سفر به آینده: کشف دنیای حمل و نقل بدون سوخت
انرژی‌های پاک: موتور محرکه حمل و نقل فردا
قلب تپنده حمل و نقل بدون سوخت، انرژی‌های تجدیدپذیر است. این منابع انرژی که هیچ‌گاه تمام نمی‌شوند و آلودگی بسیار کمتری تولید می‌کنند، جایگزین سوخت‌های فسیلی می‌شوند. خورشید، باد، آب و حتی گرمای درون زمین از جمله این منابع هستند. برای مثال، یک خودروی خورشیدی با استفاده از صفحات خورشیدی نصب‌شده روی خود، انرژی نور خورشید را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند تا موتور خودرو را به حرکت درآورد.
وسایل نقلیه الکتریکی: پیشتازان جاده‌های پاک
خودروهای برقی[1] شناخته‌شده‌ترین نمونه حمل و نقل بدون سوخت هستند. این خودروها به جای باک بنزین، دارای باتری‌های بزرگی هستند که انرژی مورد نیاز یک یا چند موتور الکتریکی را تأمین می‌کنند. این موتورها خودرو را به حرکت درمی‌آورند. شارژ این باتری‌ها از طریق پریز برق خانگی یا ایستگاه‌های شارژ سریع عمومی انجام می‌شود.
یک مثال جالب، قطارهای برقی هستند که دهه‌هاست در بسیاری از کشورها استفاده می‌شوند. این قطارها یا از یک سیم بالاسر (مانند تراموا) برق می‌گیرند یا از باتری‌های سوار که در ایستگاه‌ها شارژ می‌شوند.
| نوع وسیله نقلیه | منبع انرژی | میزان آلایندگی |
|---|---|---|
| خودروی بنزینی | سوخت فسیلی | بسیار بالا |
| خودروی هیبریدی | بنزین + برق | متوسط |
| خودروی تمام‌برقی (EV) | برق (باتری) | صفر (در محل استفاده) |
| خودروی پیل سوختی (FCEV)[2] | هیدروژن | فقط بخار آب |
هیدروژن: سوخت آینده که فقط بخار آب تولید می‌کند
وسایل نقلیه پیل سوختی یکی از جذاب‌ترین گزینه‌ها هستند. این خودروها از گاز هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می‌کنند. هیدروژن درون پیل سوختی با اکسیژن هوا ترکیب می‌شود و طی یک واکنش شیمیایی، برق تولید می‌کند. این برق موتور الکتریکی خودرو را به کار می‌اندازد. محصول جانبی این واکنش شیمیایی فقط بخار آب است! یعنی هیچ آلاینده مضری از اگزوز آن خارج نمی‌شود.
معادله شیمیایی ساده‌شده این واکنش به این صورت است:
$ 2\ce{H2} + \ce{O2} \rightarrow 2\ce{H2O} + \text{Energy} $
از دوچرخه‌های برقی تا هایپرلوپ: کاربردهای عملی امروز و فردا
حمل و نقل بدون سوخت فقط به خودروها محدود نمی‌شود. دوچرخه‌ها و اسکوترهای برقی نمونه‌های محبوب و مقرون‌به‌صرفه برای سفرهای کوتاه درون‌شهری هستند. کشتی‌های باری بزرگ نیز در حال آزمایش سیستم‌های بادبانی پیشرفته هستند تا مصرف سوخت خود را کاهش دهند.
در آینده‌ای نزدیک، شاهد فناوری‌های انقلابی مانند هایپرلوپ خواهیم بود. هایپرلوپ پیشنهاد می‌کند که کپسول‌های مسافری درون لوله‌هایی که تقریباً هوای آنها تخلیه شده (خلأ جزئی) با سرعت‌های بسیار بالا (نزدیک به سرعت صوت) و با استفاده از نیروی محرکه الکترومغناطیسی حرکت کنند. این سیستم به دلیل نبود اصطکاک هوا و اصطکاک چرخ، به انرژی بسیار کمتری نسبت به هواپیما یا قطارهای سریع‌السیر نیاز دارد.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
این یک دغدغه مهم است. بله، اگر برق موردنیاز برای شارژ خودروی برقی از نیروگاهی که سوخت فسیلی می‌سوزاند تأمین شود، آلایندگی به منبع منتقل می‌شود. اما حتی در این حالت، بازدهی کلی خودروی برقی معمولاً بهتر از خودروی بنزینی است. نکته کلیدی، حرکت به سمت تولید برق از منابع تجدیدپذیر مانند نیروگاه‌های بادی و خورشیدی است تا آلایندگی کل به صفر نزدیک شود.
سوختگیری خودروی هیدروژنی بسیار شبیه به بنزین زدن است و در عرض چند دقیقه انجام می‌شود. در مورد ایمنی، هیدروژن مانند هر سوخت دیگری باید با استانداردهای سخت‌گیرانه‌ای حمل و ذخیره شود. مخازن هیدروژن در خودروها بسیار مستحکم هستند و در برابر ضربه و نشتی طراحی‌های پیشرفته‌ای دارند. جالب است بدانید که هیدروژن به دلیل سبکی، در صورت نشت به سرعت در هوا بالا می‌رود و پراکنده می‌شود که این خود یک مزیت ایمنی محسوب می‌شود.
دو چالش اصلی زیرساخت و هزینه است. برای خودروهای برقی، ما نیاز داریم ایستگاه‌های شارژ فراوان و برای خودروهای هیدروژنی، نیاز دارند ایستگاه‌های تولید و توزیع هیدروژن نیاز داریم. در حال حاضر، قیمت اولیه خرید بسیاری از این وسایل نقلیه (مخصوصاً مدل‌های پیل سوختی) از نمونه‌های بنزینی بالاتر است، اگرچه هزینه سوخت و نگهداری آنها در طول زمان ممکن است کمتر باشد.
پاورقی
[1] خودروی برقی (Electric Vehicle - EV): به خودرویی گفته می‌شود که برای حرکت به طور کامل به یک یا چند موتور الکتریکی متکی است و انرژی مورد نیاز خود را از باتری‌های قابل شارژ تأمین می‌کند.
[2] خودروی پیل سوختی (Fuel Cell Electric Vehicle - FCEV): نوعی خودروی برقی که برق مورد نیاز موتور خود را نه از باتریِ شارژشده از برق شهری، بلکه از یک پیل سوختی که با واکنش شیمیایی بین هیدروژن و اکسیژن برق تولید می‌کند، به دست می‌آورد.