چرا خودروی برقی برتر از مدل‌ احتراقی نیست؟

زوميت/ بيش از يک قرن از اختراع خودروهاي الکتريکي مي‌گذرد؛ اما باتوجه‌به محدوديت‌هاي علمي و عملي، هنوز به مرحله‌اي از پيشرفت لازم نرسيده‌اند.بيش از يک قرن از حضور خودرو در جهان ما مي‌گذرد. از زمان پايان جنگ جهاني اول، به‌ويژه در ايالات متحده‌ي آمريکا، به‌لطف مدل T و ابتکارهاي هنري فورد، خودرو براي طبقه‌ي متوسط ​​و متمول جامعه دردسترس بوده است. در آغاز، سه نوع تأمين‌کننده‌ي انرژي براي انواع وسايل حمل‌ونقل در رقابت بودند. اولين مورد سيستم پيشرانه‌ي احتراق‌خارجي يا موتور بخار بود. با کوچک‌سازي چنين پيشرانه‌هايي در اواخر قرن هجدهم، وسايل نقليه‌ي مجهز به موتور بخار در جاده‌هاي انگليس ديده مي‌شد؛ اما هنوز فناوري و ايمني درخورتوجهي نداشتند. همچنين در آن زمان، جاده‌هاي مناسب براي تحمل وزن عظيم واگن‌هاي بخار دردسترس نبود؛ از‌اين‌رو، تکامل ريل آهني در دستورکار قرار گرفت. خودروهاي بخار دوباره در اوايل قرن بيستم ظاهر شدند؛ اما در‌مقايسه‌با موتورهاي الکتريکي يا موتورهاي احتراق‌داخلي بسيار ناکارآمد بودند. گفتني است شرايط لازم براي تعمير و نگه‌داري با جزئيات فني پيچيده ازجمله دلايل ناکارآمدي اين خودروها به‌شمار مي‌رفت. يکي ديگر از محدوديت‌هاي خودروهاي موتور بخار، تعداد بسيار زياد اهرم‌هاي کنترلي بود که راننده بايد براي حرکت آرام روي تمام آن‌ها نظارت مي‌کرد. به‌عبارت‌ديگر، راننده اگر مي‌خواست خودرو بخار در تمام طول مسير نرم و راحت حرکت کند، بايد به‌صورت مداوم اين اهرم‌ها را تنظيم مي‌کرد. حجم کاري راننده در چنين خودروهايي به‌شدت زياد بود. ماشين بخار دابل (Doble) که بين سال‌هاي ۱۹۰۹ تا ۱۹۳۱ ساخته‌ مي‌شد، سعي مي‌کرد برخي از اين معايب را کاهش دهد. احتمالا مي‌توان اين خودرو را اوج تکامل ماشين بخار دانست. صرف‌نظر از اين موارد، قدرت بخار براي خودروها به بن‌بست رسيد. يکي ديگر از مدعيان، خودرو الکتريکي مجهز به باتري سربي‌‌اسيدي بود. خودروهاي برقي در ابتداي قرن بيستم توانستند جايگزين کالسکه‌ها در حمل‌ونقل شهري شوند؛ اما اين دوران خيلي طول نکشيد و برنامه‌ي نامناسب فروش و قدرت کم با درنظرگرفتن وزن باتري‌هاي سربي‌اسيدي باعث شد خودروهاي الکتريکي در سال‌هاي بعد به حاشيه رانده شوند. با‌اين‌حال، خودروهاي برقي ازنظر سادگي کارکرد، جزو بهترين خودروها در اوايل قرن بيستم بودند. درادامه موتورهاي احتراق‌داخلي بنزيني و ديزلي توانستند به‌لطف ظرفيت پيمايش و سوخت‌گيري سريع و عملکرد چشمگير فراگير شوند. ظرفيت پيمايش و سرعت شارژ باعث شد خودرو الکتريکي نتواند به‌اندازه‌ي مدل‌هاي احتراق‌داخلي گسترش پيدا کند. البته پيشرانه‌ي بنزيني بازدهي کمتري (در بهترين حالت حدود ۳۵ درصد) درمقايسه‌با حالت ايدئال دارد و وجود مشکلات مربوط به تعمير و نگه‌داري، ازجمله عوامل محدودکننده در اين پيشرانه‌ها به‌شمار مي‌رود. مشکل اصلي خودروهاي برقي سرعت شارژ و ظرفيت پيمايش آن‌ها است؛ ولي موتورهاي الکتريکي خود به‌تنهايي بسيار عالي هستند. موتورهاي برقي در خودروهاي الکتريکي معمولا بيش از ۹۵ درصد بازدهي دارند و طراحي‌شان جمع‌وجور است و به‌دليل منحني گشتاور ايدئال، فقط به جعبه‌دنده‌ي تک‌سرعته (همراه‌با دنده‌عقب) نياز دارند. آنچه مشکل اصلي موتور الکتريکي به‌شمار مي‌رود، منبع سوخت آن، يعني باتري است. باتري وسيله‌اي براي ذخيره‌سازي انرژي است و از سرمنفي (آند) و سرمثبت (کاتد) و الکتروليت (به‌شکل مايع يا دوغاب يا خمير) تشکيل شده تا حرکت الکترون‌ها را در باتري تسهيل کند. جريان‌يافتن الکترون‌ها سوخت کاربردي موتورهاي برقي به‌شمار مي‌رود. کافي است موتور الکتريکي به باتري وصل شود. ترتيب سلول‌ها در باتري (چه به‌صورت سري و چه موازي) ولتاژ و آمپراژ موجود را تعيين مي‌کند. موتور الکتريکي براي انجام کار از اصول الکترومغناطيسي استفاده مي‌کند و همان‌طورکه قبلا نيز گفته شد، بسيار کارآمد است. باتري‌هاي سربي‌اسيدي و نيکل‌هيدريدفلز براي استفاده در خودروهاي برقي با باتري‌هاي ليتيوم‌يون جايگزين شده‌اند. درحالي‌که هر دو باتري سربي‌اسيدي و نيکل‌هيدريدفلز کاربردهاي فراواني دارند، چگالي انرژي بهتر باتري‌هاي ليتيوم‌يون به سازگاري گسترده‌ي آن‌ها براي ذخيره‌ي انرژي الکتريکي منجر شده است. باتري‌هاي فلز‌هوا (درواقع پيل سوختي کنوني) به‌نظر مي‌رسد ازنظر عملياتي در حال گسترش هستند. باتري‌هاي ليتيوم‌هوا و آلومينيوم‌هوا به‌عنوان فناوري آينده بررسي و باعث افزايش درخورتوجهي در ظرفيت پيمايش خودروهاي الکتريکي مي‌شوند. باوجوداين، باتري‌هاي آلومينيوم‌هوا معايب فني انگشت‌شماري دارند که بايد برطرف و به‌جاي شارژ مجدد بايد تعويض شوند. درحقيقت در زمان پايان شارژ، با اکسيدهاي فلزي باقي‌مانده سروکار داريم که ديگر شارژ نخواهند شد. هنگامي‌که خودرو به سوخت‌گيري يا شارژ مجدد نياز داشته باشد، درواقع، بايد باتري تعويض شود. همان‌طورکه مي‌دانيم، چنين باتري‌هايي ظرفيت پيمايش چشمگير (تا هشت برابر آنچه اکنون در خودروهاي برقي مي‌بينيم) و صرفه‌جويي مناسب ازنظر وزني دارند که بازهم باعث افزايش شعاع حرکتي مي‌شوند. هم‌اکنون، اين باتري‌ها مراحل توسعه را طي مي‌کنند و ممکن است آن‌ها با پيل سوختي هيدروژن وارد رقابت شوند. تا زماني‌که باتري‌ها يا پيل‌هاي سوختي نتوانند حدود چهار تا پنج برابر چگالي انرژي فعلي باتري‌هاي ليتيوم‌يوني تحويل دهند، بنزين و گازوئيل همچنان بدون رقيب باقي مي‌مانند. با وجود کاستي‌هاي متعدد، چه عاملي باعث فروش خودروهاي برقي مي‌شود؟ دليل اصلي اين موضوع را مي‌توان دخالت دولت در بازارها ازطريق استفاده از مشوق‌هاي مالياتي و يارانه‌ دانست. براي مثال، دولت نروژ از مشوق‌هاي مالياتي و کاهش تعرفه براي افزايش سهم خودروهاي برقي در بازار استفاده مي‌کند. باتوجه‌به ظرفيت پيمايش و سرعت شارژ، بدون دخالت دولت و مشوق‌هاي پرداختي خودروهاي الکتريکي در جايي قرار مي‌گيرند که يک قرن پيش بودند و وعده‌اي هستند که هنوز تحقق نيافته است. ما را در کانال «آخرين خبر» دنبال کنيد