتی ندارد؟

پیشرفت تکنولوژی در کنار افزایش مشکلات محیط زیستی، صنعت خودروسازی را در دهه گذشته متحول کرد. خودروها با سوخت‌های فسیلی جای خود را به خودروها با سوخت پاک دادند. در سال‌های گذشته بسیاری از مصرف کنندگان منتقد خودروهای بنزینی بودند اما امروز با اثرات مخرب سوخت‌های فسیلی بر محیط زیست و گرم شدن کره زمین، طرفداران خودروهای برقی افزایش یافته است.

تولید و فروش خودروهای هیبرید و برقی روز به روز رو به افزایش است. در سال‌های اخیر فروش خودروهای هیبرید نه تنها در کشورهای اروپایی بلکه در سراسر جهان بیشتر شده است. شرایط بحرانی محیط زیست در سال‌های گذشته و البته ذخایر محدود سوخت‌های فسیلی و اثر مخرب آن‌ها، صنعت خودرو و مصرف کنندگان آن را وارد مسیر تازه‌ای کرده است.

عمر خودروهای برقی در بازار ایران زیاد نیست و حتی شاید به سال هم نرسد، اما خودروهای هیبرید چند سالی هستند که نه تنها به عنوان خودروی شخصی، بلکه به عنوان تاکسی نیز مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به سابقه نه چندان طولانی که خودروهای سوخت پاک در بازار ایران دارند، در کنار سرعت بسیار زیاد پیشرفت تکنولوژی در این مسائل، شاید اطلاعات درباره آن‌‌ها چندان به‌روز نباشد.

انواع خودروهای سوخت پاک، اعم از تمام برقی یا هیبرید و پلاگین هیبرید، در حال ورود به بازار ایران هستند و تعداد آن‌ها رو به افزایش است. در شماره قبل راجع به هیبرید و پلاگین هیبرید توضیح دادیم، سایر خودروهای سوخت تجدید پذیر در چه مدل‌ها و ویژگی‌هایی تولید می‌شوند و یک مقایسه مختصر نسبت به خودروهای معمولی (سوخت فسیلی) داشته باشیم.

خودروهای تمام الکتریکی (BEV/EV)

ابتدا به سراغ خودروهای خودروهای تمام الکتریکی (BEV) رفتیم؛ این خودروها با تنها یک موتور الکتریکی و با استفاده از برق ذخیره شده در باتری داخلی، تغذیه می‌شوند. باتری باید به طور منظم شارژ شود؛ این کار معمولا با وصل کردن خودرو به یک نقطه شارژ که متصل به شبکه برق محلی است، انجام می‌شود. خودروهای تمام الکتریکی بالاترین بازده انرژی را در بین تمام سیستم‌‌های محرکه خودرو دارند و قادرند حدود ۸۰ درصد از انرژی ذخیره شده در باتری را به انرژی حرکتی تبدیل کنند. این در حالی است که در خودروهای معمولی (بنزینی یا گازوئیلی) تنها حدود 18 تا 25 درصد از انرژی موجود در سوخت، برای حرکت خودرو در خیابان‌ها استفاده می‌شود.

موتور خودروهای الکتریکی BEV کم مصرف است و ترمز احیاکننده آن‌ها نیز در کاهش هدر رفت انرژی کمک می‌کند. سیستم ترمز احیاکننده با تبدیل مقدار زیادی از انرژی جنبشی (حاصل از ترمز گرفتن) به برق، به افزایش و بهبود کارآمدی این نوع خودروها کمک می‌کند. این انرژی جنبشی در ترمزهای معمولی به صورت گرما از دست می‌رود.

هنگام رانندگی با این اتومبیل هیچ آلایندگی از اگزوز تولید نمی‌شود که این امر به بهبود کیفیت هوای محلی کمک می‌کند. بیشترین مزیت برای محیط زیست این است که این خودرو با برق تولید شده از منابع تجدید پذیر تغذیه می‌شود. در مقابل، خودروهای بنزینی نه تنها آلایندگی بسیار زیادی را وارد محیط می‌کنند، بلکه سوخت آن‌ها تجدیدپذیر نیست.

حتی در مواردی که الکتریسیته از ترکیب انرژی‌ تجدیدپذیر و سوخت‌ فسیلی حاصل می‌شود هم به نسبت، آلودگی هوای کم‌تری خواهیم داشت. در حال حاضر این روش تولید برق در اروپا به کار برده می‌شود. تقریبا ۳۰ درصد برق اتحادیه اروپا در سال ۲۰۱۴ از انرژی‌های تجدیدپذیر تولید شد.

با این حال، بُرد رانندگی خودروهای BEV در مقایسه با سایر خودروهای معمولی محدود است و برای شارژ مجدد باتری‌ به زمان نسبتا طولانی نیاز دارند. این نوع از خودروهای الکتریکی معمولا باتری‌های بزرگی دارند تا ظرفیت ذخیره‌‌سازی انرژی را به حداکثر برسانند و از این رو مسافت‌‌های رانندگی طولانی‌‌تری را فراهم می‌کند. این باتری‌های بزرگ معمولا قیمت بالاتری نسبت به باتری‌های هیبریدی دارند. با این وجود، هزینه باتری در هر کیلووات ساعت برای خودروهای BEVارزان‌تر است.

خودروهای پیل سوختی (FCEV)

پیل‌های سوختی هیدروژنی (Hydrogen Fuel Cell) یکی از جدیدترین تکنولوژی‌های به‌کاررفته در خودروهای برقی است که می‌تواند با استفاده از گاز هیدروژن، انرژی الکتریکی مورد نیاز موتور و یا موتورهای برقی به‌کاررفته در خودرو را تأمین کند.

پیل‌های سوختی هیدروژنی دستگاه‌هایی هستند که می‌توانند طی یک واکنش الکتروشیمیایی و بدون نیاز به احتراق، الکتریسیته تولید کنند. در این دستگا‌ ها هیدروژن و اکسیژن با هم ترکیب می‌شوند، در اثر این ترکیب، الکتریسیته، گرما و آب تولید می‌شود.

از مزایای خودروها با پیل‌های سوختی می‌توان به پاک بودن، عملکرد بدون صدا، احتمال بسیار پایین خرابی قطعات، بازدهی بالا در کنار طول عمر زیاد اشاره کرد.

کمبود ایستگاه‌های شارژ هیدروژن، خطر حمل مخازن هیدروژن و آلایندگی ناچیز برای تولید هیدروژن از معایب این مدل خودروها هستند.

خودرو الکتریکی با برد طولانی (EREV)

شیوه کار در این اتومبیل‌ها به این صورت است که در ابتدا موتور بنزینی، نیروی حاصل از حرکت ژنراتور را به بخش کنترل‌ کننده نیرو منتقل کرده و در ادامه، نیروی تولید شده، برای شارژ باتری و همچنین قدرت دادن به موتور الکتریکی مصرف می‌شود. در نهایت موتور الکتریکی، نیروی به‌ وجود آمده را به سیستم انتقال قدرت تزریق کرده و در نتیجه خودرو شروع به حرکت می‌کند. باتری روی برد را نیز می‌توان از شبکه شارژ کرد. بنابراین موتور الکتریکی تنها مسئول تامین انرژی مستقیم خودرو است.

یکی از مزیت­ های خودروهای با برد طولانی کوچک بودن موتور بنزینی آن­ها است، زیرا این موتور تنها زمانی مورد نیاز است که وسیله نقلیه از محدوده رانندگی الکتریکی خود فراتر رود. با این حال خودروهای EREV باتری بزرگتر و موتور الکتریکی قوی‌تری نسبت به خودروهای برقی هیبریدی پلاگین دارند که به آن‌ها اجازه می‌دهد مسافت‌های طولانی‌تری را با برق طی کنند.

خودروهای EREVهم مثل خودروهای پلاگین بر مشکل محدودیت برد رانندگی که در خودروهای تمام الکتریکی وجود دارد غلبه می‌کنند، زیرا می‌توانند در جایگاه‌های سوخت معمولی، سوخت‌رسانی شوند.

خودروهای الکتریکی هیبریدی (HEV)

خودروهای هیبریدی بیش از ۱۵ سال است که به صورت تجاری در دسترس هستند و عمر طولانی‌تری در بازار جهانی خودرو دارند. در این اتومبیل به غیر از موتور بنزینی یک موتور الکتریکی هم تعبیه شده که در هنگام شتاب‌گیری خودرو، به موتور بنزینی کمک می‌کند. باتری HEV را نمی‌توان از شبکه شارژ کرد، اما معمولا در طول ترمز احیاکننده یا زمانی که وسیله نقلیه در حال حرکت است، شارژ می‌شود.

خودروهای هیبرید عمدتا از موتور بنزینی خود استفاده می‌کنند و هیبریداسیون این خودروها، به عنوان یک فناوری با هدف افزایش بهره‌وری سوخت و کاهش تولید آلایندگی است.

انواع خودروهای هیبرید HEV و روش‌های اتصال باتری و موتور

انواع و مدل‌های مختلفی از HEV وجود دارد. در سری HEVs صرفه‌جویی در مصرف سوخت با ترمز احیا کننده انجام می‌شود و موتور الکتریکی به تنهایی قادر به تامین انرژی خودرو نیست اما در سری full HEVs خودرو می‌تواند مسافت‌های کوتاه را در حالت تمام الکتریکی براند.

روش‌های اتصال موتور بنزینی و موتور الکتریکی در مدل‌های مختلف HEV متفاوت است. در نمونه هیبریدی موازی، باک بنزین سوخت را به موتور بنزینی و باتری‌ها نیز انرژی را به موتور الکتریکی می‌رسانند. در این سیستم، دو موتور بنزینی و الکتریکی هم‌زمان به صورت جداگانه به سیستم انتقال قدرت خودرو متصل شده و قدرت تولید شده را به چرخ‌ها منتقل می‌کنند.

این خودروها را می‌‌توان صرفا به وسیله باتری نیز به حرکت درآورد، البته این کار معمولا فقط در سرعت‌های پایین و برای مسافت‌های کوتاه امکان‌پذیر است. با تنظیمات خاص می‌توان درصد استفاده از هر موتور را معین کرد. برای مثال می‌توان ۱۰۰% از موتور بنزینی و یا موتور الکتریکی استفاده کرد. این میزان به هر نسبت دیگری مانند ۳۰% موتور الکتریکی و ۷۰% موتور بنزینی نیز قابل تغییر است.

خودروهای هیبریدی پلاگین (PHEV)

در این نوع از خودروها یک موتور الکتریکی و یک موتور احتراق داخلی تعبیه شده که می‌توان به صورت دوگانه و یا مجزا از آن‌ها استفاده کرد.

برد رانندگی خودروهای پلاگین از خودروهای تمام الکتریکی کم‌تر است. باتری این خودروها به این دلیل که تنها منبع انرژی خودرو نیستند، ظرفیت کم‌تری نسبت به باتری خودروهای تمام الکتریکی دارند. ظرفیت باتری در PHEVها بیشتر برای مسافت‌های کوتاه در سطح شهر طراحی شده اما موتور بنزینی آن‌ها همانند خودروهای الکتریکی با برد طولانی امکان رانندگی‌های طولانی را میسر می‌سازد.

تاثیر خودروهای PHEV بر محیط زیست به حالت عملکردی آن‌ها بستگی دارد. کارکردن اتومبیل در حالت تمام الکتریکی میزان آلاینده‌های اگزوز را به صفر می‌رساند. اما تکیه کامل بر موتور معمولی می‌تواند منجر به مصرف سوخت و سطوح آلایندگی برابر یا بالاتر از خودروهای معمولی با اندازه مشابه شود؛ زیرا باتری‌های اضافی، وزن این خودرو را افزایش می دهند.

همانند خودروهای تمام الکتریکی، در خودروهای پلاگین نیز عملکرد کلی زیست محیطی به میزان زیادی به سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در تولید برق بستگی دارد. اگر برق مصرفی از بنزین یا گازوئیل مصرفی ارزان‌تر باشد، PHEVها می‌توانند از نظر اقتصادی، گزینه جذابی برای رانندگان باشند.

هرکدام از این خودروهای الکتریکی طیف وسیعی از ایجاد آلایندگی کمتر گرفته تا کارایی و عملکرد به صرفه را ارائه می‌دهند. با ادامه پیشرفت تکنولوژی در صنعت خودرو، می‌توانیم در آینده‌ای نزدیک، ظهور خودروهای برقی نوآورانه بیشتری را در بازار شاهد باشیم.

بدون شک نسل جدید خودروهای تمام برقی و نیمه برقی، در کنار کمک به محیط زیست و گرمایش زمین، موجب بهبود عملکرد برای مصرف کننده و کاهش هزینه‌های نگهداری می‌شوند.

خودروهای برقی به دلیل این که به میزان قابل توجهی از تولید آلایندگی‌ها جلوگیری می‌کنند، انتخاب بهتری نسبت به خودروهای سوخت فسیلی هستند و به کاهش ردپای کربن کمک می‌کنند و برای حفظ محیط زیست نقش به سزایی خواهند داشت.