عیار پاکی

تولید توان و نیروی لازم برای حرکت دادن بار و مسافر مهم‌ترین چالش طراحان و مخترعان وسایل نقلیه بود. استفاده از نیروی انسانی و حیوانی قدمتی چند هزارساله دارد و انسان همواره به دنبال کشف و اختراع نیروی جایگزین غیرزنده‌ای بود که بتواند با هزینه کمتر و سرعت بیشتر بار و مسافر را در مسافت‌های طولانی جابه‌جا کند. کندی حمل‌ونقل، مهم‌ترین عامل رشد پایین اقتصادی در هزاران سال بود و اختراع ماشین بخار در قرن 17 توانست تا حدی مشکل را حل و رشد اقتصادی در دنیا را متحول کند. اما عملاً تا اواخر قرن 19 و با اختراع خودروهای برقی و احتراقی، وسیله نقلیه با نیروی غیرحیوانی-انسانی تنها محدود به انواع قطار و تردد در مسیر مشخص می‌شد و انواع خودرو سبک‌تر و با قابلیت تردد منعطف تنها در حد نمونه‌سازی معرفی شدند. در اواخر قرن 19 با فاصله اندکی اولین خودرو برقی و سپس اولین خودرو احتراقی به بازار معرفی شدند. رقابت بین خودروهای برقی و احتراقی (عمدتاً بنزینی) نهایتاً با پیشرفت بهتر سیستم‌های تولید و انتقال قدرت احتراقی و رشد کند توسعه باتری، منجر به حذف خودروهای برقی شد. استفاده مشترک از موتور الکتریکی و موتور احتراقی هم برای رفع نقیصه گیربکس و باتری در دهه 20 رونق اندکی یافت ولی خیلی زود متوقف شد. بعدها در دهه 50 با تصویب اولین قانون آلودگی تلاش‌ها برای بهبود سطح آلایندگی خودروها، توجه را به خودروهای برقی مجدد معطوف کرد. هرچند عملاً توسعه فناوری‌های مربوطه تا اواخر هزاره گذشته منجر به تولید محصولاتی که به صورت جدی به بازار وارد شوند، نشد و عملاً انواع فناوری الکتریکی در خودرو سواری در 15 سال اخیر تجاری شد. البته استفاده از محرک برقی در اتوبوس‌های بزرگ شهری هرگز متوقف نشد و با کمک سامانه انتقال برق به صورت پانتوگراف در بسیاری از شهرهای بزرگ دنیا، ناوگان‌های بزرگ برقی ایجاد شد. محدودیت‌های ترددی ناشی از سامانه‌های انتقال برق و تاثیرات بصری آن در شهرها البته همواره محل انتقاد بود و تلاش مضاعفی برای تولید انواع اتوبوس برقی باتری‌دار در تمامی این سال‌ها در جریان بود. امروزه تمرکز زیادی در توسعه فناوری‌های محرک برقی وجود دارد و انواع خودرو برقی در سطوح مختلف استفاده از نیروی الکتریسیته به صورت ترکیبی یا اصطلاحاً هیبریدی تا تمام برقی در حال معرفی به بازار است. در کشور ما هم در سال‌های اخیر واردات انواع خودرو هیبرید و تاثیرات مستقیم آنها در صرفه‌جویی سوخت و تاثیرات احتمالی در کاهش آلودگی هوا توجهات عمومی را به این خودروها جلب کرده است. عدم آشنایی درست با این فناوری‌ها حتی در سطوح مدیریتی کلان و تصمیم‌گیر کشور سبب بروز اختلاف سلیقه و انتقادات زیادی خصوصاً به سیاست تعرفه‌ای کشور شده است. آشنایی با اصول اولیه این فناوری و تاثیرات تقریبی آن بر مصرف سوخت و آلودگی می‌تواند به ایجاد یک فهم مشترک در قانونگذار و مصرف‌کننده کمک شایانی کند. هیبرید در واژه به معنی ترکیبی و در اصطلاح به معنی استفاده از دو نیروی محرک در خودرو است هرچند اختصاصاً به استفاده همزمان از نیروی تولیدی سوخت فسیلی و انرژی الکتریکی اشاره دارد و سایر انواع دوگانه‌سوزها را هیبرید نمی‌نامند. فناوری هیبرید که در ابتدا با هدف غلبه بر ظرفیت و عمر بسیار پایین باتری در خودرو الکتریکی و ناکارآمدی سیستم انتقال نیروی خودرو احتراقی اختراع شد، برای مدیریت مصرف سوخت و کنترل آلایندگی خودرو احتراقی به شدت مورد توجه قرار گرفت. در موتورهای احتراقی میزان مصرف سوخت و آلایندگی به توان مصرفی و نوسانات دور موتور بسیار مرتبط است. تغییرات ناگهانی دور موتور مانند توقف و حرکت در ترافیک‌های شهری سبب افزایش شدید مصرف سوخت و آلایندگی می‌شود در عین حال، توقف طولانی در ترافیک شهری، در حالی که موتور خودرو روشن است، آلایندگی محلی زیادی تولید کرده و مصرف سوخت را هم افزایش می‌دهد. در عین حال، بازیابی انرژی جنبشی خودرو در زمان کاهش سرعت و ترمزگیری در خودرو معمولی میسر نیست که سبب هدررفت میزان زیادی انرژی مفید می‌شود. اساس فناوری هیبرید بر کاهش بار و توان تولیدی موتور احتراقی استوار است و در عین حال، بخشی از انرژی جنبشی ترمزگیری را بازیابی می‌کند که با ذخیره‌سازی در باتری‌های خودرو، امکان استفاده مجدد آن را میسر می‌کند. در عین حال، در این خودروها می‌توان تردد در مسیر بسیار کوتاه مانند ترافیک شهری را به نیروی برق منتقل کرد و با خاموش کردن موتور احتراقی، در مصرف سوخت و تولید آلایندگی صرفه‌جویی کرد. هرچند در نمونه‌های مدرن‌تر، امکان تردد با نیروی محرکه برقی در سرعت‌های بالا هم وجود دارد. خودروهای هیبرید به دو مدل کلی سری و موازی تقسیم می‌شوند. در نوع سری، موتورهای الکتریکی وظیفه تامین نیروی لازم برای حرکت خودرو را بر عهده دارند و موتور احتراقی با اتصال به یک ژنراتور برق مورد نیاز را تامین می‌کند. در این حالت، موتور احتراقی معمولاً در یک یا چند دور ثابت بهینه که بهینه مصرف سوخت و آلایندگی است با توجه به توان مورد نیاز خودرو و وضعیت ذخیره انرژی در باتری کار می‌کند. استفاده از هیبرید سری در انواع قطار و اتوبوس‌ها بسیار معمول است هرچند انواعی از خودرو سواری هم از این فناوری استفاده می‌کند.

در صورتی که موتورهای الکتریکی و احتراقی هردو وظیفه تامین نیروی محرکه را بر عهده داشته باشند، هیبرید موازی نامیده می‌شود. در هیبرید موازی، موتورهای احتراقی و الکتریکی به تنهایی یا مشترکاً نیرو را تامین می‌کنند. این مدل در انواع خودرو سواری بسیار محبوب هستند.  دسته‌بندی دیگری که امروزه بسیار مصطلح است، هیبرید معمولی و هیبرید پلاگین است. این دو فناوری عمدتاً در حجم باتری با یکدیگر متفاوت هستند به گونه‌ای که برد تمام برقی خودرو هیبرید عادی یک تا دو کیلومتر و در نوع پلاگین در حد 30 تا 50 کیلومتر است. انواع پلاگ‌ها به قابلیت شارژ باتری‌ها از شبکه برق مجهز هستند که عملاً خودرو را به یک خودرو تمام‌برقی در مصارف شهری تبدیل می‌کند. استفاده از حجم بالاتر باتری در این خودروها، سبب افزایش قابل توجه قیمت باتری در آنها می‌شود در عین حال، استفاده از برخی فناوری‌ها در سیستم فرمان و ترمز در آنها گریزناپذیر است. مشهودترین تفاوت خودرو هیبرید معمولی و پلاگین در میزان مصرف سوخت آنهاست. استفاده از باتری بزرگ‌تر و تردد در مد تمام‌برقی سبب می‌شود میزان مصرف انرژی فسیلی در این خودروها بسیار کاهش یابد و عملاً در استفاده‌های شهری، آلایندگی کاهش قابل توجهی داشته باشد. از این‌رو برای قانونگذاران در بسیاری از نقاط دنیا، میزان معافیت‌ها و تشویق‌های مالیاتی برای این دو نوع متفاوت است. 

دقت به این موضوع ضروری است که در خصوص میزان آلایندگی، طراح وسیله نقلیه نهایتاً خود را ملزم به رعایت سطح مجاز آلایندگی می‌داند و در صورت استفاده از نیروی محرکه برق و فناوری هیبرید، طراح خودرو ممکن است نسبت به استفاده از فناوری ساده‌تر در موتور احتراق داخلی اقدام کند. به عبارت ساده‌تر، نوع سیستم‌های کنترل و کاهش آلایندگی (مانند مبدل کاتالیستی) در نوع معمولی و هیبریدی یک خودرو خاص، ممکن است یکسان نباشد و برای جبران هزینه‌های قطعات هیبرید، طراح از سامانه‌های ارزان‌تر استفاده کند. در این شرایط برخلاف تصور عامه، میزان خالص آلایندگی وسیله نقلیه، در دو حالت هیبریدی و بنزینی ممکن است یکسان بوده و خودرو هیبریدی مذکور آلایندگی کمتری نداشته باشد. هرچند در صورت یکسان بودن سیستم کنترل و کاهش آلایندگی، احتمالاً مدل هیبرید کم‌آلاینده‌تر خواهد بود. از این‌رو تصور اینکه خودرو هیبریدی حتماً آلایندگی کمتری از یک خودرو احتراقی معمولی تولید می‌کند، تصور درستی نیست و برای مقایسه باید به میزان نتایج تست آنها توجه کرد. در عین حال، خودرو هیبرید هم به صورت مطلق به معنی خودرو کم‌مصرف کم‌آلاینده نیست، مثلاً یک خودرو معمولی یورو 6 با مصرف چهار لیتر در صد کیلومتر از یک خودرو هیبریدی که سطح آلایندگی یورو 2 و مصرفی برابر با شش لیتر دارد هم کم‌آلاینده‌تر است و هم کم‌مصرف‌تر. از این‌رو قانونگذار در ارائه تخفیفات تعرفه‌ای و مالیاتی، باید به خالص آلایندگی و مصرف سوخت توجه کند تا نوع فناوری مورد استفاده. به صورت خلاصه، استفاده از فناوری هیبریدی عمدتاً با هدف کاهش مصرف سوخت توسعه می‌یابد و هدف‌گذاری کاهش میزان آلایندگی فراتر از نرم استاندارد معمولاً از سوی طراح دنبال نمی‌شود. در عین حال، ارتقای سطح آلایندگی یک خودرو با استفاده از فناوری هیبریدی میسر است که در صورت از کار افتادن این سیستم یا کاهش سطح ذخیره‌سازی باتری‌ها، می‌تواند منجر به انحراف از سطح آلایندگی اولیه و البته مصرف سوخت خودرو شود. از این‌رو، تعمیر و نگهداری خودروی هیبریدی و بازدید دوره‌ای کیفیت و وضعیت باتری‌های آنها بسیار حائز اهمیت است و اهمال در تعمیرات و نگهداری به موقع آنها، می‌تواند علاوه بر افزایش مصرف سوخت، میزان آلایندگی را تغییر دهد. این بازدید خصوصاً در صورت بروز حوادث مانند تصادفات سنگین باید جدی گرفته شود تا از صحت عملکرد این خودروها مطمئن بود.