سيارة

يفتح استخدام الهيدروجين كوقود لمحرك السيارة مجالاً واسعاً حيث يتميز بقابلية عالية للاشتعال وفي نفس الوقت له رقم أوكتان عال ؛ إلا أن تخزين الهيدروجين يعتبر من المشاكل التي تحتاج الاهتمام والحل. وتخزين الهيدروجين في الحالة السائلة ضرورية من وجهة توسيع مسافة مداه، إلا أنه لا يحتمل توقف السيارة وعدم استعمالها لمدة طويلة، إذ أن فقد حرارة تبريد السائل أثناء التوقف الطويل وعدم استعمال السيارة يؤدي إلى رفع الضغط في خزان الهيدروجين.

تعرض في الأسواق كميات كبيرة من الديزل الحيوي. إلا أنه يكون مخلوطاً بأنواع وقود أخرى. ورغم أن التكنولوجيا الجديدة لضخ الوقود داخل المحرك بضغط عال وتوفر معدات أنظمة الضغط قد تسمح بتشغيل السيارة بوقود 100% ديزل حيوي، إلا أن المُصنع يصر على أن تكون نسبته في حدود بين 10% و20%، حيث تظهر أحياناً صعوبات لطلمبة ضخ الديزل. ويمكن أن يُضبط تخفيف الديزل أتوماتيكياً. كما توجد مرشحات مناسبة لاستعمال الديزل الحيوي.

في تلك الأنواع من الموتورات غالباً ما تستخدم إضافات من كحول الإيثانول. وعلى الأخص تلك الأنظمة ذات الحقن المتعدد يمكن تشغيلها بمخلوط يحتوي على 20% إيثانول (E20)، كما توجد سيارات يمكنها استخدام أنواع متعددة من الوقود الكحولي والبنزين، وتعمل عادة بمخلوط من الإيثانول بنسبة 85% و15% بنزين سوبر ويسمى المخلوط E85، كما يمكنها العمل أيضاً بالبنزين فقط. وتوجد محركات ترتفع كفاءتها بنسبة 20% عندما تستخدم الوقود الكحولي E85 بدلاً من البنزين. وتعمل بعض مصانع السيارات حالياً على تطوير أجهزة للتحكم يكون في وسعها تشغيل المحرك بخلط الكحول عند تركيبها للمحركات المعتادة.

يستعمل الغاز الطبيعي كوقود للسيارات ويسهل استعماله فيها عن استخدام الهيدروجين، وهو مستحب لرخص ثمنه وقلة ما يبعثه من غازات في المدن. وتقترب صلاحيته لتشغيل المحركات التي تعمل بالديزل، أما استخدامه لمحركات البنزين فلا يزال يحتاج إلى بعض الوقت لمواءمة تلك المحركات للغاز، وهو يعد باستهلاك أقل للوقود. ويُكتسب الغاز الطبيعي بطريق حفر الآبار كما يُستخرج البترول ويعتبر من الوقود الأحفوري. وينتج عن احتراقه نحو 25% أقل من ثاني أكسيد الكربون وتقل أيضاً الغازات الضارة. وهو يُعتبر وقودا مرحلياً إلى حين تعميم استخدام الهيدروجين والغاز الحيوي.

وقد استطاعت كوريا الجنوبية تشغيل 77% من حافلات العاصمة سول بالغاز الطبيعي المضغوط بدلاً عن استخدام الديزل حتى أوائل عام 2009، كما تبغي إتمام التحول الكامل بنسبة 100% في عام 2010.

يُعرف الغاز المسال أنه غاز يصبح سائلاً تحت ضغط خفيف. وهي مركبات كيميائية ذات سلسلة مفتوحة مثل البروبان والبوتان أو مركبات الإيثر مثل الديميثيل إيثر (DME). ويمكن استخدام الغاز المسال في العربات التي تعمل بالبنزين، ويسهل تركيب الأجهزة الإضافية لكي تعمل العربة بالغاز السائل بدلاً عن البنزين. ويُسهل الضغط الخفيف الذي تحتاجه تصميم وتشكيل خزان الوقود، فيمكن أن يكون بشكل أسطواني ذي ارتفاع قليل بحيث يمكن تثبيته في مكان العجلة الاحتياطية فتحتفظ العربة بخزان البنزين في نفس الوقت. وبالمقارنة بالعربات التي تعمل بالميثان ومشتقاته مثل الديميثيل إيثر DME، فنسبة إخراج الغاز المسال لثاني أكسيد الكربون تقل بنسبة 10 - 15% عما تنتجه العربات التي تعتمد على البنزين. ويُستخرج الميثان مباشرة من الغاز الحيوي أو غاز الخشب. بينما تستخرج البوتان والبروبان من تكرير البترول كنواتج جانبية لعملية إنتاج البنزين. وعلى ذلك فيعتبر الغاز المسال أيضاً من مصادر الطاقة المحدودة، إلا أن إنتاجه لا يحتاج إلى النفط. ويمكن القول بأن الغاز المسال هو أحد المنتجات الإضافية التي تُستخلص أثناء إنتاج البنزين وزيت الديزل.

محطة شحن سيارة كهربائية

2007 Tesla Roadsterسيارة كهربائية.

صنعت أول سيارة تعمل بالكهرباء عام 1832م وسبقت سيارات الاحتراق الداخلي بنحو سبعين عاماً. وكانت تعتبر السيارة الكهربائية متفوقة على سيارة الاحتراق الداخلي من جهة انخفاض صوت محركها. ثم عمل ما تبع ذلك في تطور للسيارتين على تفوق سيارة الاحتراق الداخلي لسببين. أولهما: التفوق في قطع المسافات الطويلة، وثانياً: انخفاض وزن كمية الوقود مثل البنزين أو الديزل عن وزن بطارية ثقيلة لقطع مسافة معقولة. وكان على تطوير السيارة الكهربائية الانتظار حتى يومنا هذا للحاق بالسيارة التي تعمل بالبنزين.

وبعض السيارات الاختبارية التي صنعت بعد عام 2000م استطاعت السير بسرعات تبلغ 210 كيلومتر في الساعة، وأخرى تستطيع السير مسافة 400 كيلومتر. ولكنها تجريبية ولا تصلح للاستعمال الشخصي العادي نظراً لارتفاع ثمنها وثقل بطاريتها. كما أن إعادة شحن مركم تلك السيارة يستغرق 8 ساعات، وهذا وقت طويل.

وبدأت بعض شركات السيارات العالمية في إنتاج السيارة الكهربائية بعد عام 2005م وعرضها للبيع، إلا أن بطاريتها لا زالت مرتفعة السعر. ويمكن تصور ذلك أن بطارية السيارة الكهربائية من نوع بطارية الليثيوم - أيون تعادل نحو 6000 بطارية من النوع الذي نستخدمه في المحمول. وتشجع كثير من الحكومات في الولايات المتحدة الأمريكية واليابان وألمانيا وفرنسا الشركات الصناعية والجامعات على تطوير مراكم السيارة الكهربائية، وتدعم الحكومات شركات السيارات بمليارات الدولارات لتشجيعها على تكثيف الجهود على هذا السبيل، وتخصص أوروبا ملايين اليورو لإجراء الأبحاث في الجامعات لتطوير تقنية البطاريات الجديدة.

• تدعم الولايات المتحدة الأمريكية شركات صناعة السيارات بنحو 2 مليار دولار لتحسين مراكم السيارات.
• تدعم حكومة ألمانيا شركات السيارات الألمانية بنحو 5 مليارات يورو لتحسين مراكم السيارات، وإنتاج سيارات أكثر ملاءمة للبيئة وخفض كمية العوادم الضارة. وكان غرض برنامج التطوير الموضوع عام 2009 أن تتطور صناعة السيارات الكهربائية في ألمانيا، وأن يكون في ألمانيا نحو مليون سيارة من هذا النوع حتى عام 2020.
• والصين لها مشروع كبير في هذا المضمار. فالصين وقد فاتها صناعة السيارات المعتادة لمدة تبلغ نحو قرن من الزمان بالنسبة للعالم الغربي واليابان، إلا أنها تعمل الآن على اختصار هذا الوقت والدخول مباشرة في مجال إنتاج البطاريات الكهربائية التي يمكن إعادة شحنها، وقد حازت على التفوق في ذلك في مجال مراكم المحمول.

شرعت الصين ابتداء من عام2010 في إنتاج السيارة الكهربائية بالاشتراك مع إحدى شركات السيارات الأمريكية وعرضها في السوق. وتعمل الصين على الأخذ بالتكنولوجيا المتطورة وتطويعها للاستخدام داخلها. وتتميز الصين بانخفاض أجور اليد العاملة، وقدرتها على المنافسة في السوق العالمي كبيرة. يضاف إلى ذلك السوق الداخلي الجبار، وكثير من الصينيين يطمع في الحصول على سيارة حيث يرتفع المستوى المعيشي في الصين ارتفاعاً سنوياً كبيراً. وتحاول الصين أن تكون رائدة في مجال السيارة الكهربائية لبيعها في الداخل أيضاً من أجل خفض استهلاك منتجات النفط وتخفيض اعتمادها على استيراد النفط من الخارج، وكذلك تخفيض وطأة التطور الصناعي السريع على ما يسببه من تأثيرات ضارة على البيئة.

Henney Kilowatt سيارة كهربائية حديثة ذات نظام تحكم بالترانزيستور.

• في عام 2010 بدأت السلطات في ألمانيا تجهيز برنامجاً لاختبار السيارات الكهربائية، حيث بدأت عدة مصالح حكومية وبعض الشركات الكبيرة استيراد سيارات من هذا النوع. ومن المشكلات العالقة مشكلة تأمين المستخدم للسيارة من الجهد الكهربائي العالي اللازم لتسيير السيارة، حيث تحتاج إلى جهد كهربائي يبلغ نحو 650 فولت. كذلك لا بد من اختبار البطارية الثقيلة التي تبلغ نحو 120 كيلوجرام للسيارة الصغيرة في حالة حوادث الاصطدام، وأن لا تكون سبباً لاشتعال السيارة.
• ومن جهة أخرى، فإن إعادة شحن السيارة بالكهرباء المولدة بالفحم والبترول لن توفر على البيئة تراكم ثاني أكسيد الكربون في الجو، وذلك يأن إنتاج 20 كيلوواط ساعي من الكهرباء في محطة توليد كهرباء تنتج 120 جرام من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلومتر تسيره السيارة. لذلك فمن مصلحة البيئة أن يكون إنتاج الكهرباء بطريقة خالية من تولد ثاني أكسيد الكربون. أي بالطاقة المستدامة وبالطاقة النووي.