تونلی برای سفر به آینده
می‌توانید عظمت این تونل باد را که در میان تونل‌های باد مورد استفاده خودروسازان بی‌نظیر است، با مقایسه تیغه‌های آن با تکنسینی که در پایین تیغه‌ها مشغول به کار است، متوجه بشوید. این تونل باد که در مرکز فنی جنرال موتورز در وارن، میشیگان ساخته شده تنها بخش کوچکی از تلاش این شرکت برای تولید خودروهای آینده است.
به گزارش نشنال جئوگرافیک، خودروسازان آمریکایی تا سال 2025/1404 فرصت دارند تا بهرهوری سوخت خودروهای خود را به 100 کیلومتر به ازای 4.3 لیتر (یک گالن در هر 54.5 مایل معادل یک لیتر در هر 23 کیلومتر ) برسانند. قوانین اتحادیه اروپایی به مراتب سختگیرانه‌تر است و تا سال 2020/1399 مصرف خودروها در این قاره باید در هر 24.4 کیلومتر یک لیتر (100 کیلومتر به ازای 4.1 لیتر) باشد. کانادا، ژاپن، چین و کره جنوبی نیز تا سال 2015 / 1394 استانداردهای سختگیرانه‌ای را به اجرا خواهند گذاشت. این استانداردهای تازه تفاوت چندانی در ظاهر خودروها ایجاد نخواهند کرد؛ اما باعث می‌شوند خودروهای آینده سبک‌تر و آئرودینامیک‌تر طراحی شوند و از سیستم‌های هوشمندی بهره ببرند که مصرف سوخت را به بهترین شکل ممکن مدیریت می‌کنند.
کارشناسان می‌گویند: «در حال حاضر اغلب فناوری‌های مورد نیاز برای تولید خودروهای آینده را در اختیار داریم و تنها مشکل کاهش هزینه‌های استفاده از این فناوری‌های پیشرو است».
این تونل باد که بخشی از آینده صنعت خودروسازی به‌شمار می‌رود، تیغه‌هایی به طول 12 متر دارد که از چوپ سبک و سخت صنوبر سیتکا که بومی آمریکای شمالی است، ساخته شده و توسط کلاهکی از جنس چوب بالسا کامل شده است. این تیغه عظیم می‌تواند باد را با سرعت 222 کیلومتربرساعت در فضای 229 متری آزمایشگاه به گردش درآورد و به مهندسان کمک کند مقاومت بدنه خودرو در برابر هوا و ایرادهای آیرودینامیکی احتمالی آنرا بر طرف کنند. کاهش 10درصدی این ایرادها می‌تواند 1 تا 2درصد بهرهوری سوخت خودرو را بالاتر ببرد.
کاهش مصرف انرژی با دود
در این تصویر جان بدنرچیک، مهندس ارشد پروژه را می‌بینید که روی یک دستگاه شورلت مالیبوی 2013 تست دود را انجام می‌دهد. این خودرو یکی از خودروهای منتخب جنرال موتورز برای کاهش ایرادهای آیرودینامیک است.
بدنرچیک زمانی که شنید این شرکت قصد دارد ضریب رانش مالیبوی جدید را به 0.29 کاهش دهد، آنرا بسیار چالش‌برانگیز دانست، چون این خودرو می‌بایست جانشین نمونه‌ای می‌شد که ضریب رانش آن 0.35 بود. بد نیست بدانید ضریب رانش تویوتا پریوس هیبریدی 0.25 است در حالی که وانت ساخت فورد در سال 2012 ضریب رانشی حدود 0.40 دارد. این ضریب هر چقدر کمتر باشد نیروی کمتری برای به حرکت درآوردن جسم نیاز خواهد بود.
او می‌گوید: «تا چند سال پیش مهندسان فکر می‌کردند برای رسیدن به این ضریب رانش باید ظاهر خودرو تغییر پیدا کند؛ اما امروزه می‌دانیم می‌توان با ایجاد تغییرات اندک و استفاده از پنل‌هایی در زیر بدنه خودرو یا دریچه‌های هوایی که در شرایط گوناگون مطابق با دور موتور یا سرعت وسیله نقلیه نیمه یا کاملا بسته می‌شوند به این عدد رسید. هدف اصلی کاهش حداکثری هوایی است که از زیر کاپوت عبور می‌کند و باید به اندازه‌ای باشد که موتور برای خنک شدن یا سیستم‌های تهویه برای عملکرد صحیح به آن نیاز دارند».
بین 3 تا 11درصد از حجم انرژی مصرفی در خودروها را اشکالات آیرودینامیکی به خود اختصاص می‌دهند. بدنرچیک که موفق شده با انجام تغییراتی مصرف نمونه جدید مالیبو را به 8.34 لیتر در هر 100 کیلومتر کاهش دهد، می‌گوید به تنهایی کار بزرگی را انجام داده و در هزینه‌های جاری و بنزین مصرفی خریداران کاهش قابل‌توجهی را ایجاد کرده است.
کارشناسان تخمین می‌زنند این تغییرات در نهایت باعث شوند قیمت خودروهای آینده حدود 2000 دلار از نمونه‌های کنونی گران‌تر باشند. این در حالی است که در هزینه سوخت مصرفی این خودروها در طول عمر مفید آنها بین 5200 تا 6600 دلار صرفه‌جویی خواهد شد.
یک بسته انرژی
داگلاس دراک، یکی دیگر از مهندسان جنرال موتورز یکی از 288 باتری یون‌لیتیومی را در دست دارد که در نهایت بسته باتری خودروی هیبریدی Chevy Volt را تشکیل خواهند داد. او مهندس ارشد بخش زیرساخت و عملیات در آزمایشگاه سیستم‌های باتری جنرال موتورز است که تنها 4 سال پیش سه نیرو داشته و در حال حاضر بیش از 40 پرسنل دارد که همگی فارغ‌التحصیلان جوان دانشگاه‌ها هستند. مساحت این آزمایشگاه طی سال‌های گذشته 10 برابر شده و معادل 6039 مترمربع است که به زودی 25درصد دیگر نیز توسعه خواهد یافت.
باتری کوچکی که در دست دراک است در میان لایه‌هایی از فوم محصور شده که می‌توانند در تغییرات درجه حرارت محیط ظرف مدت کوتاهی منبسط و منقبض شوند. لایه بعدی یک صفحه نازک فلزی است که روی آن تونل‌های بسیار کوچکی برای عبور مایع خنک‌کننده تعبیه شده است.
پیش‌بینی می‌شود تا سال 2025 / 1394 تنها 15درصد خودروهای موجود در بازار الکتریکی باشند؛ اما فناوری مورد استفاده در آنها دارد روزبه‌روز پیشرفته‌تر می‌شود. به عنوان مثال توان باتری مورد استفاده در Chevy Volt تمام‌الکتریکی حدود 9درصد افزایش پیدا کرده و می‌تواند با یک‌بار شارژ 61 کیلومتر حرکت کند. بهرهوری انرژی این خودرو نیز با خودروی بنزین‌سوزی که در هر 42 کیلومتر 1 لیتر مصرف می‌کند (100 کیلومتر به ازای 2.4 لیتر)، برابر است.
یک موتور جادویی
این موتور الکتریکی کلید تولید خودروهایی با مصرف معادل 4.31 لیتر در هر 100 کیلومتر است.
اگر یک خودروی شهری عادی بنزین یا گازوئیل‌سوز را در نظر بگیریم چیزی حدود 15 تا 20درصد از انرژی تأمین شده توسط سوخت آن صرف حرکت خواهد شد. باقی‌مانده انرژی بنزین یا گازوئیل مصرفی به شکل حرارت یا اصطکاک تلف می‌شود.
در مقابل موتورهای الکتریکی بسیار ساده‌ترند و تحقیقات نشان می‌دهد تا 60درصد انرژی تولید شده توسط آنها صرف به حرکت درآوردن چرخ‌ها خواهد شد. به همین دلیل است که تحلیلگران می‌گویند حتی اگر بخش عمده‌ای از این انرژی الکتریکی به وسیله سوزاندن زغا‌ل‌سنگ تأمین شود، باز هم تولید گازهای گلخانه‌ای کمتری را شاهد خواهیم بود.
بهبود این موتورهای الکتریکی است که باعث شده تویوتا پریوس هیبریدی بهرهوری معادل 1 لیتر در هر 21.3 کیلومتر (100 کیلومتر به ازای 4.7 لیتر) داشته باشد و در هر کیلومتر تنها 92 گرم گاز دی‌اکسیدکربن تولید کند.
توسعه موتورهای دیزلی در اروپا
موتور دیزلی توربوشارژ و تزریق مستقیم فولکس واگن یکی از موتورهای دیزلی است که می‌تواند اروپا را به قطب فناوری‌های افزایش بهرهوری سوخت تبدیل کند. خودورسازان این قاره تلاش می‌کنند حداکثر تا سال 2015 / 1394 برتری در اقتصاد انرژی را به قاره اروپا بیاورند.
موتورهای احتراقی دیزلی در مقایسه با انواع بنزینی مشابه خود همیشه بهرهوری بیشتری داشته‌اند. این موتورها کمتر از 40درصد انرژی سوخت را اتلاف می‌کنند، در حالی که اتلاف انرژی در موتورهای بنزین‌سوز بالای 80درصد است. در مقابل موتورهای دیزلی قدیمی آلایندگی بالاتری داشتند که به کمک فناوری‌های تازه و فیلترهای جدید این معضل نیز در حال برطرف شدن است.
با اینکه از سال 2007 / 1386 به بعد آلودگی موتورهای دیزلی دیگر بیشتر از موتورهای بنزین‌سوز نیست، شرکت‌هایی مانند فولکس واگن تلاش می‌کنند تا حد ممکن ذرات سوخت را کوچک و کوچک‌تر کنند و با تزریق مستقیم این ذرات به درون هوای سرد فشرده حداکثر بهره را از سوخت مصرفی ببرند.
از سوی دیگر مالیات بیشتری که در کشورهای اروپایی برای بنزین وضع شده باعث می‌شود خریداران به خرید خودروهای دیزلی تمایل بیشتری داشته باشند. در اروپا گازوئیل حدود 6 درصد ارزان‌تر از بنزین بدون‌سرب است؛ البته در ایالات متحده که هر لیتر گازوئیل 7درصد گران‌تر از بنزین است، باز هم به دلیل بهرهوری بالاتر موتورهای دیزلی خرید گازوئیل به‌صرفه‌تر خواهد بود.
53273