خودروهای دوگانه سوز E85 و فلکس (Flex Fuel): راهکاری نوین در مصرف سوخت
در دنیای امروز که نگرانیها درباره منابع سوخت فسیلی و آلودگیهای محیط زیستی روز به روز افزایش مییابد، استفاده از فناوریهای نوین در صنعت خودروسازی برای کاهش مصرف سوختهای فسیلی و افزایش بهرهوری اهمیت فراوانی یافته است. یکی از این فناوریها، خودروهای دوگانه سوز E85 و فلکس (Flex Fuel) هستند که امکان استفاده از سوختهای جایگزین، به ویژه اتانول، را فراهم میکنند. در این مقاله به طور جامع به معرفی، ساختار، مزایا، معایب و نکات فنی مرتبط با خودروهای دوگانه سوز E85 و فلکس خواهیم پرداخت.
معرفی خودروهای دوگانه سوز E85 و فلکس
خودروهای دوگانه سوز را میتوان خودروهایی تعریف کرد که قابلیت استفاده از بیش از یک نوع سوخت را دارند. در این زمینه، دو نوع اصلی وجود دارد:
- خودروهای E85: خودروهایی که میتوانند از سوخت حاوی 85 درصد اتانول و 15 درصد بنزین استفاده کنند.
- خودروهای فلکس (Flex Fuel): خودروهایی که به صورت انعطافپذیر قادر به استفاده از هر نسبت متفاوتی از بنزین و اتانول (معمولاً تا 85 درصد اتانول) هستند.
اتانول (Ethanol) به عنوان یک سوخت زیستی قابل تجدید که از منابعی مانند ذرت، نیشکر، و سایر گیاهان نشاستهای یا قندی استخراج میشود، در کشورهای مختلف جایگزینی محبوب به جای بنزین شده است. خودروسازان بزرگ جهان در دهههای اخیر برای پاسخ به نیاز محیط زیستی و مقررات کاهش انتشار گازهای گلخانهای، به توسعه فناوری خودروهای دوگانه سوز روی آوردند.
تفاوتهای اساسی بین خودروهای E85 و فلکس
اگرچه هر دو نوع خودرو از سوختهای حاوی اتانول بهره میبرند، اما تفاوتهای مهمی در ساختار و عملکرد آنها وجود دارد:
1. محدودیت در نوع سوخت
- خودروهای E85 عموماً برای استفاده انحصاری یا عمده از سوخت حاوی 85 درصد اتانول طراحی شدهاند. استفاده از ترکیبات سوختی دیگر یا نسبتهای متفاوت اتانول میتواند باعث اختلال در عملکرد موتور شود.
- خودروهای فلکس قابلیت استفاده از هر ترکیبی از بنزین و اتانول (از 0 تا 85 درصد اتانول) را دارند؛ یعنی اگر گاه بنزین معمولی و گاه E85 در باک ریخته شود، خودرو به صورت هوشمند تنظیمات مورد نیاز را اعمال میکند.
2. سیستم تشخیص سوخت و تنظیم موتور
خودروهای فلکس دارای حسگرهای ویژهای هستند که میزان ترکیب اتانول در سوخت را تشخیص داده و بر اساس آن، نسبت هوا به سوخت (Air-Fuel Ratio)، زمان جرقه شمعها و فشار سوخت تزریقی را تنظیم میکنند. این تنظیمات موجب بهینهسازی عملکرد موتور و کاهش آلایندههای خروجی میشود.
در مقابل، خودروهای E85 با تنظیمات ثابتتر و مخصوص سوخت E85 ساخته شدهاند و کمتر از حسگرهای تطبیقی بهره میبرند.
ویژگیهای فنی خودروهای دوگانه سوز E85 و فلکس
1. موتور و اجزای مقاوم به اتانول
اتانول خواص شیمیایی متفاوتی نسبت به بنزین دارد که میتواند موجب خوردگی و آسیب به قطعات موتور شود. بنابراین، خودروهای دوگانه سوز به ویژه آنهایی که از E85 استفاده میکنند، باید دارای اجزایی با مقاومت به خوردگی بالا باشند:
- پمپ سوخت، خطوط سوخترسانی و مخزن ساخته شده از مواد ضد خوردگی مانند پلاستیکهای مقاوم یا فلزات ویژه.
- شمعهای قویتر با فاصله و جنس الکترود متفاوت برای جرقه زنی مناسب در ترکیبات سوختی با درصد اتانول بالا.
- انژکتورهای سوخت با طراحی مخصوص که قابلیت تحمل ویسکوزیته متفاوت سوخت را داشته باشند.
2. سیستم مدیریت موتور (ECU)
در خودروهای فلکس، واحد کنترل موتور (ECU) به کمک حسگرهای O2 یا حسگرهای مخصوص اتانول، درصد سوخت اتانول را تشخیص داده و بر اساس آن نقشه احتراق (Timing Map) و نسبت هوا به سوخت را تنظیم میکند. به عنوان مثال، در یک خودروی فلکس، اگر مقدار اتانول افزایش یابد ECU میزان سوخت تزریقی را افزایش داده و جرقه را کمی زودتر میزند تا احتراق بهینه حاصل شود.
3. نسبت تراکم موتور
از نظر مهندسی، اتانول دارای عدد اکتان بالاتر (حدود ۱۰۱) نسبت به بنزین معمولی (حدود 87 تا 95) است، بنابراین موتورهایی که برای سوخت E85 طراحی شدهاند میتوانند از نسبت تراکم (Compression Ratio) بالاتری بهرهمند شوند که منجر به بهبود کارایی و قدرت موتور میگردد. برای مثال، نسبت تراکم در موتورهای E85 ممکن است تا 12:1 یا بالاتر باشد، در حالی که در موتورهای بنزینی معمولی حدود 9:1 تا 10:1 است.
مزایای خودروهای دوگانه سوز E85 و فلکس
1. کاهش آلودگیهای محیط زیستی
اتانول یک سوخت زیستی تجدیدپذیر است که هنگام احتراق آلایندههای کمتری از قبیل کربن مونوکسید (CO)، هیدروکربنهای نسوخته (HC) و گازهای گلخانهای مانند CO2 تولید میکند. همچنین، چون اتانول از گیاهان تولید میشود، کربن دیاکسید آزاد شده در هنگام احتراق آن تا حدی توسط چرخه رشد این گیاهان جذب میشود.
2. کاهش وابستگی به نفت خام
استفاده از E85 و خودروهای فلکس باعث کاهش مصرف بنزین و در نتیجه کاهش وابستگی به منابع نفت خام میشود. این مهم در کشورهایی که واردکننده نفت هستند یا تمایل به توسعه سوختهای زیستی دارند، از اهمیت استراتژیک برخوردار است.
3. عملکرد بهتر موتور و افزایش عمر قطعات
عدد اکتان بالای اتانول امکان طراحی موتورهایی با راندمان بالاتر، قدرت بیشتر و عمر بیشتر را فراهم میکند. همچنین خاصیت خنککنندگی اتانول در محفظه احتراق میتواند از ضربه موتور (Knocking) جلوگیری کند.
معایب و چالشهای موجود
1. مصرف سوخت بالاتر
به دلیل پایینتر بودن انرژی حجمی اتانول نسبت به بنزین (حدود 30 درصد کمتر انرژی در هر واحد حجم)، خودروهایی که فقط از E85 استفاده میکنند معمولا مصرف سوخت بالاتری دارند. به عنوان مثال، اگر یک خودرو بنزینی ۸ لیتر در ۱۰۰ کیلومتر مصرف داشته باشد، همان خودرو با سوخت E85 ممکن است بین ۱۰ تا ۱۱ لیتر در ۱۰۰ کیلومتر مصرف داشته باشد.
2. قیمت سوخت و دسترسی
در بسیاری از مناطق جهان، تجهیزات و زیرساخت توزیع سوخت E85 محدود است و قیمت آن میتواند نوسان داشته باشد. این موضوع میتواند مصرفکنندگان را به استفاده کمتر از این نوع سوخت ترغیب کند.
3. محدودیت در دمای پایین
اتانول به دلیل نقطه انجماد بالاتر نسبت به بنزین در دماهای پایینتر ممکن است باعث مشکلات استارت شوند. در خودروهای فلکس متخصصان با طراحی سیستمهای پیش گرمکن یا ترکیب سوخت مناسب این مشکل را تا حدی رفع کردهاند.
کاربردها و نمونههای خودروهای دوگانه سوز
1. خودروهای سواری
برندهای بزرگی مانند فورد، تویوتا، شورلت و فولکسواگن مدلهای فلکس را در بازارهایی مثل آمریکا، برزیل و اروپا عرضه کردهاند. به عنوان مثال، مدل Ford F-150 Flex Fuel یکی از پرفروشترین خودروهای دوگانه سوز در آمریکا به شمار میرود.
2. خودروهای سنگین و ناوگان حمل و نقل
در بسیاری از کشورهای در حال توسعه، خودروهای دوگانه سوز در ناوگان تاکسیها و اتوبوسها استفاده میشود تا هزینهها کاهش و آلایندگی کم شود.
3. صنایع کشاورزی و ماشینآلات
ماشینآلات کشاورزی و دستگاههای صنعتی نیز از سوختهای اتانول سازگار بهره میبرند و در برخی مناطق چندمنظوره ساخته میشوند.
نتیجهگیری
خودروهای دوگانه سوز E85 و فلکس (Flex Fuel) نمایانگر جهشی مهم در صنعت خودروسازی به سوی استفاده از سوختهای پاکتر و تجدیدپذیر هستند. با وجود چالشهایی مانند مصرف سوخت بالاتر و مشکلات زیرساختی، این خودروها با مزایایی چون کاهش آلایندهها، استقلال بیشتر در تامین سوخت و بهبود عملکرد موتور، آیندهای روشن در حرکت به سوی حمل و نقل پایدار نشان میدهند. پیشرفتهای تکنولوژیکی بیشتر، گسترش زیرساختهای سوختهای زیستی و مشوقهای دولتی میتواند به افزایش سهم این خودروها در بازار جهانی کمک کند.