مقالات خودرو : عمومی : باد جایگزین سوخت!

باد جایگزین سوخت!

برای پاسخ به این سوال باید از فکر کردن به انرژی به عنوان سوختی آسان –چیزی که تولید و مصرف می‌شود- اجتناب کنیم. در عوض به خصوصیات انسان، الگوهای رانندگی، عادات و خیالاتی در مورد باد و آب و هوا فکر کنیم. سپس به چگونگی ادغام این عوامل برای تولید نیرو از باد و چگونگی استفاده آن توسط رانندگان فکر کنیم. اگر کمی به آن فکر کرده باشید به جواب "نه" خواهید رسید و تا حدی نیز درست فکر می‌کنید. جواب کامل در پس متغییرهای بسیاری پنهان شده و اکنون می‌بینید که روزی پاسخ "آری" خواهد شد. موضوع قدرت اتومبیل ها با برق حاصل از باد، کمتر در حیطه تدارکات و تقاضا، و بیشتر در حیطه جامعه شناسی و تحولات فرهنگی در عادات و تفکرات گنجانده می‌شود. تغییر از لیتر بر کیلومتر به کیلووات ساعت بر کیلومتر مسئله ای فراتر از جایگزینی باطری به جای باک خودرو می‌باشد. این مسئله در خصوص تغییر عادت رانندگی، مسافرت و درک ما از کار و حمل و نقل است. اما اگر زمانی این سنت ها تغییر کردند، نیروی باد هنوز در میزان ذخیره ناقص خواهد بود.

اگر مزرعه های بادی کافی و راه های متفاوت برای توزیع نیرو و اگرهای بسیار دیگری وجود داشته باشد، نیروی اولیه را تولید خواهد کرد. با وجود فن آوری های جدید پیش بینی وضع هوا، کماکان باد بی ثبات است. بیش از خصوصیات انسان، باد فصلی، وابسته به طوفان ها، متغییر و قابل تغییر است. اما این مسئله ممکن است که باد می‌تواند قسمتی از منبع متناوب نیرو باشد و روزی جایگزینی برای سوخت های سنتی مانند ذغال سنگ، گاز طبیعی و نیروگاه های برق روغن باشد. به مطالعه این مطلب ادامه دهید تا دریابید که چرا باد نمی‌تواند به ناوگانی از خودروهای ملی نیرو بدهد، اما به عنوان ابزاری کوچک در جعبه ابزار بزرگتر منابع نیرو قرار می‌گیرد تا کشور آمریکا را کشوری سبزتر بسازد.

غیر قابل پیش بینی بودن باد

پروفسور استفان کانورز (Stephen Connors)، کارمند موسسه تکنولوژی ماساچوست (MIT) از قبل از بروز مسئله گرم شدن کره زمین تا به کنون بر روی تعامل انرژی های متفاوت و نسل نیروی الکتریسیته مطالعه می‌کند. وی گفت زمانی که به پتانسیل نیروی باد به عنوان سوختی برای تولید الکتریسیته برای ناوگان خودروهای برقی کشور می‌نگریم، مردم باید بیشتر به زمان نگاه کنند تا به جغرافیا. به طور خلاصه به جای اینکه به محل توزیع الکتریسیته فکر کنیم بهتر است به زمان نیاز الکتریسیته بنگریم. استفان می‌گوید "مهمترین مسئله در مورد خودروهای برقی درخصوص شارژ آنها در یک شب می‌باشد". اکنون اکثر الکتریسیته تولید شده از طریق استفاده از توربین های بخاری است که با سوخت گاز، ذغال سنگ و یا نفت خام  کار می‌کنند. همچنین در کارگاه های شبانه که در ساعات تاریکی مشغول به کار هستند اجازه گردش توربین ها را می‌دهند تا میزان الکتریسیته مازاد بسیاری را -حتی در هنگام ظرفیت کم- تولید می‌کنند، زمانی که مردم کمترین نیاز به آن را دارند. مگر اینکه شما صاحب خودرویی برقی باشید که در شب آن را به پریز متصل کنید و تولید مازاد و همچنین قیمت پایین تر برق در آن زمان به کمک شما بیاید. نیروی باد از این الگو پیروی نمی‌کند و کمتر بر روی ساعت و بیشتر بر روی الگوهای آب و هوایی متکی است، تنها تا حدی قابل پیش بینی است و آن هم بر اساس الگوهای انسانی نمی‌باشد. کانورز می‌گوید "زمانی که انرژی بادی در دسترس باشد الگوی نامناسبی در شارژ خودروهای برقی به وجود خواهد آمد". همچنین وی اذعان دارد بهترین زمان برای تولید انرژی در ماه های زمستانی، زمانی که بادها در قوی ترین حالت هستند، می‌باشد.

در الگوهای بزرگتر فصلی، الگوهای روزانه نیز وجود دارد که در مناطق آب و هوایی کشور متغییر است. این ها مسائلی است که تولید هرچه سریعتر انرژی بادی را در دستور کار قرار می‌دهد. در هنگام ضرورت، باد می‌تواند مکمل نیازهای خودروهای برقی باشد، اما به دلیل الگوهای فصلی و منطقه ای که در تولید انرژی بادی ضرروی هستند، نمی‌تواند تنها منبع نیرو برای این خودروها باشد. "ترکیبات فصلی فعلا قادر به برطرف کردن نیازها نیستند".

نیروی بادی به تنهایی کافی نیست

حرکت دادن ناوگان خودرویی یک کشور به وسیله نیروی بادی فرضیه های بسیاری را ایجاد می‌کند. اولین و مهمترین آنها وجود ناوگانی برقی است. بر اساس منابع دولتی و خصوصی، این کار در نوع خود مسئله ای شاهکار خواهد بود. اما حتی اگر این سناریو که اعتقاد کانورز و همکاران او بر این است تا سال 2050 به طول می‌انجامد نیز انجام شود، ارقام هنوز ترسناک هستند. اعداد کنونی مصرف سوخت بنزین برای مسافرت در کشور آمریکا حدود 1.5 میلیون لیتر در روز است. یک خودروی برقی با تکنولوژی کنونی خود نیازمند 40 کیلووات ساعت برق برای طی مسافتی مشابه با خودرویی با میانگین مصرف سوخت 1 لیتر برای طی مسافت 6.4 کیلومتر می‌باشد. این اعداد تنها تخمین بوده و به مرحله عمل، تاثیرات و عوامل دیگر نمی‌رسند. آنها به تصویر بزرگ نگاه می‌کنند گرچه برای تولید میزان انرژی یکسان با انرژی تولید شده توسط بنزین در مدت زمانی مشابه باید روزانه 16 تریلیون کیلووات ساعت برق تولید شود.

در میزان تخمینی کوچکتر، یک خودرو سالانه 1839 لیتر بنزین مصرف می‌کند و بر اساس همان میزان 40 کیلووات ساعت برای هر 4 لیتر سوخت، سالانه برای طی مسافت 16093 کیلومتر چیزی حدود 20000 کیلووات ساعت انرژی نیاز است. در سال 2006 سازمان حمل و نقل کشور آمریکا تعداد خودروهای سواری را 251 میلیون خودرو تخمین زد. محاسبه اعداد و رقم نهایی بسیار وحشت انگیز است. همچنین در سال 2007 میزان تولید الکتریسیته تولید شده در کشور آمریکا از تمامی منابع چیزی حدود 4 تریلیون مگاوات ساعت بوده است و هر مگاوات ساعت برابر 1000 کیلووات ساعت می‌باشد. در هنگام ضرورت کشور می‌تواند برای رسیدن به اهداف خود به سمت خودروهای برقی تغییر مسیر دهد، اما تنها از طریق انرژی بادی ممکن نیست. در عوض سهم بیشتری از انرژی جدید را برای اتمام این برنامه در اختیار خواهد گرفت.

باد چگونه کمک خواهد کرد؟

درحالی که تحت تاثیر تغییرات فصلی است، باد می‌تواند منبع انرژیی پاک و جدید باشد. توربین های بادی به دو شکل اصلی هستند: عمودی و افقی. نوع افقی شبیه به پروانه های بسیار بزرگ هواپیما است که اغلب در تبلیغات امروزی نشان داده می‌شوند. توربین های عمودی شبیه به مجسمه های مدرن هستند که مشابه گروهی تخم مرغ عظیم در زمین می‌باشد. هردو نمونه از طراحی آیرودینامیکی مشخصی بهره می‌برند تا باد را به عنوان نیروی حرکتی برای چرخاندن توربین ها به دام بیندازند. زمانی که توربین ها می‌چرخند الکتریسیته تولید می‌کنند. الکتریسیته تولید شده به صورت مستقیم برای سیستمی بزرگتر مورد استفاده قرار می‌گیرد و یا ذخیره خواهد شد. یکی از نقاط مثبت باد خطی نبودن پتانسیل تولید شده است. برای مثال در تولید خطی یک دور گردش ژنراتور یک کیلووات ساعت برق تولید می‌کند، درحالی که باد نیروی سه گردش ژنراتور را تولید می‌کند. یعنی مقدار بادی که نیاز است تا ژنراتور را یک دور بچرخاند در حقیقت 3 کیلووات ساعت برق تولید می‌کند. در حالی که باد از این نقطه مثبت خود بهره می‌برد، تعداد مزارع بادی (تعداد توربین ها) در این بازه زمانی تقریبا کوچک می‌باشد.

کانورز همانند دیگر دانشمندان انرژی می‌گوید الکتریسیته تولید شده از انرژی بادی به عنوان بخشی از پکیج بزرگتری از منابع انرژی جدید اعئم از حرارت زمین، آب، خورشیدی و زیستی مورد استفاده قرار می‌گیرد. انرژی اتمی اغلب به عنوان منبع انرژی بدون کربن به این لیست اضافه می‌شود.  این میزان تقریبا به افزایش تعداد خودرهای برقی کمک می‌کند، همانطور که به رشد تکنولوژی پایه متشکل از شبکه های برقی هوشمند کمک کرده تا الکتریسیته مازاد را بر اساس محاسبات زمان واقعی نیازها به قسمت های مورد نیاز انتقال دهد. اما حتی با وجود این مسئله کانورز بر اساس Moses scenario برای داشتن ناوگانی تمام برقی به سال 2050 می‌نگرد. وی می‌گوید Moses scenario دسته ای از شرایط ایده عالی است که در آن قوانین دولتی، نظرات عمومی و سیاسی همگی مطابق با سفری آرام و یکپارچه به سوی سرزمین موعود است. او می‌گوید این مسئله همیشه زخ نمی‌دهد و خودروهای هیبریدی را مثال می‌زند.

اولین خودروی هیبرید تجاری، تویوتا پیریوس در حدود 10 سال قبل به بازار امریکا راه یافت. حالا پس از گذشت یک دهه به عنوان آپشنی در خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حقیقت در هرجایی بیش از 15 تا 20 سال زمان صرف می‌شود تا تمامی ناوگان خودرویی یک کشور جای خود را با ناوگانی جدید تعویض کنند در حالی که از کمبود توانایی تجاری و خودروهای برقی قابل قبول رنج می‌برد، سال 2050 تاریخی ایده عال است اما احتمالا دست نیافتنی است. فعلا به جای خودرو باد بیشتر درخت های را به حرکت درمی‌اورد، اما شاید در آینده ای دور تغییر کند.