این مساله تا آن‌جا پیش رفت که این روزها در سبد محصولات خودروسازان مطرح جهان، شاهد عرضه خودروهای تمام‌الکتریکی هستیم.

جایگزینی انرژی الکتریکی با سوخت‌های فسیلی

بیش از ۱۴ سال است خودروهای بنزینی و دیزلی جای خود را به‌مدل‌های تمام‌الکتریکی داده‌اند. خودروسازان به این نتیجه رسیده‌اند که انرژی تجدیدپذیر یا انرژی الکتریکی می‌تواند بهترین جایگزین برای سوخت‌های فسیلی باشد. با این وجود در یک نشریه تخصصی مهندسان خودرو ژاپن، چندین مقاله درباره این مساله منتشر شد که خودروهای الکتریکی حتی ممکن است فراتر از مدل‌های مجهز به‌پیشرانه احتراق‌داخلی به محیط‌زیست آسیب وارد کنند!

بر این اساس یکی از اعضای انجمن مهندسان خودرو «SAE» در سال ۲۰۲۰ میلادی هشدار داده بود که با گسترش خودروهای تمام‌الکتریکی باید انتظار افزایش گازهای گلخانه‌ای را فراتر از آن‌چه خودروهای سوخت‌فسیلی ایجاد می‌کردند، داشته باشیم.

اخیرا تیمی از دانشجویان دانشگاه استنفورد به این نتیجه رسیده‌اند که خودروهای الکتریکی به‌دلیل حجم استفاده از انرژی الکتریکی و همچنین صرف انرژی مازاد بر تولید، سبب افزایش ۵.۸ درصدی گازهای گلخانه‌ای شده‌اند.

محققان موسسه تکنولوژی ماساچوست نیز هشدار داده‌اند که غیر از کشورهایی مانند ژاپن، سوئد، فنلاند، سوئیس، نروژ و اخیرا فرانسه و ایسلند که از منابع طبیعی برای تولید انرژی الکتریکی بهره می‌گیرند، سایر کشورها برای تامین انرژی الکتریکی خود از سوخت‌های فسیلی یا سوزاندن پسماندها استفاده می‌کنند که این مساله آلودگی‌های زیست‌محیطی زیادی تولید می‌کند.

آیا گسترش خودروهای الکتریکی خطرناک است؟

شاید با خود بگویید که خودرو الکتریکی خطر چندانی برای سرنشینان خود ندارد. اما اخیرا باتوجه به آتش‌سوزی در محصولات BYD، لوسیدموتورز و تسلاموتورز سازمان ملی ایمنی ترافیک بزرگراه‌ ایالات‌متحده (NHTSA) اخطاری جدی به‌سازندگان خودروهای الکتریکی مبتنی بر افزایش ایمنی سیستم‌ها و تجهیزات الکترونیکی‌شان داده است.

محققان موسسه تکنولوژی ماساچوست درباره آلایندگی خودروهای خودران تمام‌الکتریکی نیز هشدار داده‌اند و آن را یک «مشکل بزرگ» نامیده‌اند.

این تیم تحقیقاتی با مطالعه و بررسی‌های فراوان به این نتیجه رسیده که خودروهای پرمصرفی که دارای موتورهای احتراق‌داخلی هستند، میلیاردها تن دی‌اکسیدکربن تولید می‌کنند؛ اما خودروهای تمام‌الکتریکی نیز از سازگاری نسبی با محیط‌زیست (و نه سازگاری کامل) برخوردارند.

در خودروهای الکتریکی برای راه‌اندازی بخش‌های الکترونیکی قطعات و همچنین کامپیوترهایی که نقش کنترلگر را ایفا می‌کنند، بسیار فراتر از آن‌چه تصور می‌شود به‌انرژی الکتریکی نیاز است و تامین این انرژی می‌تواند آلایندگی‌های زیادی برای محیط‌زیست داشته باشد.

تیم تحقیقاتی مرکز فناوری ماساچوست ابراز نگرانی کرده‌ که اگر خودروهای تمام‌الکتریکی مجهز به‌سیستم خودران به‌صورت گسترده در جهان مورد استفاده قرار گیرند، شاهد مصرف حجم عظیمی از انرژی‌ الکتریکی برای راه‌اندازی این دسته از خودروها و تجهیزات مهم الکترونیکی‌شان خواهیم بود. رسیدن به این هدف به‌معنای تنها ۰.۳ درصد کاهش گازهای گلخانه‌ای در کشوری مانند آرژانتین است.

چرا خودران؟

سیستم رانندگی خودکار یا همان خودران، پیشرفت چشمگیری در صنعت‌خودرو و حمل‌ونقل بود. از ابتدای سال ۲۰۱۲ میلادی، ایلان ماسک پس از رونمایی مدل اس اعلام کرد قرار است سیستم رانندگی خودکار با این خودرو فراگیر شود.

همین امر سبب شد خودروسازان مطرح دیگری همچون مرسدس‌بنز (به‌عنوان یکه‌تاز عرصه تکنولوژی در خودروسازی) و پس از آن ب‌ام‌و، گروه فولکس‌واگن و ولوو به این مسیر وارد شوند تا این فناوری را هوشمندتر کنند.

بر این اساس از سال ۲۰۱۸ میلادی به‌بعد سیستم کمکی هوشمند رانندگی موسوم به ADAS( Advanced driver-assistance Sysytem) در اکثر محصولات خودروسازان مطرح فراگیر شد.

به‌همین دلیل در خودروهای جدید تولیدشده، شاهد نصب این سیستم برای بهبود کیفیت رانندگی و افزایش ایمنی هستیم. اما این سیستم دارای باگ یا چالش‌های بزرگی است که ممکن است برای خودرو و سرنشینان آن خطراتی را به‌همراه داشته باشد.

تیم تحقیقاتی موسسه فناوری ماساچوست یک خودرو هیوندای آیونیک ۵ (که یک مدل الکتریکی نسبتا هوشمند در زمینه خودران است) را مورد بررسی قرار داده‌ است.

عملکرد سیستم خودران این خودرو در زمان حرکت در مسیرهای صاف، بدون ناهمواری و شرایط مناسب جوی عالی بوده؛ اما به‌محض ورود این خودرو به‌جاده‌های پر پیچ و خم و همچنین لغزنده، این سیستم دیگر توانایی کنترل خودرو را درحالت مطلوب نداشته است.

بررسی مزایا و معایب سیستم خودران

زمانی که صحبت از مزایا و معایب سیستم خودران به‌میان می‌آید، ابتدا باید معایب این سیستم را بررسی کرد. در این راستا تیم تحقیقاتی موسسه تکنولوژی ماساچوست مدلی را پیاده‌سازی کرده است.

در این مدل تعدادی از خودروهای حاضر در بازارهای جهانی که دارای سیستم خودران هستند، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. اکنون بیش از ۳۰ میلیون دستگاه خودرو بدون راننده یا خودران در جهان وجود دارد.

بر اساس تحقیقات موسسه تکنولوژی ماساچوست با سرمایه‌گذاری‌های کمپانی تسلا برای توسعه این تکنولوژی، این تعداد به‌صورت تصاعدی افزایش خواهد یافت.

درنتیجه به‌زودی شاهد حضور یک میلیارد دستگاه خودرو خودران خواهیم بود که اگر هرکدام به‌صورت میانگین یک ساعت در روز مورد استفاده قرار گیرند، به ۸۴۰ وات انرژی الکتریکی نیاز دارند.

انرژی مورد نیاز این تعداد خودرو در زمان فرض‌شده، بیش از ۲۰۰ میلیون تن دی-اکسید-کربن در سال تولید می‌کند.

یک محقق موسسه فناوری ماساچوست دراین‌باره می‌گوید: «برای جلوگیری از رخ دادن این اتفاق، لازم است سخت‌افزارهای نسل جدید توسعه یابد و به خودروسازی وارد شوند. اگر تنها به‌روندهای معمول در کربن‌زدایی و نرخ فعلی بهبود کارایی سخت‌افزار اکتفا کنیم، به‌نظر نمی‌رسد در زمینه محدود کردن انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از کارکرد خودروهای تمام‌الکتریکی خودران موفق باشیم. اما اگر جلوتر از زمان حرکت کنیم، می‌توانیم خودروهای خودران کارآمدتری طراحی کنیم که از همان ابتدا ردپای کمتری از کربن داشته باشند.»

محققان موسسه فناوری ماساچوست دریافته‌اند که در بیش از ۹۰ درصد سناریوهای مدل‌سازی‌شده، هر خودرو تمام‌الکتریکی باید کمتر از ۱.۲ کیلووات انرژی برای محاسبات استفاده کند تا از انتشار گازهای گلخانه‌ای جلوگیری شود.

آن‌ها این مدل را ارائه کرده‌اند که اگر ۹۵ درصد ناوگان خودروهای تمام‌الکتریکی جهان تا سال ۲۰۵۰ در همین سطح از آلایندگی باقی بمانند، باید راندمان سخت‌افزاری آن‌ها سریع‌تر از انتشار گازهای گلخانه‌ای رشد داشته باشد تا زیر این سطح آلایندگی باقی بمانند.

پلاگین-هیبریدها؛ بهترین انتخاب

آماری از تیم تحقیقاتی موسسه فناوری ماساچوست منتشر شده که براساس آن خودروهای بنزینی ردپای نسبتا زیادی در زمینه کربن به‌جا گذاشته‌اند. ۷۲ درصد از آلایندگی‌های تولیدشده در صنعت حمل‌ونقل به خودروهایی با پیشرانه احتراق‌داخلی اختصاص دارد. با این حال در مقالات معتبر بسیاری که انجمن مهندسان خودرو یعنی SAE در بازه زمانی دسامبر ۲۰۱۹ میلادی تا سپتامبر سال ۲۰۲۳ میلادی منتشر کرده‌اند، این‌طور بیان شده که پلاگین-هیبریدها به‌دلیل داشتن دو قوای محرکه برای تامین نیروی حرکتی، بهترین گزینه برای استفاده در بسیاری از کشورها هستند.

در مقالات این انجمن تخصصی به این نکته اشاره شده که پلاگین-هیبریدها مناسب‌ترین و بهترین گزینه برای استفاده در کشورهای خاورمیانه و همچنین آفریقایی و اروپای شرقی به‌شمار می‌روند.

خودروهای پلاگین-هیبرید به‌دلیل برخورداری از دو موتور برای تامین نیروی حرکتی، چالش چندانی برای تامین انرژی الکتریکی ندارند. براساس گفته‌های محققان خودرویی در سراسر جهان، پلاگین-هیبریدها آینده بهتری برای رشد و توسعه در بلندمدت دارند. احتمالا بازار خودروهای تمام‌الکتریکی با وجود رشد سریع، به‌سرعت اشباع خواهد شد.

همچنین استفاده از خودروهای تمام‌الکتریکی نیازمند زیرساخت‌های بسیاری است که تامین انرژی الکتریکی برای آن‌ها بسیار دشوار است. در همین زمینه پلاگین-هیبریدها چندان با چالش خاصی مواجه نبوده و از نظر فنی عملکردی بهتر و قدرت پیمایش بالاتری دارند.