شرکت بی‌ام‌و آزمایش یک کامیون ۱۸ تنی با موتور احتراق داخلی هیدروژنی را در کارخانه لایپزیگ آلمان آغاز کرده است. این پروژه با هدف کاهش انتشار دی‌اکسید کربن در حمل‌ونقل صنعتی اجرا می‌شود و قرار است عملکرد کامیون را در شرایط واقعی، از جمله مسیرهای طولانی و فعالیت‌های سه‌شیفته، ارزیابی کند.
به گزارش تجارت نیوز، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در صنعت حمل‌ونقل به یکی از اولویت‌های خودروسازان بزرگ جهان تبدیل شده است. در حالی که کامیون‌های برقی باتری‌دار و خودروهای مجهز به پیل سوختی هیدروژنی به‌عنوان گزینه‌هایی برای کاهش آلایندگی توسعه یافته‌اند، بی‌ام‌و در حال بررسی راهکار دیگری است: استفاده از هیدروژن در موتورهای احتراق داخلی.
این شرکت یک کامیون ۱۸ تنی مجهز به موتور احتراق هیدروژنی را در کارخانه خود در شهر لایپزیگ آلمان وارد چرخه عملیاتی کرده است. برخلاف خودروهای پیل سوختی که با استفاده از واکنش شیمیایی هیدروژن برق تولید می‌کنند، این کامیون هیدروژن را مستقیماً در موتور می‌سوزاند.
هدف بی‌ام‌و این است که مشخص کند آیا این فناوری می‌تواند در حمل‌ونقل صنعتی، به‌ویژه در مسیرهایی که به فعالیت مداوم و زمان توقف کوتاه نیاز دارند، عملکرد مناسبی داشته باشد یا خیر.
کامیون هیدروژنی بی‌ام‌و چگونه کار می‌کند؟
کامیون آزمایشی بی‌ام‌و از یک موتور احتراق داخلی هیدروژنی بهره می‌برد که ساختار آن بر پایه فناوری موتورهای دیزلی متداول توسعه یافته است. تفاوت اصلی این سیستم با کامیون‌های معمولی در نوع سوخت مورد استفاده است؛ به‌جای گازوئیل، هیدروژن در موتور می‌سوزد و انرژی مورد نیاز برای حرکت خودرو را فراهم می‌کند.
یکی از ویژگی‌های مهم این فناوری، نبود انتشار مستقیم دی‌اکسید کربن ناشی از سوزاندن سوخت هیدروژن است. با این حال، احتراق هیدروژن ممکن است در شرایط خاص به تولید اکسیدهای نیتروژن منجر شود؛ بنابراین، برای ارزیابی میزان آلایندگی واقعی کامیون باید علاوه بر دی‌اکسید کربن، سایر آلاینده‌ها نیز بررسی شوند.
از سوی دیگر، میزان کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای به روش تولید هیدروژن بستگی دارد. اگر هیدروژن با استفاده از سوخت‌های فسیلی و بدون کنترل انتشار تولید شود، بخشی از مزیت زیست‌محیطی آن از بین می‌رود. در مقابل، استفاده از هیدروژن تولیدشده با انرژی‌های تجدیدپذیر می‌تواند به کاهش بیشتر انتشار در کل چرخه عمر سوخت کمک کند.
آزمایش کامیون ۱۸ تنی در کارخانه لایپزیگ
بی‌ام‌و در مرحله نخست، از این کامیون برای انتقال قطعات به بخش تولید قطعات خارجی خودرو در کارخانه لایپزیگ استفاده می‌کند. این بخش قطعات پلاستیکی مختلف، از جمله سپر و اسپویلر، را تولید می‌کند.
در مرحله بعد، برنامه این است که کامیون قطعات تولیدشده را مطابق زمان‌بندی مورد نیاز به خطوط مونتاژ خودرو منتقل کند. چنین عملیاتی به تحویل منظم قطعات وابسته است و هرگونه تأخیر در حمل‌ونقل می‌تواند بر روند تولید تأثیر بگذارد.
بی‌ام‌و قصد دارد کامیون را در مسیرهای طولانی‌تر و عملیات‌های سنگین‌تر کارخانه نیز آزمایش کند. فعالیت در سه شیفت کاری، یکی از شرایط مهم این آزمایش است؛ زیرا در چنین وضعیتی، قابلیت اطمینان خودرو، زمان سوخت‌گیری و هزینه‌های نگهداری اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند.
طبق اعلام این شرکت، این پروژه نخستین استفاده از یک کامیون مجهز به موتور احتراق هیدروژنی در عملیات عادی تولید خودرو در آلمان محسوب می‌شود. داده‌های حاصل از این آزمایش قرار است به ارزیابی عملکرد فنی و اقتصادی این فناوری در محیط واقعی کمک کند.
آیا کامیون‌های هیدروژنی از مدل‌های برقی بهتر هستند؟
بی‌ام‌و در این پروژه قصد ندارد کامیون‌های هیدروژنی را به‌عنوان جایگزینی قطعی برای تمام کامیون‌های برقی معرفی کند. این شرکت در حال بررسی این موضوع است که هر فناوری در چه شرایطی می‌تواند کارآمدتر باشد.
کامیون‌های برقی باتری‌دار برای بسیاری از مسیرهای حمل‌ونقل مناسب هستند، اما میزان کارکرد روزانه، وزن بار، مدت توقف و دسترسی به شارژرهای پرقدرت بر عملکرد آن‌ها تأثیر می‌گذارد. در برخی عملیات‌های صنعتی که خودرو باید ساعت‌های طولانی فعال باشد، زمان مورد نیاز برای شارژ می‌تواند به یکی از محدودیت‌های عملیاتی تبدیل شود.
در مقابل، کامیون هیدروژنی بالقوه می‌تواند در مدت کوتاه‌تری سوخت‌گیری کند و به فعالیت در شیفت‌های متعدد ادامه دهد. این ویژگی در مسیرهایی که توقف طولانی برای شارژ امکان‌پذیر نیست، اهمیت دارد.
البته سوخت‌گیری سریع تنها زمانی یک مزیت واقعی محسوب می‌شود که ایستگاه هیدروژن در دسترس باشد و تأمین سوخت با هزینه قابل قبول انجام شود. ایجاد زیرساخت هیدروژن، انتقال و ذخیره‌سازی ایمن آن و تأمین سوخت با کیفیت مناسب همچنان از چالش‌های مهم این فناوری هستند.
از نظر بهره‌وری انرژی نیز باید توجه داشت که موتور احتراق هیدروژنی، برخلاف سامانه پیل سوختی، انرژی شیمیایی هیدروژن را مستقیماً از طریق احتراق به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. این فرایند معمولاً با اتلاف انرژی بیشتری نسبت به استفاده از هیدروژن در پیل سوختی همراه است. در مقایسه با کامیون‌های باتری‌دار نیز، مسیر تبدیل برق به هیدروژن و سپس استفاده از آن در موتور احتراقی معمولاً انرژی بیشتری مصرف می‌کند.
به همین دلیل، انتخاب میان کامیون برقی، پیل سوختی و موتور احتراق هیدروژنی باید با در نظر گرفتن شرایط عملیاتی، هزینه کل، دسترسی به انرژی و میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای انجام شود.
استفاده از فناوری دیزل؛ مزیت مهم موتور احتراق هیدروژنی
یکی از ویژگی‌های مورد توجه در پروژه بی‌ام‌و، استفاده از ساختار مهندسی برگرفته از موتورهای احتراق داخلی متداول است. اشتراک برخی اجزای فنی با موتورهای موجود می‌تواند امکان استفاده از بخشی از دانش تعمیر و نگهداری و ظرفیت‌های کارگاهی فعلی را فراهم کند.
این موضوع ممکن است روند ورود کامیون‌های هیدروژنی به برخی ناوگان‌های تجاری را ساده‌تر کند؛ هرچند موتور هیدروژنی همچنان به تجهیزات اختصاصی، سامانه‌های ایمنی و دستورالعمل‌های تعمیراتی متناسب با ویژگی‌های هیدروژن نیاز دارد.
بی‌ام‌و همچنین عملکرد موتور در شرایط بار سنگین و تغییرات مکرر در میزان توان مورد نیاز را بررسی می‌کند. این ویژگی‌ها در حمل‌ونقل صنعتی اهمیت دارند؛ زیرا کامیون‌ها باید بتوانند بدون اختلال در برنامه تولید، وظایف روزانه خود را انجام دهند.
در توضیحات این پروژه همچنین به احتمال حساسیت کمتر موتور احتراق هیدروژنی نسبت به برخی تغییرات کیفیت سوخت در مقایسه با سامانه‌های پیل سوختی اشاره شده است. با این حال، عملکرد واقعی به مشخصات موتور و استانداردهای سوخت مورد استفاده بستگی دارد و نمی‌توان این ویژگی را به همه موتورهای هیدروژنی تعمیم داد.
پروژه HyCET با حمایت دولت آلمان اجرا می‌شود
آزمایش کامیون در لایپزیگ بخشی از پروژه تحقیق و توسعه HyCET است که با حمایت مالی وزارت حمل‌ونقل فدرال آلمان اجرا می‌شود. هدف این طرح، توسعه و آزمایش کامیون‌های مجهز به موتور احتراق هیدروژنی در شرایط عملیاتی واقعی و بررسی عملکرد فنی، هزینه‌ها و آثار زیست‌محیطی آن‌هاست.
گروه بی‌ام‌و رهبری این پروژه را بر عهده دارد و چند شرکت فعال در حوزه موتور، لجستیک و زیرساخت هیدروژن در آن مشارکت می‌کنند. شرکت DEUTZ توسعه موتور هیدروژنی را بر عهده داشته، گروه لجستیک رودولف مسئول بهره‌برداری از کامیون است و شرکت TEAL MOBILITY نیز در نصب ایستگاه‌های سوخت‌گیری هیدروژنی مورد نیاز مشارکت کرده است.
ترکیب توسعه فنی با استفاده روزمره از کامیون به پژوهشگران امکان می‌دهد عملکرد این فناوری را در شرایطی بررسی کنند که با محیط‌های آزمایشگاهی تفاوت دارد. قابلیت اطمینان، میزان مصرف هیدروژن، هزینه تعمیر و نگهداری و نیازهای زیرساختی از جمله موضوعاتی هستند که در ارزیابی این پروژه اهمیت دارند.
هیدروژن چه نقشی در برنامه کاهش آلایندگی بی‌ام‌و دارد؟
بی‌ام‌و برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در شبکه لجستیکی خود، به یک فناوری واحد متکی نیست. این شرکت در حال بررسی راهکارهای مختلف است تا برای هر مسیر و نوع فعالیت، مناسب‌ترین گزینه را انتخاب کند.
کامیون‌های برقی باتری‌دار، خودروهای مجهز به پیل سوختی هیدروژنی و کامیون‌های دارای موتور احتراق هیدروژنی، ویژگی‌های متفاوتی دارند. برای مثال، مسیرهای کوتاه با امکان شارژ منظم ممکن است برای کامیون‌های باتری‌دار مناسب باشند؛ در حالی که بعضی مسیرهای طولانی یا عملیات‌های چندشیفته می‌توانند به بررسی گزینه‌های دیگری نیاز داشته باشند.
در این میان، هیدروژن تنها زمانی می‌تواند به کاهش معنادار انتشار کمک کند که تولید و توزیع آن نیز با حداقل آلایندگی همراه باشد. هزینه سوخت، دسترسی به ایستگاه‌های سوخت‌گیری و بهره‌وری کلی سامانه نیز در تعیین توجیه اقتصادی این فناوری نقش دارند.
آزمایش لایپزیگ قرار است به بی‌ام‌و کمک کند تا بر اساس داده‌های عملی مشخص کند موتورهای احتراق هیدروژنی در کدام بخش از عملیات لجستیکی این شرکت ارزش استفاده دارند.
آیا کامیون هیدروژنی آینده حمل‌ونقل سنگین است؟
آزمایش کامیون ۱۸ تنی بی‌ام‌و در آلمان، گام دیگری در بررسی فناوری‌های جایگزین برای کاهش آلایندگی حمل‌ونقل صنعتی است. این پروژه با استفاده از یک موتور احتراق هیدروژنی و آزمایش آن در عملیات واقعی کارخانه، امکان ارزیابی عملکرد خودرو در مسیرهای حمل قطعات، فعالیت‌های طولانی و شیفت‌های کاری متعدد را فراهم می‌کند.
با وجود مزایایی مانند نبود انتشار مستقیم دی‌اکسید کربن از احتراق هیدروژن و امکان سوخت‌گیری سریع، چالش‌هایی مانند بهره‌وری انرژی، هزینه تأمین سوخت، زیرساخت محدود و انتشار ناشی از تولید هیدروژن همچنان پابرجا هستند.
بنابراین، کامیون‌های هیدروژنی را نمی‌توان در شرایط فعلی جایگزینی قطعی برای تمام کامیون‌های دیزلی یا برقی دانست. ارزش اصلی پروژه HyCET در این است که با جمع‌آوری داده‌های واقعی، مشخص می‌کند این فناوری در چه شرایطی می‌تواند از نظر فنی، اقتصادی و زیست‌محیطی قابل استفاده باشد.
در نهایت، آینده حمل‌ونقل سنگین احتمالاً به ترکیبی از فناوری‌ها وابسته خواهد بود؛ ترکیبی که در آن نوع مسیر، میزان بار، زمان توقف، هزینه انرژی و میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای تعیین می‌کنند کدام سامانه برای هر کاربرد مناسب‌تر است.