ذخیره سازی انرژی توسط هوای فشرده به جای باتری میتواند هزینۀ خودروهای هیبریدی را كاهش دهد.
یك نوع جدید خودروهای هیبریدی كه در مؤسسۀ فدرال تكنولوژی در زوریخ سوئیس ساخته شده است، میتواند به مقدار بیشتری از هیبریدهای گازی- الكتریكی امروزی، در مصرف سوخت صرفه جویی كند. محققان سوئیسی آزمایش های لازم را برروی یك نمونۀ اولیه از این سیستم جدید انجام می دهند و در ماه آوریل نتایج آن را به "انجمن مهندسین خودروسازی" ارائه خواهند كرد. هیبریدهای گازی- الكتریكی معمولی، برای ذخیره سازی انرژی هدر رفته در هنگام ترمز گرفتن، از تعدادی باتری استفاده می كنند، هزینۀ بالای باتری ها و علاوه بر آن، هزینۀ دو نوع منبع نیرومحركه (یك موتور الكتریكی و یك موتور بنزینی) این هیبریدها را گران قیمت میسازد و تا اندازه ای مقبولیت این هیبریدها را تحت تأثیر قرار می دهد.
لینوگازلا، پروفسورای مهندسی مكانیك و عضو مؤسسۀ سوئیس در حال پیشرفت و توسعه دادن نوعی هیبرید است كه به باتری و موتور الكتریكی نیاز ندارد. درعوض، با استفاده از پیستون های موتور كه هوا را فشرده می كنند، انرژی را ذخیره می كند. این هوای فشرده بعداً میتواند آزاد شده و پیستون را به حركت درآورد و بدین طریق سبب حركت خودرو شود. "گازلا" می گوید كه این سیستم تنها درحدود 20 درصد بیشتر از قیمت موتورهای معمولی است. شبیه سازی های كامپیوتری حاكی از آن است كه این طرح باید مصرف سوخت را تا 32 درصد كاهش دهد كه در مقایسه با هیبریدهای گازی- الكتریكی، معادل با 80درصد صرفه جویی سوختی است. آزمایشات اولیه اثبات كرده اند كه این طرح قابل ساخت است.
داگ نلسون، پروفسور مهندسی مكانیك دانشگاه صنعتی ویرجینیا می گوید: مخزن های هوای فشرده مقدار انرژی كمتری نسبت به باتری ها ذخیره می كنند كه این امر سبب میشود ذخیرۀ سوخت در انواع هیبریدهای هوا، با محدودیت شدیدی روبه رو شود.
در طرح جدید هیبریدهای هوایی "گازلا" از سیستم های كنترل پیشرفته استفاده شده تا بتوان جریان هوا را دقیقاً تحت كنترل قرار داد و بازده كل را بهبود بخشید. به منظور برطرف كردن مشكل محدودیت در ذخیره سازی، این طرح باید كمتر از هیبریدهای دیگر بر انرژی به دست آمده از ترمز گرفتن، تكیه كرده و بیشتر از شیوۀ دیگری برای ذخیره سازی انرژی استفاده كند، یعنی استفاده از نیروی باد به منظور افزایش عملكرد موتورهای بنزینی كوچكتر با بهره وری بیشتر.
خودروهای معمولی از موتورهایی استفاده می كنند كه توانایی تولید تولید نیرویی بسیار بیشتر از آنچه در حد معمول لازم است، را دارند. این نیروی مازاد در هنگام شتاب گرفتن خودرو و نیز در سرعت های بالا به كار می آید. ولی بازده این موتورها كم است، به خصوص در زمانی كه تحت بارگذاری هایی عمل می كنند كه بسیار كمتر از حدی است كه برای آن طراحی شده اند.
در طرح "گازلا"، یك موتور بنزینی دو لیتری، با یك موتور خیلی كوچك 750 میلی لیتری جایگزین میشود، كه در حد تأمین سرعت دائمی اتومبیل كافی است. این موتور با استفاده از هوای فشرده، توان لازم برای شتاب گرفتن را تأمین می كند.
درحال حاضر، روش مشابهی در بعضی از وسایل نقلیه استفاده میشود، بدین طریق كه گازهای خروجی، یك توربوشارژر را به حركت وا می دارد. اما مشكل بارزی كه در توربوشارژرها وجود دارد و توربولگ نامیده میشود، این است كه تأخیر زمانی قابل توجهی بین تحت فشار قرار گرفتن شتاب دهنده و وارد عمل شدن توان اضافه وجود دارد. گازلا می گوید:سیستم او فاقد چنین عیبی است و به طور مداوم نیروی اضافی را تولید می كند.
حدود 80 درصد از بهره وری كه از سیستم های "گازلا" میشود، به دلیل كوچك بودن موتورهای آنهاست. باقی آن نیز به خاطر مهار كردن انرژی ایجاد شده در هنگام ترمز گرفتن و سپس استفاده از آن برای شتاب گرفتن خودرو است. در مسافت های كوتاه، هوای فشرده به تنهایی میتواند اتومبیل را پیش برد. همچنین با تنظیم كردن میزان نیروی بارگذاری شده بر روی موتور، سوخت ذخیره میشود، و از این سوخت ذخیره شده برای بهینه سازی كاركرد موتوراستفاده میشود. بدین طریق كه همراه با افزایش نیروی بارگذاری، به وسیلۀ بعضی پیستون ها هوا فشرده میشود و یا همراه با كاهش بارگذاری، بخشی از هوای فشرده پیستون ها را به حركت در می آورد. در نهایت هوای فشرده میتواند برای خاموش و روشن كردن موتور مورداستفاده قرار گیرد. از این رو هر زمان اتومبیل متوقف شود، موتور را خاموش می كند كه این به مراتب بهتر از درجا كار كردن خودرو است.
وی می افزاید كه سیستم "گازلا" مزیت به خصوصی دارد. تجهیزات اضافی این نوع خودرو بسیار كوجك است، تجهیزاتی كه این سیستم نسبت به سیستم های رایج بیشتر دارد، در حد یك سیستم كنترل یك سوپاپ اضافه و نیز یك مخزن هوا است و به طور كلی میتوان گفت كه سیستم خوبی است.
منبع: فصلنامه مكانیك شریف
یك نوع جدید خودروهای هیبریدی كه در مؤسسۀ فدرال تكنولوژی در زوریخ سوئیس ساخته شده است، میتواند به مقدار بیشتری از هیبریدهای گازی- الكتریكی امروزی، در مصرف سوخت صرفه جویی كند. محققان سوئیسی آزمایش های لازم را برروی یك نمونۀ اولیه از این سیستم جدید انجام می دهند و در ماه آوریل نتایج آن را به "انجمن مهندسین خودروسازی" ارائه خواهند كرد. هیبریدهای گازی- الكتریكی معمولی، برای ذخیره سازی انرژی هدر رفته در هنگام ترمز گرفتن، از تعدادی باتری استفاده می كنند، هزینۀ بالای باتری ها و علاوه بر آن، هزینۀ دو نوع منبع نیرومحركه (یك موتور الكتریكی و یك موتور بنزینی) این هیبریدها را گران قیمت میسازد و تا اندازه ای مقبولیت این هیبریدها را تحت تأثیر قرار می دهد.
لینوگازلا، پروفسورای مهندسی مكانیك و عضو مؤسسۀ سوئیس در حال پیشرفت و توسعه دادن نوعی هیبرید است كه به باتری و موتور الكتریكی نیاز ندارد. درعوض، با استفاده از پیستون های موتور كه هوا را فشرده می كنند، انرژی را ذخیره می كند. این هوای فشرده بعداً میتواند آزاد شده و پیستون را به حركت درآورد و بدین طریق سبب حركت خودرو شود. "گازلا" می گوید كه این سیستم تنها درحدود 20 درصد بیشتر از قیمت موتورهای معمولی است. شبیه سازی های كامپیوتری حاكی از آن است كه این طرح باید مصرف سوخت را تا 32 درصد كاهش دهد كه در مقایسه با هیبریدهای گازی- الكتریكی، معادل با 80درصد صرفه جویی سوختی است. آزمایشات اولیه اثبات كرده اند كه این طرح قابل ساخت است.
داگ نلسون، پروفسور مهندسی مكانیك دانشگاه صنعتی ویرجینیا می گوید: مخزن های هوای فشرده مقدار انرژی كمتری نسبت به باتری ها ذخیره می كنند كه این امر سبب میشود ذخیرۀ سوخت در انواع هیبریدهای هوا، با محدودیت شدیدی روبه رو شود.
در طرح جدید هیبریدهای هوایی "گازلا" از سیستم های كنترل پیشرفته استفاده شده تا بتوان جریان هوا را دقیقاً تحت كنترل قرار داد و بازده كل را بهبود بخشید. به منظور برطرف كردن مشكل محدودیت در ذخیره سازی، این طرح باید كمتر از هیبریدهای دیگر بر انرژی به دست آمده از ترمز گرفتن، تكیه كرده و بیشتر از شیوۀ دیگری برای ذخیره سازی انرژی استفاده كند، یعنی استفاده از نیروی باد به منظور افزایش عملكرد موتورهای بنزینی كوچكتر با بهره وری بیشتر.
خودروهای معمولی از موتورهایی استفاده می كنند كه توانایی تولید تولید نیرویی بسیار بیشتر از آنچه در حد معمول لازم است، را دارند. این نیروی مازاد در هنگام شتاب گرفتن خودرو و نیز در سرعت های بالا به كار می آید. ولی بازده این موتورها كم است، به خصوص در زمانی كه تحت بارگذاری هایی عمل می كنند كه بسیار كمتر از حدی است كه برای آن طراحی شده اند.
در طرح "گازلا"، یك موتور بنزینی دو لیتری، با یك موتور خیلی كوچك 750 میلی لیتری جایگزین میشود، كه در حد تأمین سرعت دائمی اتومبیل كافی است. این موتور با استفاده از هوای فشرده، توان لازم برای شتاب گرفتن را تأمین می كند.
درحال حاضر، روش مشابهی در بعضی از وسایل نقلیه استفاده میشود، بدین طریق كه گازهای خروجی، یك توربوشارژر را به حركت وا می دارد. اما مشكل بارزی كه در توربوشارژرها وجود دارد و توربولگ نامیده میشود، این است كه تأخیر زمانی قابل توجهی بین تحت فشار قرار گرفتن شتاب دهنده و وارد عمل شدن توان اضافه وجود دارد. گازلا می گوید:سیستم او فاقد چنین عیبی است و به طور مداوم نیروی اضافی را تولید می كند.
حدود 80 درصد از بهره وری كه از سیستم های "گازلا" میشود، به دلیل كوچك بودن موتورهای آنهاست. باقی آن نیز به خاطر مهار كردن انرژی ایجاد شده در هنگام ترمز گرفتن و سپس استفاده از آن برای شتاب گرفتن خودرو است. در مسافت های كوتاه، هوای فشرده به تنهایی میتواند اتومبیل را پیش برد. همچنین با تنظیم كردن میزان نیروی بارگذاری شده بر روی موتور، سوخت ذخیره میشود، و از این سوخت ذخیره شده برای بهینه سازی كاركرد موتوراستفاده میشود. بدین طریق كه همراه با افزایش نیروی بارگذاری، به وسیلۀ بعضی پیستون ها هوا فشرده میشود و یا همراه با كاهش بارگذاری، بخشی از هوای فشرده پیستون ها را به حركت در می آورد. در نهایت هوای فشرده میتواند برای خاموش و روشن كردن موتور مورداستفاده قرار گیرد. از این رو هر زمان اتومبیل متوقف شود، موتور را خاموش می كند كه این به مراتب بهتر از درجا كار كردن خودرو است.
وی می افزاید كه سیستم "گازلا" مزیت به خصوصی دارد. تجهیزات اضافی این نوع خودرو بسیار كوجك است، تجهیزاتی كه این سیستم نسبت به سیستم های رایج بیشتر دارد، در حد یك سیستم كنترل یك سوپاپ اضافه و نیز یك مخزن هوا است و به طور كلی میتوان گفت كه سیستم خوبی است.
منبع: فصلنامه مكانیك شریف
