مقدمه:
هدف گذاریهای جاه طلبانه خودروسازان برای دستیابی به سطوح بالاتر راندمان و کاهش انتشار آلاینده ها در خودروهای تولیدی جهت تطابق با استانداردهای سخت گیرانه آینده مصرف سوخت و آلاینده ها، رقابت شدیدی را در ابداع تکنولوژیهای جدید بین شرکتهای بزرگ موجب شده است. بنا برهدف گذاری اتحادیه اروپا برای سال 2020 ، میانگین انتشار دی اکسیدکربن خودروهای این منطقه تا آن زمان باید به 95گرم برکیلومتر برسد، و دولت چین نیز عدد 117گرم برکیلومتر را برای سال 2020 اجباری اعلام کرده است. ازطرف دیگر، مشکلات بسیاری بر سر راه دستیابی به این اهداف وجود دارند:
1- به نظر میرسد تکنولوژی موتورهای درونسوز به درجه ای از کمال رسیده است که افزایش قابل توجه راندمان این موتورها (مخصوصا انواع 3 و 4 سیلندر اقتصادی) درکوتاه مدت ناممکن باشد.
2- استفاده از الکتریسیته جهت بازیافت انرژی های هدررونده (چه بصورت انواع سیستمهای هیبرید و چه در خودروهای تمام الکتریکی) که تنها راه حل کنونی را تشکیل میدهد نیز معایب و کاستیهای فراوانی دارد: باطریهای موجود (مورد نیاز برای ذخیره انرژی) دارای چگالی انرژی پایینی هستند٬ همچنین سنگین٬ گران و حجیم بوده و شارژ آنها بسیار وقتگیر است. جهت ساخت باطریها و اجزای موتورهای الکتریکی٬ به عناصر کمیابی نیاز است که بسیار سمی و آلاینده هستند و هم استخراج و هم بازیافت آنها٬ بسیار دشوار بوده و خود به انرژی زیادی نیاز دارد (همچنین تولید اکثر این عناصر انحصارا دراختیار چین است که مصرف بیشتر آنها٬ موجب افزایش وابستگی کشورهای صنعتی شده و در قدرت سیاسی این کشور تاثیرگذار است). تکنولوژی ساخت و همچنین تعمیرونگهداری خودروهای هیبرید الکتریک بسیار بالا بوده و این سیستم ها شدیدا پیچیده اند و در نتیجه درهمه جای جهان قابل استفاده نیستند. تحقیقات آکادمیک نشان میدهد که خودروهای الکتریکی موجود در اروپا در طول عمرخود(از قبل از ساخت تا بازیافت) بین 10% تا 24% بیش از خودروهای معمول٬ موجب افزایش پدیده گرم شدن زمین میشوند. مقدار زیادی از الکتریسیته مورد استفاده برای شارژ این خودروها (بویژه در چین و امریکا) از سوزاندن زغال سنگ تولید می شود که خود آلایندگی بسیار بالایی دارد.
هیبرید ایر جایگزین هیبرید الکتریک:
پژو سیتروئن که یکی از شرکتهای پیشرو درزمینه تکنولوژی های افزایش راندمان به شمار میرود، راه حل جدیدی جهت جایگزینی سیستمهای هیبرید الکتریک مورد استفاده در خودروها ابداع نموده است که می تواند مشکلات و نواقص این نوع خودروها را رفع نماید. دراین نوع قوای محرکه، بجای الکتریسیته از “هوای فشرده” جهت بازیافت و ذخیره انرژی هدر رونده استفاده می شود؛ بدین ترتیب نه تنها بازدهی قوای محرکه نسبت به تکنولوژی های هیبریدی معمول افزایش قابل ملاحظه ای پیدا می کند، بلکه هزینه استفاده ازاین تکنولوژی نیز بسیار کمتر است. این مورد، بویژه می تواند پژوسیتروئن را به جایگاه ممتازی در بازار خودروهای اقتصادی برساند (اگرچه بنظر نمی رسد در سطوح بالاتر بازار، مورد توجه قرار گیرد.)
در نمودار زیر٬ نسبت CO2/Price (دی اکسید کربن منتشر شده به هزینه) را برای انواع قوای محرکه معمولی٬ هیبرید و سیستم Hybrid Air مشاهده می کنید:
مزایای تکنولوژی هیبرید ایر
هزینه پایین
تکنولوژی هیبرید ایر در مقایسه با ساده ترین سیستمهای هیبریدالکتریک٬ هزینه ای به مراتب کمتر خواهد داشت. این مورد٬ شرکت را قادر میسازد تا محدوده گسترده ای از خودروهای سواری و وسایل نقلیه تجاری سبک مجهز به این نوع قوای محرکه را٬ هم برای اروپا و هم خارج ازآن٬ با قیمت مناسب عرضه نماید. تکنولوژی هیبرید ایر در خودروهای سواری سگمنت B موتوربنزینی تا 82 اسب٬ )سگمنت C موتوربنزینی تا 110 اسب) و همچنین خودروهای تجاری سبک٬ ارائه خواهد شد.
کاهش قابل توجه مصرف سوخت و آلاینده های منتشره:
نتایج بدست آمده برای رانندگی داخل شهری نشان دهنده 45% صرفه جویی درمصرف سوخت و درنتیجه 90% افزایش محدوده حرکتی خودروهای مجهز به این پیشرانه٬ در مقایسه با خودروهای دارای قوای محرکه معمولی با توان و عملکرد برابر می باشد. مصرف سوخت ترکیبی برای خودروهای تولیدی کنونی(سیتروئن C3 و پژو 208) آزمایش شده با سیستم هیبریدایر٬ 2.9 لیتر برصد کیلومتر و آلایندگی برابر 69 گرم بر کیلومتر ثبت شده است. درمقایسه٬ این خودروها با کم مصرفترین پیشرانه سه سیلندر معمولی شرکت٬ 104 گرم برکیلومتر دی اکسید کربن تولید می کنند.
توانایی کارکرد با قدرت هوای فشرده به تنهایی:
خودروهای مجهز به این سیستم می توانند درشهر تنها با استفاده از هوای فشرده حرکت کرده و به خودرویی بدون آلاینده تبدیل شوند. همچنین به دلیل راندمان بالای بازیافت انرژی درهنگام ترمزگیری٬ خودرو در 60% تا 80% از رانندگی شهری (به نسبت شدت ترافیک) نیازی به استفاده از موتور درونسوز نخواهد داشت.
بازیافت پذیری٬ فراوانی و ارزان بودن مواد اولیه مورد نیاز:
کاملا برخلاف سیستمهای هیبریدالکتریک که به عناصر بسیار کمیاب و شدیدا آلاینده محیط زیست برای ساخت باطریها و اجزای موتورالکتریکی نیاز دارند تکنولوژی تولید و مواد اولیه لازم برای ساخت اجزای این سیستم کاملا معمولی و فراوان است؛ همچنین بازیافت قطعات این سیستم نیز در مقایسه٬ بمراتب ساده تر و کم هزینه تر است.
کمترین میزان جاگیری و وزن اندک:
ابعاد و تعداد اجزای سیستم نسبت به سایر سیستمهای هیبرید بسیار کمتر بوده و کمترین فضا را اشغال می کند و درضمن بسیار سبکتر نیز هست. این مورد سبب می شود تا طراحی پلتفرم های مدولار بدون تفاوت در حجم صندوق و اتاق ممکن گردد. وزن کمتر نیز خود باعث افزایش راندمان کلی می شود.
راحتی، هندلینگ و کیفیت رانندگی بالا:
هیبریدایر نسبت به سیستمهای هیبرید الکتریک٬ لذت و هیجان رانندگی بالاتری را بهمراه هندلینگ بهتر ارائه میدهد. هیچگونه تکان و ضربه ناشی از تغییر وضعیت پیشرانه وجود ندارد٬ حالت بوست (کارکردن دونوع پیشرانه همراه باهم) بدون تاخیر و چالاک بوده و احساس کنترل قدرت مورد نیاز توسط راننده بسیار بهتراست.
قابلیت بکارگیری در همه جای دنیا:
تکنولوژی هیبرید ایر در تمام دنیا قابل عرضه بوده و درهرنوع آب و هوا و شرایط محیطی قابل استفاده است٬ تعمیر و نگهداری سیستم به تکنولوژی و تجهیزات خاص نیاز ندارد و بازده سیستم (برخلاف سیستم الکتریکی) با تغییر شرایط محیطی تغییر نمی کند.
هیبرید ایر، ترکیبی هوشمندانه از تکنولوژی های اثبات شده موجود:
گرچه شرکت PSA حدود 80 گواهی ثبت اختراع (پتنت) برای این سیستم ثبت نموده است٬ ولی تکنولوژی هیبرید ایر درحقیقت ترکیبی هوشمندانه از تکنولوژی هایی است که قبلا هم وجود داشته اند و ازاین نظر٬ به هیچ وجه پیچیده و جدید نیست. اجزای تشکیل دهنده این نوع قوای محرکه عبارتند از: یک موتور بنزینی – یک موتور/پمپ هیدرولیک (هوای فشرده) – یک مخزن نگهداری هوای فشرده – یک گیربکس اتوماتیک – و یک سیستم کنترل الکترونیکی که شرایط کارکرد اجزای سیستم را براساس نحوه رانندگی٬ کنترل می کند. موتور/پمپ هیدرولیک٬ انرژی را در دو وضعیت زیر بصورت هوای فشرده در مخزن انبار می کند: هنگامی که موتور درونسوز درحال کارکردن در حداکثر راندمان خود است. هنگام ترمزگیری و کاهش سرعت.
نوع خاصی از گیربکس اتومات با ضرایب پیوسته ( CVT ) در سیستم بکار رفته است تا کاراترین حالت پیشرانه براساس نیاز در سه موقعیت زیر انتخاب گردد:
استفاده از موتور بنزینی به تنهایی:
استفاده از هوای فشرده به تنهایی جهت حرکت:
حالت ترکیبی با استفاده همزمان از موتور بنزینی و موتور هوای فشرده
شرکت میشلن نیز در تحقیقات مذکور شریک بوده و اعلام کرده است که تایرهای 165/50R18 خاصی که این شرکت برای خودروی مذکور ساخته است٬ هریک 1.7 کیلوگرم سبکتر بوده و درکل٬ به اندازه 4.3 گرم برکیلومتر دی اکسید کربن یا 0.18 لیتربرصد کیلومتر مصرف سوخت٬ در کاهش آلاینده ها و مصرف سوخت خودروی اثبات گر تکنولوژی هیبریدایر نقش داشته است.
شرکت میشلن نیز در تحقیقات مذکور شریک بوده و اعلام کرده است که تایرهای 165/50R18 خاصی که این شرکت برای خودروی مذکور ساخته است٬ هریک 1.7 کیلوگرم سبکتر بوده و درکل٬ به اندازه 4.3 گرم برکیلومتر دی اکسید کربن یا 0.18 لیتربرصد کیلومتر مصرف سوخت٬ در کاهش آلاینده ها و مصرف سوخت خودروی اثبات گر تکنولوژی هیبریدایر نقش داشته است.
