جایگاه سوخت های مصنوعی در صنعت خودروهای سنگین

مدت‌ها است که صنعت خودرو به‌دنبال تحولات نوین می‌گردد؛ پس چه بهانه‌ای بهتر از گرمایش زمین، آسیب‌های زیست‌محیطی و پایان ذخایر نفتی جهان! در حال حاضر برندهای گوناگون خودروسازی و حمل‎‌‎ونقل سبک به دنبال استفاده از برق به‌‌عنوان سوخت جایگزین هستند اما برای ورود این فناوری به بخش حمل‌ونقل سنگین شک‌وشبهه‌های زیادی وجود دارند. فناوری باتری‌ها، پیشرانه‌های برقی و... هنوز آمادگی کامل حضور در کامیون‌ها و کشنده‌ها را ندارد؛ پس راه‌ چاره پاک‌سازی کامیون‌ها بر دوش سوخت‌های مصنوعی خواهد بود.

سوخت مصنوعی در محیط صنعتی تولید می‌شود و برخلاف نمونه‌های فسیلی، از ترکیب موادی مانند هیدروژن و دی‌اکسید کربن ساخته می‌شود. این سوخت‌ها می‌توانند مشابه دیزل یا بنزین عمل کرده و بدون نیاز به تغییرات بزرگ، در کامیون‌ها و خودروهای دیزلی فعلی مورد استفاده قرار گیرند. اهمیت سوخت مصنوعی آنجا دوچندان می‌شود که می‌تواند راه‌حلی برای کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و کاهش آلایندگی کربنی باشد؛ به‌ویژه در بخش حمل‌ونقل سنگین که الکتریکی‌سازی آن دشوار و پرهزینه است.

در صنعت کامیون و کشنده‌ها، از سوخت‌های مصنوعی مختلفی استفاده می‌شود که ازجمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

دیزل مصنوعی از ترکیب هیدروژن سبز و دی‌اکسید کربن تولید می‌شود. این سوخت رفتاری شبیه دیزل معمولی دارد؛ سازندگان بدون تغییر در موتورهای دیزلی امروزی می‌توانند از این نوع سوخت هم استفاده کنند.

در این روش، گاز طبیعی فسیلی (و گاهی زیستی) به سوخت مایع تبدیل می‌شود. GTL دارای خواص پاک‌تر نسبت به دیزل معمولی است و آلایندگی کمتری هم تولید می‌کند.

این سوخت از زیست‌توده‌هایی مثل چوب، ضایعات کشاورزی یا جلبک ساخته می‌شود. برخلاف بیودیزل سنتی، BTL بسیار پالایش‌یافته‌تر است و برای مصارف صنعتی سنگین مناسب‌تر محسوب می‌شود.

یک نوع بیودیزل پیشرفته است که از روغن‌های گیاهی یا پسماندهای چربی، تحت فشار و حرارت تولید می‌شود. برخی از موتورهای پیشرفته و مدرن کامیون‌های کنونی ظرفیت پذیرش و سوزاندن HVO را دارند.

DME یا متانول مصنوعی سوخت‌هایی گازی یا مایع هستند که از منابع تجدیدپذیر تولید می‌شوند. استفاده از آن‌ها بیشتر در حمل‌ونقل دریایی و برخی برنامه‌های آزمایشی در کامیون‌های سنگین رواج دارد.

البته که استفاده از سوخت‌های مصنوعی می‌تواند راه‌حل بسیار مناسبی باشد اما این فناوری بی‌نقص نیست و مانند سایر ساخته‌های دست‌ بشر، خوبی و بدی‌های مختص به خود را دارد.

هدف اصلی خلق سوخت‌های مصنوعی، جایگزین‌کردن آن‌ها با سوخت‌های فسیلی کنونی است؛ بنابراین سوخت‌های مصنوعی می‌توانند وابستگی بشر به منابع تامین انرژی کنونی‌اش را برطرف کنند. البته که این سوخت‌ها می‌توانند به پاک‌تر شدن صنعت خودروهای سنگین هم کمک کنند؛ بدون اینکه در خروجی قدرت و راندمان موتورهای درون‌سوز آن‌ها تغییر ایجاد کرده باشند.

کاهش انتشار آلایندگی‌های مضر برای اتمسفر، ذخیره آسان سوخت‌های مصنوعی در مقایسه با باتری‌ها و سیستم‌های برقی تازه و افزایش ایمنی اقتصادی کشورها در تولید این فناوری را هم می‌توان به مزایای استفاده از این سوخت‌های ساخته بشر اضافه کرد.

اما اگر استفاده از سوخت‌های مصنوعی تا این اندازه مفید است، چرا تاکنون صنعت کامیون را متحول نکرده‌اند؟ دلیل اصلی آن، می‌تواند هزینه تولید بالا باشد. تهیه سوخت‌های مصنوعی نیازمند برق بسیار زیادی است؛ اگر این برق با منابع تجدیدناپذیر فسیلی تهیه شود، استفاده از سوخت مصنوعی معنای خود را از دست می‌دهد. ناگفته نماند که به‌دست آوردن منابع اولیه دشوار است؛ چراکه صنایع تولید غذا، تولید برق مصرفی و... هم از این منابع استفاده می‌کنند. رقیب اصلی سوخت مصنوعی، الکتریسیته، هم راندمان به مراتب بهتری از این سوخت‌ها دارد که استفاده از آن‌ها را غیررقابتی می‌کند.

نمی‌توان فناوری سوخت مصنوعی را شکست‌خورده دانست. تاکنون معایب این فناوری بر مزایای آن برتری قابل‌توجهی داشته است؛ افزایش زیرساخت خودروهای برقی، این گزینه را به انتخاب محتمل‌تری برای آینده صنعت حمل‌ونقل تبدیل کرده و باعث شده که مجموعه‌های کمتری روی سوخت مصنوعی سرمایه‌گذاری کنند؛ با این وجود گروه‌های تحقیقاتی تراز اول جهان همچنان روی این فناوری کار می‌کنند تا برتری آن‌ها را به چالش بکشند یا درصورت شکست برقی‌سازی نسل بعدی خودروهای سنگین، از سوخت‌های مصنوعی استفاده کنند.

ازجمله شرکت‌های بزرگ و معتبری که در زمینه توسعه و بهبود سوخت‌های مصنوعی فعالیت دارند می‌توان به پورشه در همکاری با «HIF گلوبال» و «زیمنس انرژی» اشاره کرد. این شرکت یکی از نخستین نیروگاه‌های آزمایشی سوخت مصنوعی را با استفاده از انرژی‌های باد و آب برپا کرده است. البته پورشه در این بازی تنها نیست؛ زیرمجموعه دیگر فولکس‌واگن، آئودی، هم با ساخت واحد آزمایشی برای دیزل و بنزین مصنوعی از طریق آب و دی‌اکسید‌کربن، یکی از بازیکنان این میدان قلمداد می‌شود.

اما از دیگر برندهای حاضر در زمینه حمایت از سوخت‌های مصنوعی می‌توان به کامیون‌سازانی چون مان، ولوو، اسکانیا و مرسدس‌بنز، برندهای استخراج و توزیع نفت «اگزان موبیل» و «آرامکو»، رولزرویس، ایرباس و موسسات تحقیقاتی به‌نامی چون «RWTH Aachen» آلمان، «ETH» سوییس، «MIT» آمریکا و «Delft» هلند اشاره کرد.

تاکنون با سوخت‌های مصنوعی آشنا شدیم اما این محصولات با سوخت‌های زیستی، پیل‌های هیدروژنی و باتری‌های الکتریکی چه تفاوتی دارند؟ برای پاسخ به این سوال، ابتدا به شکلی کوتاه با هر یک آشنا خواهیم شد.

سوختی مایع یا گازی است که از منابع طبیعی مانند روغن گیاهی، ذرت، نیشکر یا پسماندهای کشاورزی تولید می‌شود.

در این فناوری که با واکنش شیمیایی بین هیدروژن و اکسیژن، برق تولید می‌شود، تنها خروجی آب است. برای آشنایی بیشتر با این فناوری مقاله «راهنمای ساده شناخت خودروهای هیدروژنی» را مطالعه کنید.

در خودروهای برقی به‌جای یک منبع سوخت، انرژی الکتروموتور (جایگزین موتور درون‌سوز) از طریق یک باتری تامین می‌شود. برای آشنایی بیشتر با این فناوری مقاله «شرح کامل خودروهای الکتریکی و طرز کار آن‌ها» را مطالعه کنید.

جدول زیر، این منابع انرژی در خودروها و وسایل‌نقلیه سنگین را با یکدیگر مقایسه می‌کند.

شرکت‌هایی که در بخش‌های گذشته به آن‌ها اشاره کردیم درحال توسعه فناوری سوخت‌های مصنوعی هستند و تلاش می‌کنند تا صنعت حمل‌ونقل سنگین را با این فناوری همگام کنند. اگر توسعه‌دهندگان این سوخت‌های جایگزین بتوانند راهی برای کاهش هزینه‌های تولید پیدا کنند، بی‌شک در آینده دور، این فناوری هم در کامیون‌سازان فراگیر خواهد شد.

درصورت پیشرفت سوخت‌های صنعتی، بعید نیست که برندهایی مانند ولوو، اسکانیا و مان به‌دنبال ساخت کامیون‌هایی بسیار بهینه الکتریکی با کمک‌پیشرانه سوخت مصنوعی باشند و نوع تازه‌ای از محصولات هیبریدی سنگین‌وزن را به بازار عرضه کنند.

نظر شما درباره این محصولات چیست؟ آیا در آینده شاهد عرضه کامیون‌های هیبریدی مبتنی‌بر سوخت مصنوعی خواهیم بود یا تمام این محصولات به سمت استفاده از باتری‌های حالت جامد پیش می‌روند؟