این خودرو با هوا کار می‌کند

این در حالی است که محققان از همان زمان می‌دانستند طرحی که برای تحقیق انتخاب کرده‌اند موضوعی است که به نتیجه رسیدن آن بسیار بعید و دور از انتظار است، اما محدودیت‌هایی که امروزه بشر در زمینه استفاده از سوخت‌های فسیلی با آن مواجه شده، موجب شد هوا به عنوان رقیبی جدی در برابر دیگر انواع سوخت‌های جایگزین مطرح شود. هوا انرژی‌ای است که مزیت‌های آن در مقابل دیگر منابع انرژی بر هیچ کس پوشیده نیست؛ منبعی پاک و عاری از هر گونه آلودگی که مهم‌ترین مزیت آن را می‌توان رایگان بودنش دانست، اما آنچه در استفاده از هوا به عنوان منبعی برای تامین انرژی مطرح است ضرورت نیاز به استفاده از انرژی برای ذخیره انرژی در مولکول‌های هواست. اگر بخواهیم از هوا به عنوان منبعی برای تامین انرژی استفاده کنیم باید هوا را فشرده یا متراکم کنیم که این ویژگی محدودیت بزرگی در طراحی و ساخت خودروهایی است که با انرژی هوا کار می‌کنند و این همان معمایی است که محققان برای حل آن با یکدیگر در رقابت هستند.

پژو، نخستین خودروی هیبرید هوایی

اخیرا دو محقق از شرکت بزرگ خودروسازی فرانسوی پژو- سیتروئن در نتیجه تحقیقاتشان در یافته‌اند که می‌توانند برای از میان برداشتن محدودیت​ در زمینه طراحی و ساخت خودروهایی که بتوانند با انرژی هوا حرکت کنند از دو فناوری نام‌آشنا بهره گیرند که در طول سال های گذشته کاربردی‌بودنشان در صنایع مختلف به اثبات رسیده است.

نتیجه تحقیقات انجام شده در این مرکز نشان‌دهنده این است که موتورهای بنزینی و هیدرولیکی می‌تواند ازجمله راهکارهای مناسب برای حل این معمای دیرینه باشد. آنها برای آزمایش و بررسی دقیق‌تر این طرح مفهومی، چهار سال پیش برنامه‌ای را با عنوان برنامه هیبرید هوایی در دستور کار خود قرار دادند. آنها در این طرح تحقیقاتی از موتور یک خودروی معمولی و سیستم هیدرولیکی هواپیما برای طراحی و ساخت یک موتور ترکیبی استفاده کردند تا بتوانند در این موتور از هوای فشرده به‌عنوان منبع انرژی استفاده کنند و به این ترتیب به دیگر افرادی که باور داشتند نمی‌توان به موفقیت چنین طرحی اطمینان داشت، ثابت کردند خواستن توانستن است و می‌توان با سلاح سعی و تلاش به جنگ ناکامی رفت.

این موتور انتقال قدرت ترکیبی که با انرژی هوا کار می‌کند به یک پمپ هیدرولیکی و پیستون مجهز است که گاز نیتروژن را در مخزنی که فشار بالایی دارد تحت فشار قرار می‌دهد. گسترش کاربرد این خودرو در صنعت حمل و نقل می‌تواند هزینه‌های سوخت را تا 80 درصد کاهش دهد. در حقیقت، سیستم جدید طراحی‌شده برای این خودرو‌ها از یک موتور احتراق داخلی شبیه ​ موتور خودروهای معمولی، یک سیستم هیدرولیکی شبیه ​ هواپیماهای معمولی، یک جعبه‌دنده سازگار با این سیستم و همچنین سیلندرهای هوای فشرده تشکیل شده ​ که می‌تواند انرژی را ذخیره و آزاد کند. به این ترتیب می‌توان در این خودروها از بنزین و هوا و به عبارتی ترکیبی از هر دو به عنوان سوخت اصلی مورد نیاز برای به حرکت درآوردن خودرو استفاده کرد. با افزایش شتاب خودرو، گاز تحت فشار خارج می‌شود که خروج آن ​ موجب فعال‌شدن سیستم هیدرولیکی خودرو می‌شود. در شرایط معمولی این سیستم از بنزین و نیروی هوا بهره می‌گیرد و درست شبیه ​ سیستم‌های هیبرید الکتریکی، موتور بنزینی این خودروها شتاب لازم برای حرکت در مسیرهای شیبدار و بزرگراه‌ها را فراهم می‌کند.این سیستم به گونه‌ای طراحی شده که می‌توان بدون هیچ محدودیتی تا زمانی که از خودرو استفاده می‌شود از آن هم استفاده کرد.

اگر راننده بخواهد درسطح شهر از خودرو استفاده کند در این شرایط امکان استفاده از انرژی هوا به تنهایی وجود دارد. سیستم عملکرد این خودرو به گونه‌ای طراحی شده که اگر سرعت خودرو کمتر از 70 کیلومتر در ساعت باشد، سیستم جدید که مبتنی بر انرژی هواست به طور خودکار فعال می‌شود. بر اساس بررسی‌های انجام شده در 60 تا 80 درصد زمان رانندگی در شهر، سرعت حرکت خودرو در محدوده کمتر از 70 کیلومتر در ساعت قرار می‌گیرد که در این شرایط انرژی هوا می‌تواند انرژی لازم برای حرکت خودرو را تامین کند.

رقیبی جدی برای خودروهای هیبرید الکتریکی

مهم‌ترین مزیت این خودرو‌ها در این است که سیستم هوای فشرده طراحی شده از انرژی که در زمان کاهش سرعت خودرو یا ترمز گرفتن هدر می‌رود بار دیگر استفاده می​کند. این موتور جدید در کنار یک پمپ اختصاصی که برای آن طراحی شده در قسمت موتور خودرو قرار می‌گیرد. مخزن هوای فشرده که به عنوان منبع انرژی اصلی در نظر گرفته شده ​ در قسمت زیر خودرو قرار می‌گیرد. علاوه بر این، سیستم طراحی‌شده به یک هوش مصنوعی پیچیده نیز مجهز شده ​ که به طور خودکار هوای فشرده مورد نیاز خودرو را تامین می‌کند. بنابراین راننده این خودرو هرگز با خطر به پایان رسیدن هوای فشرده مواجه نخواهد شد.

به گفته محققان این سیستم که «هیبرید هوایی» نام دارد، انقلاب بزرگی در صنعت خودرو به شمار می‌آید و نخستین سیستمی است که می‌تواند بنزین را با هوای فشرده ترکیب کند. افزایش و کاهش سرعت خودرو در فشرده‌سازی و آزادسازی هوا نقش بسیار مهمی دارد. به این ترتیب به کمک این فناوری خودرو‌های هیبریدی دیگر به باتری‌های گرانقیمت نیازی ندارد و می‌تواند با استفاده از بنزین و هوای فشرده حرکت کند. برآوردهای انجام شده نشان می‌دهد ساخت این سیستم هیبرید هوایی به مراتب بسیار ارزان‌تر از خودروهای هیبریدی کنونی خواهد بود.

محققانی که در مرکز تحقیق و توسعه شرکت خودروسازی پژو فعالیت می‌کنند از دو سال پیش نخستین تلاش‌ها برای ساخت این خودرو را آغاز کرده بودند و سرانجام نتیجه فعالیت​ آنها به ثمر نشست. یکی از مهم‌ترین دستاوردهای این طرح این است که می‌توان بدون نیاز به تغییری در شکل ظاهری یا ساختار داخلی خودرو این سیستم را در هر یک از خودروهای معمولی نصب کرد. علاوه بر این، نصب این سیستم جدید هوای ترکیبی در توان و عملکرد خودرو تاثیری ندارد. نمونه اولیه این خودرو رونمایی شده که از نظر شکل ظاهری شبیه ​ خودروهای معمولی است. قرار است در آینده‌ای نزدیک این سیستم جدید در گروهی از محصولات پژو که از نظر ابعاد و اندازه کوچک‌تر است، مورد بهره‌برداری قرار گیرد. این سیستم علاوه بر این که آلودگی کمتری ایجاد می‌کند و هزینه سوخت مصرفی خودروها را به حداقل می‌رساند در تصادفات جاده‌ای نیز از سطح ایمنی بالاتری برای سرنشینان برخوردار است.

نخستین گروه از خودروهای تولید شرکت خودروسازی پژو ـ سیتروئن که با انرژی هوا کار می‌کند تا سال 2016 در بازار اروپا و شاید هم در بازار کشورهای دیگر عرضه خواهد شد. اگرچه این شرکت هنوز درباره قیمت نهایی این خودرو‌ها خبری اعلام نکرده ​، اما محققان پیش‌بینی کرده‌اند قیمت این خودرو‌ها در محدوده قیمت دیگر خودروهای هیبریدی بنزینی تولید این شرکت باشد.

آنچه در این خودرو اتفاق می‌افتد؛

1ـ مخزن نیتروژن تحت فشار

2ـ پمپ هیدرولیکی

3ـ مخزن با فشار پایین

4ـ موتور بنزینی

در خودروهای هیبرید هوایی از نیتروژن تحت فشار استفاده می‌شود که در مخزنی با فشار بالا ذخیره و نگهداری می‌شود. پمپ هیدرولیکی و پیستون نیتروژن را در مخزنی که در آن ذخیره شده ​، متراکم می‌سازد. وقتی نیتروژن با عبور از یک شتاب‌دهنده آزاد می‌شود، پمپ در جهت مخالف به حرکت درمی‌آید و در این شرایط پمپ الکتریکی به عنوان موتور عمل می کند و به کمک انرژی حاصل از حرکت مایع هیدرولیکی چرخ‌های خودرو را به حرکت درمی‌آورد.

پس از این که مایع هیدرولیکی از موتور عبور کرد به طرف مخزنی که فشار پایینی دارد به حرکت درمی‌آید که در آنجا برای استفاده مجدد ذخیره می‌شود. موتور بنزینی به عنوان مکمل عمل می‌کند و زمانی که به شتاب بیشتری نیاز داشته باشد یا زمانی که خودرو بخواهد از یک مسیر شیبدار بالا برود این موتور فعال می‌شود.

فرانک فراهانی جم/ گروه دانش