آرشیو مطالب نشریه صنعت خودرو - ساپکو

روندهای آینده‌ی قوای محرکه و سامانه‌ی سوخت‌رسانی خودرو

هادی علی‌زاده - مهدی اکبرشاهی (مرکز نوآوری آمپر، هلدینگ رایزکو)

صنعت خودروسازی در سال‌های اخیر، از یک سو تحت تاثیر سیاست‌ها و الزامات زیست‌محیطی جدید و از سوی دیگر انتظارات مصرف‌کننده‌ی نهایی در حال تغییر است. در این بین بزرگترین چالش پیش‌روی صنعت خودروسازی حرکت در مسیری است که با استفاده از فناوری‌های نوین بتواند علاوه بر سازگاری با سیاست‌های کلان و الزامات قانونی، انتظارات مصرف‌کننده‌ی نهایی را نیز برآورده کند. امروزه دولت‌ها و نهادهای بین‌المللی سخت‌گیرانه‌ترین الزامات زیست‌محیطی طول تاریخ صنعت خودروسازی را به تصویب می‌رسانند و مصرف‌کنندگان نهایی نیز بالاترین سطح انتظارات را از خودروهای خود دارند. هیبریدی/ برقی‌سازی خودرو، افزایش بازدهی موتورهای احتراق داخلی، استفاده از سوخت‌های پاک، و سبک‌سازی از مهم‌ترین روندهایی هستند که آینده‌ی صنعت خودرو در حوزه‌ی قوای محرکه را رقم خواهند زد. در این مقاله با نگاهی به این روندها در جهان، وضعیت آنها در صنعت خودروسازی ایران را مورد بحث قرار داده‌ایم.

مقدمه
صنعت خودروسازی طی قرن گذشته عمدتا با دو نوع قوای محرکه‌ شناخته ‌شده است: پیش‌رانه‌ی بنزینی و پیش‌رانه-ی دیزلی. اما امروزه این صنعت به ویژه در بخش قوای محرکه‌ بر سر یک گردنه‌ی تاریخی قرار گرفته است و هر کدام از بازیگران تاثیرگذار این حوزه نقش خود را در آینده‌ی آن ایفا خواهند کرد:
1 . دولت‌ها و نهادهای قانون‌گذار: سیاست‌ها و الزامات مرتبط با آلایندگی و انتشار گازهای گلخانه‌ای (سازگاری با محیط زیست در سطح منطقه‌ای و جهانی)، توسعه‌ی زیرساخت، فرهنگ‌سازی جهت استفاده از منابع انرژی پاک و با قابلیت دسترسی بیشتر، مدیریت انرژی و مناسبات ژئوپولتیک از جمله عوامل و ابزارهایی هستند که سیاست-گذاران و دولت‌ها تحت تاثیر و با استفاده از آنها نقش خود را در آینده‌ی صنعت خودرو ایفا خواهند کرد.
2 . مصرف کنندگان نهایی: مصرف کننده‌ی نهایی از خودروهایی با بازدهی بالاتر، قیمت تمام شده‌ی پایین‌تر، مصرف سوخت کم‌تر (ارزان‌تر)، ایمن‌تر، و راحت‌تر استقبال می‌کند. 
3 . خودروسازان: خودروسازان نیز به عنوان بزرگترین چالش پیش‌روی خود تلاش خواهند کرد با کمترین هزینه، علاوه بر ارتقاء عملکرد و کارایی خودرو در راستای رضایت مصرف کننده‌ی نهایی، الزامات قانونی و هم‌چنین توسعه زنجیره‌ی تامین متناسب را برآورده کنند.
در راستای غلبه بر چالش فوق و با یک نگاه کلی می‌توان گفت خودروهای آینده در مقایسه با خودروهای امروزی علاوه بر این که بازدهی بیشتری خواهند داشت، برقی‌تر و سبک‌تر بوده و از منابع انرژی سازگارتر با محیط زیست استفاده خواهند کرد. در ایران به منظور  جلوگیری از افزایش اختلاف سطح فناوری با سایر کشورهای جهان در صنعت خودروسازی، حمایت بیشتر از فعالیت‌ شرکت‌های دارای تیم تحقیقاتی کامل و توانمند در کنار سیاست‌گذاری مناسب از سوی مدیران ارشد صنعت خودروسازی کشور، ضروری به نظر می‌رسد.
در نوشتار حاضر روندهای آینده‌ی صنعت خودرو به ویژه در بخش قوای محرکه با تاکید بر جنبه‌های زیست محیطی مورد بررسی قرار گرفته‌ اند. ارتقاء قوای محرکه، جایگزینی سوخت‌های فسیلی مایع، سبک‌سازی و بازیافت از موضوعات اصلی هستند که در این مقاله به آنها پرداخته شده است.

افزایش بازدهی قوای محرکه‌ی خودروهای احتراق داخلی و استفاده از خودروهای هیبریدی و برقی
حمل و نقل جاده‌ای در فراهم آوردن جابجایی انسان و کالا و هم‌چنین رشد اقتصادی جوامع نقش اساسی دارد. از دیگر سو، حمل و نقل جاده‌ای عموما با خودروهایی با موتور احتراق داخلی و با استفاده از سوخت‌های فسیلی مایع صورت می-پذیرد که آثار مخربی بر محیط زیست دارند. در واقع آثار مخرب زیست محیطی خودروها را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: الف) تولید گازهای گلخانه‌ای به ویژه دی اکسید کربن که منجر به گرمایش زمین می‌شوند و الزامات مرتبط با آنها  عموما در سطح جهانی مطرح هستند و ب) تولید آلاینده‌های شهری که مهم‌ترین آنها شامل مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن‌ها و ذرات معلق 2/5 میکرون بوده و عامل آلودگی هوای شهرهای بزرگ هستند. الزامات قانونی مرتبط با این آلاینده‌ها عموما در سطح منطقه‌ای و ملی مطرح هستند.
 

۲-۱- کاهش تولید و انتشار دی اکسید کربن
خودروهای احتراق داخلی با سوخت بنزین و گازوییل  به خاطر مزایای نسبی از جمله چگالی انرژی بالا، قیمت ارزان، زمان سوخت‌گیری پایین و قابلیت عملکرد در مسافت‌های طولانی، تقریبا تمام خودروهای سواری قرن اخیر را تشکیل داده‌اند. اما مسئله‌ای که به ویژه در سال‌های اخیر به عنوان یک نگرانی زیست محیطی در سطح جهانی مطرح شده، مسئله‌ی گازهای گلخانه‌ای است. بر اساس براوردها، حدود ۲0٪ از تولید دی اکسید کربن در کشورهای صنعتی ناشی از حمل و نقل خودرویی بوده است. 
در مقیاس جهانی، کشورهای مختلف تعهدات متفاوتی را برای کاهش انتشار دی اکسید کربن پذیرفته‌اند و به تبع آن، هدف‌-های متفاوتی برای صنعت خودرو در نظر گرفته‌اند. شکل (1) این هدف‌گذاری را برای ایران (بر اساس استاندارد 4241-2) در مقایسه با اتحادیه اروپا و چین نشان می‌دهد. همان‌طور که مشاهده می‌شود خودروسازی ایران، هم در هدف‌گذاری و هم در تولید خودرو اختلاف معناداری با صنعت خودروسازی در اتحادیه اروپا و چین دارد. برای مثال هدف‌گذاری تولید دی اکسید کربن در خودروهای ایرانی حدود 30% بالاتر از هدف‌گذاری خودروهای تولیدی در کشور چین است. 

شکل 1 . هدف‌گذاری برای انتشار دی اکسید کربن توسط خودروهای سواری در ایران در مقایسه با اتحادیه اروپا و چین

 


شکل 2 . مقایسه‌ی انتشار دی اکسید کربن در خودروهای تولید داخل با هدف‌گذاری استاندارد مصرف سوخت و سند چشم-انداز 1404


کشورهای مختلف در راستای کاهش تولید و انتشار دی اکسید کربن توسط خودرو رویکردهای متفاوتی دارند. کشورهای صنعتی و به ویژه کشورهای اروپایی به خاطر بهره‌مندی از زیرساخت‌های مناسب، در کنار توسعه‌ی خودروهای هیبریدی و الکتریکی، توسعه‌ی موتورهای درون‌سوز را نیز به عنوان یک رویکرد اصلی در نظر دارند. در مقابل، چشم‌انداز صنعتی چین بیشتر بر توسعه و تولید خودروهای هیبریدی و برقی متمرکز است، به گونه‌ای که بر اساس پیش‌بینی‌ها در افق سال ۲۰۴۰ حدود ۴۰٪ از خودروهای هیبریدی و برقی جهان در این کشور تولید خواهند شد. پیش‌بینی‌ موسسه McKinsey & Company نشان می‌دهد در سال 2030، بین 41 تا 57 درصد از خودروهای تولید شده در کشور چین از نوع هیبریدی و یا برقی هستند، در حالی که این عدد برای کشورهای اروپایی بین 39 تا 51 درصد و در ایالات متحده بین 23 تا 42 درصد است. 
 در ایران برای رسیدن به استاندارد ملی مصرف سوخت، لازم است مصرف سوخت خودروهای تولید داخل به  طور میانگین پس از سال 1400 حدود %25 کاهش یابد. این مقدار برای رسیدن به سند چشم‌انداز 1404 حدود 40% است (شکل 2). برای رسیدن به پیش‌بینی استاندارد ملی مصرف سوخت و نزدیک شدن به سند چشم‌انداز 1404 و هم‌چنین حرکت در جهت روند آتی خودروسازی در جهان، صنعت خودروسازی می‌بایست علاوه بر افزایش راندمان خودروهای احتراق داخلی، حرکت به سمت تولید خودروهای برقی و هیبریدی را به صورت جدی پی بگیرد. به ویژه استفاده از  فناوری توربوشارژ و هیبریدی‌سازی خودرو، می‌تواند در کوتاه مدت و میان مدت بین 10 تا 40 درصد (بسته به میزان هیبریدی کردن خودرو) مصرف سوخت خودرو را کاهش دهد. به علاوه، ترکیب مناسبی از خودروهای برقی کوچک و هیبریدی Plug-in می‌تواند راهکاری کوتاه مدت جهت دستیابی به اهداف تعریف شده در حوزه کاهش مصرف سوخت و آلایندگی شهرها باشد. هم‌چنین با توجه به محدودیت‌ها از جمله مشکلات فراوان در تامین مواد اولیه و تجهیزات جهت توسعه زیرساخت و هم‌چنین چشم-اندازکلان هم‌کاری‌های بلند مدت با کشور چین، برای خودروسازان ایرانی حرکت در مسیر مشابه خودروسازان چینی، یعنی ترجیح توسعه‌ی خودروهای هیبریدی-برقی بر توسعه‌ی خودروهای احتراق داخلی به نظر مناسب‌ترمی‌رسد. 

شکل 3 . جدول زمانی الزامات آلایندگی خودروهای سواری تولید داخل کشور


ذکر این نکته در این قسمت لازم به نظر می‌رسد که مباحث مطرح در این مقاله، به حوزه‌ی کاهش انتشار دی اکسید کربن در قسمت به اصطلاح " باک تا چرخ" می‌پردازد. اما تولید دی اکسید کربن در مرحله‌ی "چاه تا باک" نیز باید مورد توجه جدی باشد. برای مثال در مورد خودروهای برقی، انتشار دی اکسید کربن در نیروگاه‌ها نیز باید مورد نظر قرار بگیرد، چرا که بازدهی نیروگاه‌ها تاثیر زیادی بر اثربخشی کاهش انتشار دی اکسید کربن خواهد داشت.

2-۲- کاهش آلایندگی خودرو
بحث انتشار آلاینده‌های هوا (مونواکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن‌ها و ذرات 2/5 میکرون) عموما به حوزه‌ی سیستم پساپایش خودرو و تا حدی نیز به نشت بخارات هیدروکربنی از سامانه‌ی سوخت رسانی و موتور خودرو بازمی‌گردد. شکل (3) الزامات قانونی در این حوزه را برای ایران نشان می‌دهد. برای کاهش آلایندگی خودروها در شهرهای بزرگ و پرجمعیت راه‌های متعددی وجود دارند که بهینه‌سازی سیستم‌های کنترل آلایندگی خودرو، استفاده از خودروهای برقی کوچک (خودروهای برقی میکرو) و استفاده از خودروهای اشتراکی از مهم‌ترین آنها هستند. در این مقاله به طور خلاصه به دو مورد اول پرداخته خواهد شد. 

الف) بهینه‌سازی سیستم‌های کنترل آلایندگی: 
در زمینه‌ی بهینه‌سازی سیستم‌های کنترل آلایندگی در خودروهای بنزینی، با توجه با مشکلات تحریمی و وارداتی بودن اکثر مواد مورد استفاده در مبدل کاتالیستی به ویژه فلزات گرانبها، کسب دانش بومی جهت توسعه‌ی کاتالیست‌های هوشمند که همزمان با ارتقاء ویژگی‌های کارکردی، استفاده از فلزات گرانبها و وابستگی به واردات را کاهش می‌دهد ضروری به نظر می‌رسد. مسئله‌ی دیگری که در زمینه‌ی سیستم‌های کنترل آلایندگی باید مورد توجه قرار بگیرد، مبدل کاتالیستی خودروهای هیبریدی است که استفاده از گرم‌کن الکتریکی در آن ضروری است. هم‌چنین با هیبریدی شدن خودروها استفاده‌ی هر چه بیشتر از قطعات الکتریکی به جای قطعات مکانیکی (از جمله پمپ آب برقی و کمپرسور برقی) و قابلیت بازیابی انرژی الکتریکی از حرارت اتلافی خروجی اهمیت بیشتری می‌یابد. 
یکی دیگر از روندهای مهم در حوزه‌ی کاهش آلایندگی خودرو در دنیا کاهش نشتی بخارات بنزین از سیستم سوخت‌رسانی خودرو به ویژه در هنگام سوخت‌گیری است. نشت بخارات بنزین در هنگام سوخت‌گیری خودرو در ایران سالانه در حدود 100 میلیون لیتر بنزین را هدر می‌دهد که علاوه بر هزینه‌ی اقتصادی، منجر به آلودگی هوا به ویژه در شهرهای بزرگ می-شود. در ایران یکی از طرح‌هایی که در این زمینه توسط وزارت نفت کلید خورد اما به دلیل هزینه‌ی بالا و مقاومت جایگاه-داران هیچ‌گاه به صورت کامل به انجام نرسید، طرح نصب سیستم کهاب در جایگاه‌های بنزین است. یکی از راه حل‌های جایگزین این طرح نصب سیستم 1ORVR بر روی خودرو است. این طرح  علاوه بر این که در مقایسه با طرح کهاب طرح ارزان‌تری محسوب می‌شود، دارای بازدهی بالاتری بوده (بیش از 95%) و هزینه‌ی نگهداری پایین‌تری دارد. نصب این سیستم بر روی خودرو در استاندارد Chin6 اجباری شده است و در ایران نیز با توجه به شرایط اقلیمی کشور و با الگوبرداری از اجرای موفق آن در کشور چین،  می‌توان با در نظر گرفتن سیستم ORVR در استانداردهای آلایندگی داخل کشور و اجرای آن علاوه بر کاهش هدر رفت سوخت در هنگام سوخت‌گیری، کمک شایانی به کاهش میزان آلایندگی خودروها کرد. 
یکی از فناوری‌های مهم در حوزه‌ی کاهش آلایندگی و به ویژه کاهش انتشار ذرات 2/5 میکرون، استفاده از فیلتر جاذب دوده2 است. استفاده از این فیلترها بر روی خودروهای دیزلی سنگین در ایران از سال 97 صورت گرفته است. در خودروهای بنزینی نیز استفاده از این فیلترها در موتورهای ارتقا یافته با فناوری روز از جمله پاشش مستقیم بنزین3 ضروری خواهد بود. به دلیل وارداتی بودن و ارزبری بالای این فیلترها، نصب آنها بر روی خودروها نیازمند حمایت‌های دولتی است و داخلی‌سازی آنها می‌تواند نقش زیادی در کاهش هزینه‌های مرتبط با این طرح داشته باشد. در پایان این قسمت، اشاره به این موضوع ضروری به نظر می‌رسد که ارتقای کیفیت سوخت تولیدی در پالایشگاه‌ها تأثیر به‌سزایی بر کاهش مصرف سوخت و آلودگی هوا دارد. برای نمونه بنزین ارائه شده در جایگاه‌های سوخت کشور دارای میزان بالایی از گوگرد است (بیش از ۴۰ ppm). این میزان گوگرد در مقایسه با سوخت‌های استاندارد در سطح اتحادیه اروپا به مراتب بالاتر است (10 ppm) و می‌تواند آثار مخرب زیست محیطی متعددی داشته باشد که تخریب سولفوری مبدل کاتالیستی از مهم‌ترین آنهاست. 

ب) استفاده از خودروهای برقی کوچک 
استفاده از خودروهای برقی کوچک جهت پیمایش مسافت‌های کوتاه درون‌شهری زیر 70 کیلومتر که بیش از 90% سفرهای درون‌شهری را تشکیل می‌دهد، در صورتی که با قیمت مناسب به دست مشتری نهایی برسد راه حل بسیار مناسبی در جهت کاهش آلودگی هوا در شهرهای بزرگ است. به ویژه که این خودروها با برق شهری قابل شارژ هستند و استفاده از آنها نیازی به سرمایه گذاری‌های کلان برای توسعه جایگاه شارژ ندارد. استفاده از این خودروها در کلان‌شهرهای پرترافیک دنیا (برای مثال لندن و شانگهای) در حال افزایش است و در ایران نیز به نظر می‌رسد استفاده از این خودروها می‌تواند کمک شایانی در کاهش آلودگی به ویژه در کلان‌شهرها داشته باشد.

استفاده از منابع انرژی جایگزین با انتشار کمتر آلاینده‌ها و دی اکسید کربن در مقایسه با بنزین و گازوییل
حداقل در یک نگاه بلند مدت (با چشم انداز سال 2050 میلادی)، مهم‌ترین منبع انرژی جایگزین بنزین و گازوییل و یا حتی به طور کلی سوخت‌های فسیلی، انرژی الکتریکی است که از منابع تجدید پذیر تامین شده باشد. اما در بازه‌ی میان مدت (چشم انداز سال 2035)، یکی از مهم‌ترین منابع در حوزه‌ی سوخت‌های جایگزین بنزین و گازوییل به ویژه در ایران، گاز طبیعی خواهد بود. گاز طبیعی در بین سوخت‌های فسیلی، کمترین میزان گازهای گلخانه‌ای و آلاینده‌ها را تولید می‌کند. یک خودرو در هنگام استفاده از گاز طبیعی تحت فشار (سی ان جی) 70% مونوکسید کربن کمتر، 87% اکسید نیتروژن کمتر و 20% دی اکسید کربن کمتری در مقایسه با بنزین تولید می‌کند. به علاوه، خودروهای بنزین سوز، با تغییرات جزئی و هزینه‌ی نسبتا پایین می‌توانند به خودروهای گازسوز تبدیل شوند که مزیت مهمی در جایگزینی گاز طبیعی با بنزین محسوب می‌شود. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد سهم خودروهای گازسوز در اتحادیه اروپا تا سال 2030  به حدود 10% کل خودروها خواهد رسید. در ایران نیز علاوه بر مزایای ذکر شده، به خاطر دسترسی نسبتا ارزان گاز طبیعی می‌تواند در میان مدت و حتی کوتاه مدت به عنوان مهم‌ترین جایگزین بنزین مورد نظر قرار بگیرد. 
البته علی رغم مزایای فراوان، موانعی هم بر سر راه توسعه‌ی خودروهای گازسوز وجود دارد. یکی از مسائلی که توجه سیاست‌گذارن و خودروسازان را به خود معطوف می‌کند بحث توسعه‌ی زیرساخت و هزینه‌های مرتبط با آن است و حتی در کشورهای صنعتی نیز میزان کافی 

شکل 4 . تفاوت وزن باک‌های فلزی و پلیمری در حالت استاندارد و Seal (منبع: ITB2019)


جایگاه سوخت گاز طبیعی وجود ندارد. برای مثال در مورد CNG به عنوان مهم‌ترین روش استفاده از گاز طبیعی، هزینه‌ی بالای توسعه و نگهداری زیرساخت به دلیل فشار بالای کارکردی (حدود 300 بار) چالشی جدی محسوب می‌شود. به علاوه، مخازن ذخیره‌ی فلزی سنگین ویا کامپوزیتی گران‌قیمت و سوپاپ‌های پییچده جهت تامین ایمنی به علت فشار کارکرد بالا از موارد مورد نیاز برای استفاده از گاز طبیعی به عنوان منبع سوخت هستند.  
ذخیره‌سازی گاز طبیعی در فشارهای پایین و دمای اتاق با استفاده مواد جاذب می‌تواند بسیاری از نقاط ضعف روش‌های پیشین (CNG و LNG) برای ذخیره‌سازی گاز را برطرف سازد. جذب گاز در مواد متخلخل (روش 4ANG) امکان رسیدن به چگالی انرژی مشابه CNG در فشار به مراتب پایین‌تر (50 تا 60 بار) و دماهای معمول را می‌تواند به ما بدهد. از آنجا که در روش ANG فشار کارکردی بسیار پایین‌تر از CNG است، این روش نیاز به مخازن گران قیمت و سنگین مقاوم در برابر فشار 300 بار را مرتفع می‌سازد و از دیگر سو، در این روش کمپرسورهای چندمرحله‌ای برای پر کردن مخازن در فشارهای بالا مورد نیاز نیستند. به علاوه، کاهش فشار کارکردی، تاثیر مثبتی در ایمنی خودرو به ویژه در هنگام تصادفات خواهد داشت. از مزایای دیگر سیستم‌های ANG، می‌توان به انعطاف پذیری در شکل مخزن است (که نکته‌ی مثبتی برای طراحان خودرو محسوب می‌شود)، کاهش قابل توجه مصرف برق و قابلیت شارژ خانگی اشاره کرد. 

سبک‌سازی به عنوان راهکاری موثر برای کاهش مصرف سوخت خودرو
کاهش وزن/سبک‌سازی استراتژی شناخته شده‌ا‌ی برای کاهش مصرف سوخت در حوزه‌های مختلف حمل و نقل و به ویژه صنعت خودرو است. مطالعات نشان داده است به ازای کاهش 10 کیلوگرم از جرم خودرو، میزان مصرف آن 1% کاهش می-یابد. به دلیل اعمال قوانین سخت‌گیرانه در حوزه‌ی مصرف سوخت و انتشار گاز دی اکسیدکربن، خودروسازان در اروپا کاهش 20 درصدی وزن خودرو را تا سال 2025 در مقایسه با سال 2016 در برنامه‌ی خود دارند. 
در خودروهای امروزی آهن، فولاد، فولاد استحکام بالا، آلومینیوم و پلاستیک‌ها عمده‌ی مواد به کار رفته در خودرو را تشکیل می‌دهند. پلیمرها و مواد کامپوزیتی مهم‌ترین مواد جایگزین در راستای سبک‌سازی خودرو هستند. امروزه این مواد بیش از 50 درصد از حجم خودرو را تشکیل می‌دهند، در حالی که کمتر از 20 درصد وزن آن را تشکیل می‌دهند. پلیمرها و مواد کامپوزیتی به خاطر گروهی از ویژگی‌ها جذابیت فراوانی در زمینه‌ی سبک‌سازی خودرو دارند (چگالی پایین، ظرفیت گرمایی، سختی واستحکام بالا، قابیلت بازیافت و... ). به عنوان نمونه پلی پروپیلن وزن تقویت شده با الیاف شیشه‌ی بلند در حال جایگزینی با بسیار از قطعات فلزی است و پیش‌بینی می‌شود تا سال 2025 حدود 50% از کاهش سالانه‌ی خودرو با استفاده از این مواد صورت پذیرد. سبک‌سازی به ویژه درمورد خودروهای الکتریکی و هیبریدی اهمیت دوچندانی می‌یابد. برای نمونه، در خودروهای هیبریدی باید از باک‌های بنزین  Sealاستفاده شود. استفاده از باک‌های پلیمری Seal به جای باک‌های فلزی Seal، می‌تواند جرم باک را حدود 7 کیلوگرم کاهش دهد (شکل 4). بسته‌های باتری و سلول‌های سوختی بسیار سنگین و گران هستند و کاهش وزن تاثیر  مستقیمی بر اندازه و قیمت آنها خواهد داشت. به همین دلیل خودروسازان بزرگ با هیبریدی شدن خودروها، جایگزینی باک‌های پلیمری سبک با باک‌‌های سنگین وزن فلزی را در دستور کار داشته‌اند (شکل 5). در ایران نیز به دلیل در دسترس بودن فراورده‌های پتروشیمی و پیشرفت در توسعه‌ی محصولات پلیمری، سبک‌سازی خودرو در کوتاه مدت برای خودروهای احتراق داخلی و به ویژه در میان مدت-بلند مدت برای خودروهای هیبریدی و الکتریکی با به کار گرفتن هرچه بیشتر قطعات کامپوزیتی به جای قطعات فلزی، می‌تواند به عنوان گامی مهم در جهت کاهش مصرف سوخت و انتشار دی اکسید کربن توسط خودروسازان در نظر گرفته شود.

شکل 5 . روند جایگزینی باک‌های فلزی با باک‌های پلیمری در خودروی تویوتا کمری هیبریدی (منبع: ITB2019)

 

بازیافت در صنعت خودروسازی به عنوان یک فرصت
علاوه بر آثار زیست‌محیطی خودرو در مرحله‌ی حیات، این آثار در مرحله‌ی پایان حیات خودرو نیز باید مورد توجه جدی قرار بگیرند. با پیشرفت فناوری در صنعت خودرو، حوزه‌ی کاربرد مواد پلیمری در تولید خودروهای جدید افزایش یافته است و تخمین زده می‌شود میزان پلاستیک مصرف شده در صنعت خودرو در سال ۲۰۲۰ به بیش از ۱۴ میلیون تن برسد. بر اساس مطالعه‌ای که در اتحادیه اروپا در سال ۲۰۱۵ صورت گرفته، هر خودرو به طور میانگین به لحاظ نظری حدود ۱۰۶ کیلوگرم پلاستیک قابل بازیافت دارد. 
مواد بازیافتی می‌توانند در قطعاتی که نیازمندی‌های کمتری به لحاظ خواص فیزیکی دارند و چندان در معرض دید نیستند مورد استفاده قرار بگیرند. بر اساس مطالعات انجام شده، بسته به شرایط کاری قطعه‌ی مورد نظر (تنش، استحکام و ....) می‌توان بدون از دست دادن ویژگی‌های مورد نیاز در قطعه، بین ۱۰ تا ۴۰ درصد از مواد بازیافتی استفاده کرد. در مورد قطعاتی با حساسیت کمتر این میزان می‌تواند تا ۱۰۰ درصد افزایش پیدا کند.
لاستیک‌ها دسته‌ی مهم دیگری از مواد پلیمری هستند که کاربرد فراوانی در صنعت خودرو دارند. اما بازیافت این مواد دارای پیچیدگی‌های فراوانی است و بنابراین خودروسازان در سال‌های اخیر به دنبال راه‌های بوده‌اند که بتوانند با کمترین هزینه، این مشکل را رفع کنند. موثرترین راه حل برای رفع این مشکل جایگزینی الاستومرها با الاستومرهای ترموپلاستیکی5 است. الاستومرهای ترموپلاستیکی در عین دارا بودن خواص الاستومرها، در مقایسه با آنها بازیافت‌پذیر تر هستند و به همین دلیل، جایگزینی الاستومرها با الاستومرهای ترموپلاستیکی یکی از روندهای مهم خودروسازی در دنیا است. در ایران نیز لازم است استفاده از الاستومرها تا حد امکان محدود شود و الاستومرهای ترموپلاستیکی قابل بازیافت جایگزین آنها شوند. 
به علاوه، با توجه به روند برقی‌سازی خودرو، بازیافت باتری خودرو یکی از حوزه‌هایی است که خودروسازان پیشرو در جهان توجه ویژه‌ای به آن دارند. در ایران نیز به نظر لازم است نهادهای سیاست‌گذار، خودروسازان و قطعه‌سازان توجه ویژه‌ای به این حوزه داشته باشند تا ضمن بهره‌مندی از مزایای مالی آن، صنعت خودروسازی بتواند هم‌سو با روندهای جهانی خودروسازی گامی مهم در راستای حفظ محیط زیست بردارد.  

پانوشت‌ها:

1 . On-board refuelling vapour recovery

2 . Diesel Particulate Filter-DPF  & Gasoline Particulate Filter-GPF

3 . Gasoline Direct Injection-GDI

4 . Adsorbed Natural Gas

5 . Thermoplastic Elastomers (TPE)

 

منابع:
1.    گزارش بررسی صنعت خودرسازی ایران، گروه تحقیقات اقتصادی بانک خاورمیانه، 1394
2.    وزارت صنعت، معدن و تجارت. اهم راه کارهای اجرای سیاست های پیش بینی شده در سند اهداف و سیاست های صنعت خودرو در افق 1404، ویرایش 94/3/11
3.    راهنمای مصرف سوخت خودروهای سبک ایران، شرکت بهینه‌سازی مصرف سوخت- 1395

[4]. Z. Yang, G. Xiao, H. Cui, A. Isenstadt, Fuel-efficiency technology trend assessment for LDVs in China: Summary of working paper series, icct, 2018
[5] A comprehensive view on the changing powertrain component market and how suppliers can succeed, McKinsey Center for Future Mobility, 2019

  • سال انتشار
    1399
  • دسته بندی:
  • تعداد بازدید:
    356
  • تعداد نظرات:
    0 نظر
  • امتیاز:
    Article Rating
  • امتیاز دهید:

 

نظرات کاربران

تصویر امنیتی
کد امنیتی را وارد نمایید:

در حال حاضر هیچ نظری ثبت نشده است. شما می توانید اولین نفری باشید که نظر می دهید.