پاورپوینت سوخت های جایگزین

سوختهای جایگزین

فـهـرسـت
8-هیدروژن
9-بیو دیزل
10-ذغال سنگ مایع
11-هوا
12-نتیجه گیری
13-منابع
1-مقدمه
2-دلایل پرداختن به موضوع سوختهای جایگزین
3- انواع سوختهای جایگزین
4- الکلها
5-گازهای طبیعی
6- برق
7-خودروهای هیبریدی

مقدمه
سایت انرژی پاک برای محیط زیست پاک : سوخت جایگزین سوختی است که بصورت رایج در نیامده است اما سلامتی و ایمنی بشر از مزایای آن می باشد

فدراسیون صنعت سیمان استرالیا: سوخت جایگزین ماده ای با ارزش حرارتی برای فرایند احتراق است که از مواد دورریز یا محصولات جانبی صنایع دیگر بدست آمده و جایگزین منابع طبیعی چون زغال سنگ یا گاز می شوند.

سایت خودروهای گازسوز:
   سوختی که بجای سوختهای رایج خودرو (مثل بنزین یا دیزل) مورد استفاده قرار گیرد، غیر نفتی باشد و مزایای زیست محیطی و تامین انرژی را داشته باشد، سوخت جایگزین خوانده می شود.

دلایل پرداختن به موضوع سوختهای جایگزین:
کاهش ذخائر فسیلی
افزایش قیمت محصولات نفتی
مشکلات زیست محیطی

بحران ذخائر فسیلی
1 گالن (78/3 لیتر) بنزین = 98 تن مواد گیاهی
40 acre (18/16 هکتار) مزرعه = 20 مایل (18/32 کیلومتر) حرکت
مقدار مصرف روزانه سوخت فسیلی مردم دنیا با کل گیاهانی که در زمین و دریا در طول یک سال می روید، برابر است.

1- الکلها 1-1- اتانول
1-2- متانول
2- گازهای طبیعی
2-1- CNG
2-2- LNG
2-3- LPG
3- برق
4- خودروهای هیبریدی
5- هیدروژن
6- بیودیزل
7- ذغال سنگ مایع
8- هوا
انواع سوختهای جایگزین

الکلها

اتانول
1- نام دیگر : الکل دانه ای

2- قابل تهیه از :
– دانه ذرت، گندم، جو و …
– بیو مس : پس ماندهای کشاورزی مثل پوشال برنج، مواد گیاهی بجا مانده از برداشت محصول و زباله های دارای سلولز مثل روزنامه

متانول
1- نام دیگر : الکل چوب

2- قابل تهیه از :
– بیو مس : چوب ، ذغال
– گاز طبیعی : امروزه اغلب از گاز طبیعی بدست می آید چون ارزان تر است

3- بسیار خطرناک و سمی است

وسایل نقلیه الکلی
1- خودروهای مسابقات اتومبیلرانی (از جمله ایندیاناپولیس 500)
– به دلیل منفرد بودن ماده شیمیایی متانول
– ایمنی بیشتر نسبت به بنزین به دلیل ایجاد حرارت کمتر

2- خودروهای انعطاف پذیر FFVs
– اغلب با مخلوط الکل و بنزین کار می کنند
– مخلوط الکل و بنزین موجب استارت بهتر موتور در هوای سرد می شود
– افزودن بنزین شعله آن را قابل رویت می نماید
– الکل بکار رفته در این خودروها با علامت E85(85درصد اتانول با 15 درصد بنزین) یا M85 (یعنی 85درصد متانول با 15درصد بنزین) نشان داده می شود.
– برای تعامل با خاصیت خورندگی الکل طراحی شده اند.
Honda civic
Ford

مزایا :
1- قابل احیاء
2- آلایندگی به مراتب کمتر از بنزین و گازوئیل
3- موجب رشد اقتصادی و اشتغال زایی (در کشاورزی و جنگلداری)
4-عدد اکتان بالاتر از بنزین

معایب :
1- غیر قابل رویت بودن شعله آن در روز (آتش سوزی ناشی از آن گاهی با تاخیر تشخیص داده می شود)
2- نسبت به بنزین انرژی کمتری دارد (مسافت کمتری را می توان با یک گالن از آن طی کرد)
3- گران تر از بنزین
4- سنگین و حجیم بودن مخزن سوخت نسبت به بنزین
5- دارای اثر خورندگی و سمی بودن بخارات سوخت
6- (اتانول) سبب افزایش قیمت مواد غذایی
٭ ویژگی های اتانول بسیار شبیه متانول است، اما در مقایسه با آن دارای عدد اکتان کمتر بوده و بخارات غیرسمی دارد.

گازهای طبیعی

– تحت فشار کم : برای پخت و پز و گرم کردن خانه بکار می رود و از طریق لوله کشی گاز در دسترس قرار می گیرد.
– تحت فشار (CNG) : در سیلندرهای گاز فشار بالا محبوس شده و برای حرکت خودرو بکار می رود. از ایستگاههای ویژه CNG قابل دسترس است.
– گاز طبیعی مایع (LNG) : با سرد کردن گاز طبیعی تا 260- درجه فارنهایت بدست می آید.
3- به طور کلی گاز طبیعی در سه حالت استفاده می شود :

CNG
1- 88% آن متان و باقیمانده آن گازهای متفرقه مانند بوتان، پروپان، اتان و بخار آب می باشد.
2- از همان گازی بدست می آید که در مصارف خانگی بکار می رود.
3- مانند نفت از منابع زیرزمینی بدست می آید

مزایا :
1- ساختار تک کربنی متان (CH4) باعث احتراق کامل آن می شود.
2- آلایندگی بسیار کمتری نسبت به بنزین دارد.
3- ارزان تر از بنزین است.
4- کاهش خطرات ناشی از انفجار یا آتش سوزی در مقایسه با بنزین به دلیل چگالی کمتر و دمای اشتعال بالاتر
معایب :
1- موتورهای گازسوز قدرت کمتری نسبت به موتورهای بنزینی دارند.
2- سنگین و حجیم بودن مخازن سوخت
3- هزینه بالای جایگاه سوخت گیری و تجهیزات گازسوز کردن خودرو

LNG
1- 95 تا 99 درصد آن متان است.
2- با سرد کردن گاز طبیعی تا 260- درجه فارنهایت و افزایش تراکم مولکولی و میعان آن بدست می آید که بسیار چگال تر از گاز طبیعی یا CNG است.
3- از آنجا که میعان بیشتر بخارآب، بوتان، پوپان و گازهای دیگر را از بین می برد ، گاز بدست آمده درصد بالایی از متان را داراست.
4- برای وسایل نقلیه سنگین مناسب است.

مزایا :
1- موتورهای با سوخت LNG در مقایسه با CNG قدرت بیشتری دارد.
2- به دلیل درصد بالاتر متان، آلایندگی کمتری نسبت به CNG دارد.
3- در مقایسه با متانول، گازوئیل و بنزین ارزان تر است.
4- هزینه ساخت جایگاه سوخترسانی آن در مقایسه با گازوئیل و بنزین بیشتر ولی در مقایسه با CNG کمتر و سریع تر است.

معایب :
1- موتورهای گازسوز قدرت کمتری نسبت به موتورهای بنزینی دارند.
2- سنگین و حجیم بودن مخازن سوخت
3- هزینه بالای جایگاه سوخت گیری و تجهیزات گازسوز کردن خودرو

LPG
نام دیگر : پروپان

– مخلوطی است از گاز پروپان و دیگر انواع گازهای هیدروکربنی که از تصفیه گاز طبیعی یا پالایش نفت خام بدست می آید.

– در دمای هوای اتاق معمولی وجود دارد و بر اثر تراکم به مایع تبدیل می شود.

– در خانه هایی که لوله کشی گاز ندارد، استفاده می شود.

مزایا :
1- عدد اکتان آن بالاست در نتیجه راندمان حرارتی بالاست.
2- مصرف انرژی لازم برای استخراج و تهیه محصول (از چاه تا چرخ) نسبت به بنزین کمتر است.
3- آلایندگی (بجز اکسیدهای نیتروژن) بسیار کم (نسبت به بنزین)
معایب :
1- مخزن سوخت نسبت به بنزین حجیم تر و سنگین تر
2- افت توان در حالت دوگانه سوز
3- هزینه بالای جایگاههای سوختگیری و تجهیزات گازسوز کردن خودروها

برق

در سال 1900 خودروهای برقی بیشتر از بنزینی بوده اند. بنزین گران بوده و استارت خودروهای بنزینی با هندل زدن صورت می گرفت و دود و سر و صدای زیادی هم تولید می نمود.

خودروهای برقی (EV) یک موتور برقی دارند که از باتری تغذیه می شود.
منبع تغذیه گاهی 12 یا 24 باتری برای تامین سوخت خودرو نیاز است.
معمولا برای شارژ شدن در شب به برق متصل می شوند. برخی از آنها را می توان به پریز برق معمولی وصل کرد و برخی هم باید به واحدهای شارژ ویژه متصل شوند.
باتری EV ها یا مشابه باتری خودروهای معمولی بنزینی (اسید-سرب) یا مشابه باتریهای نیکل کادمیوم (باتری دوربینهای فیلم برداری) با ابعاد بزرگتر است.
بیشتر EV ها می توانند حداکثر 100 مایل را بدون نیاز به شارژ مجدد طی کنند.

خودروهای انرژی خورشیدی:
انرژی بدست آمده از سلولهای فوتوولتائیک به قدری کم است که برای حرکت دادن یک خودروی کامل کافی نیست.
خودروهای خورشیدی بسیار سبک هستند و استحکام کافی را برای قرار گرفتن در ترافیک ندارد.
این خودرو راحتی کافی را ندارد. (در سوار شدن و نشستن و دور زدن)
انرژی پاک و رایگان است.

خودروهای هیبریدی

– هیبرید به معنای چیزی است که از دو شیء مختلف تشکیل شده باشد. معمولا در مورد گیاهان و حیوانات بکار می رود. این واژه درخودروها معمولا به انواعی اطلاق می شود که دارای موتور بنزینی یا دیزلی و سیستم کمکی برقی در حین افزایش یا کاهش سرعت می باشند.

چند نمونه :
الف) هوندا اینسایت
توان اولیه آن از بنزین بدست می آید اما برای افزایش سرعت یا بالا رفتن از تپه ها از موتور برقی خود استفاده می کند. موتور برقی برای شارژ شدن نیازی به منبع تغذیه خارجی ندارد. باتریهای آن با ترمزگرفتن شارژ می شود. این یعنی انرژی حاصل ازحرکت رو به جلو در حین ترمز گرفته شده و باتری را شارژ می کند.

ب) تویوتا پریوس
یک موتور کوچک بنزینی را با موتوری برقی ترکیب کرده اند. در سرعتهای خیلی کم، خودرو با موتور برقی کار می کند. رانندگی در اطراف شهر و با سرعتهای بالاتر و آزادراهی هم با موتور بنزینی و هم با موتور برقی کار می کند و در عین حال باتری را شارژ می کند

هیدروژن

1- قابل تهیه از :
– الکترولیز آب
– گازهای طبیعی (روش متداول فعلی)

2 – بر اثر سوختن به گرما و بخار آب تبدیل می شود اما در موتورهای درونسوز مقداری گازهای دیگر مثل اکسید نیتروژن هم تولید می کند.
3 – یا در مخازن ویژه ذخیره می شود یا در سلولهای سوختی (ZEV)

مزایا :
1- تقریباً فاقد آلایندگی (از آنجا که سوخت غیر فسیلی است فاقد کربن است و دی اکسید کربن تولید نمی کند)
2- ذخائر آن در حد مطلوب است.
3- عدد اکتان بالا (سه برابر بنزین )
معایب :
1- مشکل اصلی مربوط به نحوه ذخیره هیدروژن است.
2- هیدروژن فشرده در مقایسه با سوختهای مایع (بنزین یا اتانول) هم حجم خود انرژی کمتری دارد.
3- هیدروژن مایع بسیار گران است.
3- خودروهای هیدروژنی فعلی آزمایشی هستند.
4- نسبت به گاز طبیعی گرانتر است.

خودروهای دارای سلول سوختی ( یکی از انواع خودروهای فاقد آلایندگی/ ZEV ):

با سلولهای سوختی پر شده با هیدروژن خالص کار می کنند و هیچ آلودگی تولید نمی کنند.
سلولهای سوختی سالهاست که در فضاپیماها برای تغذیه تجهیزات برقی بکار می رود. این سلولها از مخزن سوخت فضاپیما هیدروژن مایع دریافت می کنند.
خودروهای دارای سلولهای سوختی اکسیژن هوا را با هیدروژن موجود در مخزن سوخت خودرو ترکیب کرده و برق تولید می کنند که این برق یک موتور الکتریکی را تغذیه می کند. در سلولهای سوختی این کار بدون عمل احتراق انجام می گیرد.

در فضاپیماها، هیدروژن مایع و اکسیژن مایع با یکدیگر ترکیب شده و سبب ایجاد احتراق با حرارت بالا شده و گازهای ناشی از آن فضاپیما را به جلو می راند. گازهای خروجی بیشتر بخار آب است و از اینرو به آن ZEV گفته می شود.

روشهای تغذیه سوخت هیدروژن :
وارد کردن گاز هیدروژن به درون سلولهای سوختی
استفاده از هیدروژن مایع
استفاده از ریفورمر (ریفورمر ابزاری است که هیدروژن را از سوختهای هیدروکربنی مثل متانول یا بنزین برمی دارد). وقتی سوختی بجز هیدروژن بکار می رود، سلول سوختی فاقد آلایندگی نخواهد بود اما هنوز می تواند کم آلاینده باشد.
استفاده مستقیم از متانول. در این نوع سلول سوختی، بدون نیاز به ریفورمر هیدروژن از متانول جدا می شود.

بیودیزل

قابل تهیه از :
روغن گیاهان:رایج ترینsoybean (یا همان سویا) وrapeseed (یا همان کلزا)
چربی حیوانات: روغن مصرف شده در رستورانها

بیودیزل روغنی معمولی و قابل خوردن نیست.

با انجام فرآیندtransesterification بر روی چربی حیوانات یا روغن گیاهان، روغن به روغن استرشده تبدیل می شود. (استر از واکنش الکل با اسید آلی با حذف مولکول آب بدست می آید)

موتورهای دیزلی معمولی می توانند با بیو دیزل هم کار کنند.

مزایا :
1- قابل تجزیه و برگشت به محیط زیست می باشد.
2- آلودگی کمتری نسبت به گازوئیل معمولی ایجاد می کند.
3- خطر بهداشتی کمتر نسبت به گازوئیل دارد.
4- میزان مصرف انرژی چاه تا چرخ کمتر از بنزین است.
معایب (نسبت به گازوئیل) :
1- میزان مصرف انرژی چاه تا چرخ بیشتر
2- انتشار بیشتر اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق
3- مخزن سنگین تر و حجیم تر

ذغال سنگ مایع

ذغال چون جامد است، ذغال براحتی قابل استفاده به عنوان سوخت حمل و نقل نیست .

با توجه به ذخائر منطقه ای می تواندگزینه مناسبی باشد. مانند کشورهای امریکا و آلمان

نسبت به سوختهای نفتی به مراتب پاک تر است.

چالشهای متعددی بر سر قیمت، میزان آلایندگی های ذغال سنگ مایع و ناپایدار نمودن منابع آب وجود دارد.

مزایا :
1- کاهش آلایندگی (از جمله اکسیدهای نیتروژن) نسبت سوختهای فسیلی

معایب :
1- ساخت تاسیسات تولید کننده ذغال سنگ مایع گران است.

هوا

1- خودروهای هوایی (AIR CAR) از تکنولوژی هوای فشرده استفاده می کنند .
2- هوای فشرده در مخزن فیبری (به علت سبکی) ذخیره می شود.
3- از هوای سرد خارج شده برای سیستم تهویه هوا استفاده می شود.

دو نوع مشخص دارد:
– موتور تک انرژی : برای استفاده در شهرها و سرعتهای کمتر از mil/hr60 بکار می رود.
– موتور دو انرژی : برای استفاده در شهرها و سرعتهای کمتر از mil/hr60 از هوای فشرده استفاده می کند و در سرعتهای بالاتر از mil/hr60 از سوخت دوم (گازوئیل, الکل, بیو دیزل و …) استفاده می کند.

مزایا :
1- فاقد آلایندگی می باشد.
2- خودروهای هوایی وزن و قیمت کمتری دارند.
معایب :
1- خودروهای هوایی در حال حاضر برای پیمودن مسافتهای طولانی (بدون سوختگیری مجدد) مناسب نیستند.
2- سوختگیری این نوع خودروها زمان بر است (1 الی 2 ساعت).
3- به دلیل وزن کم در صورت وقوع تصادف آسیب پذیر هستند.

نتیجه گیری

با توجه به افزایش دائمی قیمت بنزین و میزان گازهای گلخانه ای، بکارگیری و نیل به سمت بهره برداری از سوختهای جایگزین گریزناپذیر است.

روش بهینه جهت استفاده از سوختهای جایگزین وابسته به ذخائر و سطح تکنولوژی هر منطقه (کشور) متفاوت به نظر می رسد.
– در ایران نیز به منظور دستیابی به توسعه پایدار در صنعت حمل و نقل، پرداختن به مقوله سوختهای جایگزین امری ضروری می باشد.

– قبل از حل مشکل سیاستگذاری ، باید هدف صحیح مشخص شود. از این رو در کنار سیاستها و برنامه های صحیح دولت در جهت جایگزینی سوختهای مناسب (مانند قیمت گذاری سوخت و سرمایه گذاریهای کلان)، افزایش سطح دانش، فناوری و تکنولوژیهای الزامی خواهد بود.

منابع

www.nesea.org
www.cement.org.au
www.ngv.org
www.energyquest.ca.gov
www.parsikhodro.com
www.beyondfossilfuel.com
auto.howstuffworks.com
سوخت های جایگزین مورد استفاده در خودروها، مهدی نگهدار جوزانی، مجله صنعت خودرو ، شماره 93 ، بهمن و اسفند 1384