09 می 2008

چرخ : اختراعى مجد د - انقلاب كارآمدى اتومبیل

آزمایش یک اتوبوس جدید دوگانه سوز دیزلی - برقی در سیاتل، واشنگتن.(© AP Images)

ايمرى ب . لووينز

انقلابى در كار آمدى اتومبيل ها ،  كه مى تواند جهان را به ورای ا ستفاده از نفت برساند ، هم اكنون در جريان است زيرا سازندگان اتومبيل سرگرم استفاده از مواد سبك تر ، ائروديناميك ظريف تر ، رانش ا لكتريكى هيبريد  و سوخت هاى غير نفتى شده اند .

ايمرى ب.  لووينز يكى از موسسان و مدير اجرایى سازمان غير انتفاعى " انستيتو راكى ماونتين " ا ست كه هدف آن بهره ورى كارآمد از منابع مختلف و بازيافت آنهاست . ايشان همچنين ريا ست شركت كامپوسيت تكنولوژى ” فايبر فورج “ را بعهده دارد .

حمل و نقل ، ا نگيزه و محور تجارت جهانى نفت است كه بويژه در شهرها محيط زيست را با مشكلات عظيم مواجه ساخته است .

بافت اكثر شهرها براساس محور اتومبيل شكل گرفته است نه بر پايه نيازهاى انسانى و ا ين امر به نظر آقاى آلن ت. دورينگ ، پژوهشگر محيط زيست ، اتومبيل را از يك وسيله آسايش بخش زندگى به محور سازمان دهنده زندگی تبد يل كرده است ؛ اما قضيه مى تواند چنين نباشد . علاوه بر اين ، هم ا كنون تكنولوژى هاى نوين اتومبيل سازى وجود دارد و تكنولوژى هاى ديگرى در حال بسط و تكامل است كه بالقوه مى تواند پارادايم هاى توسعه جهانى و امنيت انرژى را تغيير دهد . اگر اين تكنولوژى ها تكامل يابند ، مى توا نند براى امور بازرگانى جهانى سودمند باشند ؛ مى توا نند تحرك ايمن و ارزانى را تامين كنند ؛ مى توا نند به محيط زيست آسيب نرسانند ؛  و بالاخره مى توانند امتيازا ت رقابت پذیر به وجود آورند . اين  نظریا ت از عالم افسانه هاى علمى اتخاذ نشده اند ، بلكه واقعيتهایى به شمار ميروند كه حتى مى توان تحقق آنها را در يك دهه آ ينده ا نتظار دا شت .

دنياى ما مى تواند همچنان به تبديل تقريبا 5 تريليون ليتر نفت در هرسال ، كه  نيمى از آن براى حمل و نقل ا ست ، به 42 درصد از گازهاى خروجى دى اكسيد كربن – طبق گزارش وزارت انرژى آمريكا در گزارش ” معضل انرژى جهانى “ در سال 2005  ادامه دهد . هزينه هاى مستقيم و پنهانى نفت ، تغييرات اقليمى ، عدم امنيت ، رقابت هاى ژئوپوليتيك ، انفجار قيمت ها و توسعه اجتماعى و اقتصادى ، تداوم استفاده از نفت را حمايت ناپذير مى سازد .

اساسى ترين راه حل  معمولا ساده ترين راه حل ها به شمار ميروند . بهره ورى عاقلانه تر از زمين ، مشكلات همسايه را تقويت مى كند و اجازه ميدهد كه مردم در جاهايى كه مايلند زندگى كنند ؛ روشها و سيا ستهاى زيركانه اجازه مى دهد كه همه وسايل نقلیه مردمى – از پياده رفتن و دوچرخه سوارى گرفته تا قطارهاى بسيار پيشرفته ” اولترا لايت “ –  با قيمت هاى منصفانه با يکديگر به رقابت سالم برخيزند . از سنگاپور تا شهر كورى تيبا در برزيل كه در آنها اتومبيل را بدون تبعیض به کار می گیرند ، هیچ مشكلی با اتومبيل ندارند و در عين حال از سرعت رفت و آمد خوبى برخوردارند . بنابراين ، حتى ايالات متحده اتومبيل محور و ديگر كشورهاى صنعتى مهم ، مى توانند در عرض مدت معينى چنان وضعى پيدا كنند ، مشروط بر اينكه از طريق نظام مالياتى و مقررا ت پاركينگ و غيره ، انگيزه خريد اتومبيل هاى گوناگون را از بین نبرند .

کمتر رانندگى کردن ، بسيار خوب است . اما با هفت هشتم جمعيت جهان كه تاكنون اتومبيل ندارند - در چين و قاره آفريقا هم اكنون ميزان مالكيت اتومبيل در حدود سال 1915 در آمريكاست – به اتومبيل هاى بهترى نياز خواهيم داشت . پس كمربندها را محكم ببنديد زيرا : بزرگترين انقلاب در صنعت اتومبيل سازى در اين قرن هر روزه سرعت بيشترى پيدا مى كند .

اگر هم اكنون هم از بهترين تكنولوژى هاى صنعتى که در بعضى اتومبيل ها وجود دارد ، در همه آنها استفاده ميشد ، ما قادر بوديم كه حداقل يك چهارم سوخت آنها را صرفه جويى كنيم و هزینه آن را در كمتر از يك سال ، برابر قيمت كنونى بنزين در ايالات متحده ، بازپرداخت نمائيم . اما هنوز ميتوا نيم با بهره ورى از ساخت اتومبيل كارهاى بيشتر انجام دهيم .

موا د اتومبیل نوين

موتور اتومبيلهاى مدرن ، و نيز ساير اجزای اتومبيل هنگام روشن بودن اتومبيل و هنگام رانندگى ، روى هم رفته هفت هشتم سوخت آن را مصرف مى كند . فقط يك هشتم اين سوخت به چرخها ميرسد . از اين مقدار ،  نيمى لاستيكها و جاده را گرم مى كند يا هوایى را گرم مى كند كه با اتومبيل اصطکاک دارد . فقط 6 درصد با قيمانده اتومبيل را به راه مى اندازد ( و نيز هنگام توقف ، ترمز ها را گرم مى كند ) و از آنجا كه 95  درصد حجمى كه رانده مى شود ، خود اتومبيل ا ست ( نه راننده آ ن ) ، كمتر از يك صدم انرژى سوخت راننده را به تحرك وا مى دارد ، پديده اى كه با توجه به 120 سال تلاشهاى مهندسى بسيار ناچيز مى نمايد .

خوشبختانه سه چهارم نياز انرژى رانشى هر اتومبيل به دلیل وزن آن است و بنابراين هر واحد انرژى كه در زمينه چرخها صرفه جویى شود ، برابر خواهد بود با واحدى كه نيازى به تلف كردن آنها از جريان رسيدن به چرخ ها نيست . پس ساختن اتومبيل هاى كاملا سبك تر ، عامل عظيمى در صرفه جویى سوخت به شمار مى رود .

وزن سبك تر در گذشته به معناى استفاده از فلزات گران قيمتى چون آلومينيوم و منيزيوم بود . اكنون  فولادهاى  فوق نسوز مى تواند كارآمدى اتومبيل را بدون هزينه هاى اضافى يا ايمنى كمتر ، دو برابر سازد . با استفاده از طرح هاى مبتكرانه مى توان حتى از فولادهاى معمولى هم نتايجى شگفت انگيز به دست آورد .

در يك اتومبيل كورسى ديزل 2+2  صندلى 450 – 470  كيلوگرمى ساخت يك شركت نوبنياد آلمانى WWW.Loremo.Com  سرعت 160 تا 220 كيلومتر در ساعت با سوخت مقرون به صرفه 5/1 تا 7/2 ليتر در هر صد كيلومتر تامين می شود . این اتومبیل در سال 2009 در حدود   000/11  تا 000/15  يورو به فروش خواهد رسید .

یک اتومبیل برقی در حال شارژ مجدد در یک ایستگاه سوخت های جایگزین در سن دیگو، کالیفرنیا.(© AP Images)

كامپوسيت هاى پليمر پيشرفته ، بسيار قوى تر و سبك ترند . اينها ميتوا نند وزن سوخت اتومبيل را به نصف برسانند و با وجود آ ن ، درجه ايمنى را افزايش دهند زيرا كامپوسيت هاى فيبر – كربن ميتوانند از لحاظ انرژى تصادم در هر كيلوگرم 12  بار بيشتر از فولاد جذب نيرو كنند . با چنين موادى مى توان اتومبيل ها جادار ، راحت و محافظ ساخت که سنگين ( خشن و غير كارآمد ) نیز نباشند و نفت و سلامت و جان انسان را نیز حفظ کنند . روند جديد توليد اتومبيل ( به قسمت  Sider bar  مراجعه كنيد ) حتى هزينه اتومبيل فيبر – كربن را به همان حدود هزينه اتومبيل فولادى مى رساند و دليلش آ ن است كه روشهاى ساده تر در ساخت اتومبيل و سيستم كوچك تر رانشى ، مواد گران قيمت تر را خنثى مى كند .

بعنوان مثال ، يك اتومبيل  SUV  ( Smart utility vehicle ) متوسط كه در سال 2000 ساخته شده ( شكل شماره 1 ) و مجهز به سيستم درايو ا لكتريك – هيبريد با كارآمدى بالا و بسيار مورد پسند ، مى تواند 5 فرد بزرگ سال و تا حدود 2 متر مكعب بار را حمل کند ، نیم تن را تا درجه 44 درصد بالا بکشد و یا در عرض 2/7 ثانيه از صفر به 100 کیلومتر شتاب بگیرد و حتى از يك اتومبيل SUV  فولادى در صورت تصادف ايمن تر باشد و با وجود اين ، كمتر از يك سوم معمول بنزين يعنى در هر 100  كيلومتر فقط 56/3  ليتر مصرف كند .

اگر از اين نوع اتومبيل ها هر ساله 50 هزار واحد ساخته شود ، قيمت جزئى فروشى هر اتومبيل در حدود 2510 دلار ( دلار در سال 2000 ) يعنى بالاتر از يك SUV  فولادى معادل امروزی ، خواهد بود ، اما دليل آن استفاده از الكتريك هيبريد است نه اولترالایت بودن آن . اما بنزين صرفه جویى شده در اين سرمايه گذارى در عرض دو سال ، با احتساب دو سال بهاى سوخت در آمريكا ( يا يك سال به قيمت هاى اتحاديه اروپا و ژاپن ) ، باز پرداخت می شود . توليد چنين اتومبيل ها فضاى كمترى ميخواهد و سرمايه لازم براى توليد آنها در حدود دو پنجم بهترين اتومبيل هاى موجود است زیرا به دلیل به کار گیری از يك هشتادم ابزار آلات كمتر ، عدم استفاده از كارگاههاى بدنه سازى و رنگرزى ، كه گران ترين و دشوار ترين عوامل در توليد اتومبيل است ، هزینه کاهش خواهد یافت.

سوخت هاى اتومبیل جايگزين

 بسيارى از اتومبيل هایى كه هم اكنون در جاده ها مشاهده مى شوند از ” بيو فيول “ ( سوخت هاى زیستی) استفاده مى كنند كه عبارت است از 15 درصد اتانول – كه بهترين نوع آن اتانول به دست آمده از روشهاى جديد در مورد گياهان چوبى ، خاشاك و ضايعات محصول بردارى است . يك اتومبيل هيبريد اولترا لایت كه از چنين سوختى  (E 85) استفاده ميكند ، باز هم در مصرف روغن و سوخت خود سه چهارم ، يعنى 7 درصد سطح كنونى كاهش به وجود خواهد آورد . برزيل هم اكنون خود را از طريق اتانول نيشكر تامين مى كند كه بدون يارانه هم با نفت قابل رقابت است . سه چهارم اتومبيل هاى جديد برزيل از انواع اتانول و بنزين استفاده ميكنند و البته در تمام بنزين هاى كشور از 20 درصد اتانول استفاده شده است . كشور سوئد هم مصمم است كه تا سال 2020 از لحاظ نيا زهاى نفتى عمدتا از طريق اتانول به دست آمده از ضايعات جنگلى و ارائه سوخت قابل احيا در 60 درصد پمپ بنزين هاى اصلى خود ( تا سال 2009 ) به استقلال برسد .

در دراز مدت مى توان به هدف كار آمدى سه گانه از طريق استفاده از اتومبيل هاى هيبريد اولترا لایت و بهره ورى از گاز هيدروژن فشرده به عنوان سوخت و تبديل آن به برق در يك باترى سوختى نا ئل آمد . يك اتومبيل سنگين ناكارآمد به يك باك بسيار بزرگ و باترى سوختى بسيار گران نیاز دارد . ولى اتومبيل اولترا لایت آیروديناميك به دو سوم انرژى رانشى كمتر و باك كوچك ترى نيازمند است ، و نيز 3 درصد به حجم توليدى انبوه سازى احتياج دارد تا باترى سوختى آن را بسيار كم هزينه تر سازد و سالها زودتر از مدل هاى ديگر به هزينه متعادل برسد . چنين اتومبيل هايى هنگام ايستادن و پارك كردن ( يعنى 96 درصد اوقات ) ، مى توانند به نيروگاههاى سودمندى از لحاظ چرخ ها و فروش نيروى برق هر زمان و هركجا كه ارزشمند تر باشد ، تبديل شوند .  در حالت پارك لوله اى وجود خواهد داشت كه هيدروژن را به اتومبيل مى رساند و سيمهایى كه برق را خارج مى كند . در زمانهاى ” پيك “ تقاضا مى توانيد باترى سوختى را روشن كنيد و آ نگاه اتومبيل مانند يك نيروگاه عمل ميكند و اعتبار حساب مالك اتومبيل را افزايش مى دهد .

در عين حال ، اضافه كردن باترى هاى بيشتر به اتومبيل هاى هيبريد معمولى ، اگر سودى به بار آورد مى تواند جايگزين سوختی شود كه در حال حاضر براى سفرهاى كوتاه و احتمالا سفرهاى ميان مدت مورد استفاده قرار گيرد .

تكنولوژى هاى با صرفه

اتومبيل مدرن بايد کارامد ، زيبا ، مطمئن و ايمن ، كم مصرف ( سوخت ) و ا لبته با قيمت مناسب باشد . سازندگان اتومبيل و طراحان سياستهاى عمومى غالبا فرض مى كنند كه اتومبيل هاى خوب و كارآمد بايد كوچك ، كند رو ، نامطمئن ، زشت يا گران قيمت باشند . اما طرح هاى تكامل يا فته ، جامع و تكنولوژى هاى جديد مى توانند به همه ويژگى هاى اتومبيل هاى مطلوب ، امروز و فردا ، همزمان و بدون این که از یک ویژگی صرف نظر کنند ، دست یابند . بنابراين لازم نیست ماليات بر سوخت را افزايش دهيم يا استانداردهاى كار آمدى را بالا ببريم تا مردم وادار شوند كه اتومبيل هاى ناجور و بد شکل بخرند ، بلكه مردم مايلند اتومبيل هاى فوق كار آمد بخرند زيرا اتومبيل هاى بهترى هستند . همانطور كه مردم ترجيح ميدهند وسا ئل ديجيتال بخرند تا صفحاتی از جنس وينيل !

در مورد اتومبيل هاى معمولی بهبود یافته كه در هنگام خريد قيمت بالاترى دارند ، كوتاه نظرى خريدارا ن و توجه صرف آنان به ميزان صرفه جوئى در مصرف بنزين در فاصله دو سال اوليه ، يك مانع بزرگ است . قيمت بالاى سوخت ا لبته باعث كم علاقگى به رانندگى ميشود ولى تا ثير زيادى در انتخاب اتومبيل ندارد زيرا هزينه هاى غير سوختى را دا خل قيمت كرده اند ، و بعد به اصطلاح تخفيف هاى زياد داده مى شود . قوى ترين روش تا ثير بر انتخاب خريداران اتومبيل روش ”  Feebate“ است.  دراتومبيل ها به هر اندازه و تيپی ، خريداران تازه اتومبيل يا يك  Fee مى پردازند يا Rebate  مى گيرند . قيمت افزا يش يافته اتومبيل باعث ميشود كه خريدار بسوى خريدارى يك مدل كارآمد و به حجم و اندازه اى كه دوست دارد ، متمايل شود . خريدار در پول خود صرفه جوئى مى كند و توليد كنندگان اتومبيل سود بيشترى مى برند و امنيت ملى نيز بهبود مى يابد .  چنين Feebate هائى ، كه اكنون تدريجا در دنيا معمول ميشود ( در كانادا ، فرانسه و بعضى ايالات آمريكا ) بسيار موثر ترند و از لحاظ سياسى جذا ب تر از ماليات بر بنزين يا تغيير استاندارد ها هستند .

انقلاب كار آمدى اتومبيل با بسيارى مسائل حاد روبه رو است ؛ ولى به همه آنها ميتوان فا ئق آمد . هيبريد ها ، كه دكتر فرد  يناند پورش در سال 1900 اختراع كرد ، تقريبا يك قرن بعد به دست اتومبيل سازان ژاپنى همراه با مديريت قوى و ترازنامه هاى خوب ، مهندسى شد . اكنون اين هيبريدها ، كارآمدى را تقریبا دوبرابر كرده اند و در موارد بسيار طرز كار پيشرفته آنها به يك امتياز اضافى بدل شده است .

سازندگان اتومبيل در امريكا نيز خود را به دیگران رسانده اند و برای استفاده از و آموزش هاى جديد به کمک نیاز دارند ( كه براى خزانه دارى كشور هيچ هزينه اى ندارد ) . گزینش آنان بسيار خشک و بی انعطا ف است يعنى يا آمريكا بايد كماكان به وارد كردن اتومبيل هاى كارآمد بپردازد كه نياز به نفت را كاهش ميدهند يا خود به توليد اتومبيل هاى كارامد اقدام كند و نه نفت وارد كند نه اتومبيل . سرنوشت حدود يك ميليون شغل در اين ميان مطرح است . اما روندى كه ژوزف شومپتر ، اقتصاد دان اتريشى آ ن را ” نابودى خلاق “ ناميده است ، اكنون سرگرم فراگیر کردن تجارت تولید انبوه اتومبیل است . بازار سرانجام هم افكار مديران توليد را تغيير خواهد داد و هم خود مديران را ، بسته به آ ن که کدام زودتر روی دهد !

بلند پروا زيهاى سازندگان چينى و هندى اتومبيل ، اين روند را با جهش ها و پرش ها از فراز تكنولوژى غربى تسريع خواهد كرد . و نيز كشورهايى كه تاكنون صنعت اتومبيل سازى نداشته اند ، ممكن است صنعت نویی به کار گیرند كه بر پايه فولاد نباشد ، بلكه بيشتر به ساختن كامپيوتر چرخدار شباهت دا شته باشد تا اتومبيل هايى با چيپس !

روى هم رفته بايد گفت كه توليد اتومبيل ها ، كاميون ها و هواپيماهاى برخوردار از كارآمدى سه برا بر شده ، با تكنولوژى امروز كاملا امكان پذير است . و مى تواند هزينه هاى اضافى خود را در عرض يك تا دو سال بازپرداخت كند . استفاده كار آمدتر از نفت در ساختمان ها و صنايع مختلف و جايگزين كردن گاز طبيعى صرفه جویى شده  و ” بيوفيول “ هاى پيشرفته ، مى توانند با كمك هم استفاده از نفت را در آمريكا تا سال 2040 منتفى سازند ، اقتصاد را كاملا احيا كنند و خروج بيش از 26 درصد از دی اکسید كربن را متوقف نمايند . رها شدن ا ز نفت روى هم رفته در حدود 15 دلار در هر بشكه ( دلار در سال 2000 ) يعنى يك پنجم قيمت جهانى كنونى نفت هزينه خواهد داشت و بنابراين ميتوان گفت كه بازرگانى و صنايع آمريكا مى توانند این انتقال را در جهت منا فع خود سوق دهند .

يك الگوى آمريكائى از اين انتقال گروه ما در يك مطالعه در سال 2004 ، كه پشتیبان آن در پنتاگون بود ، تحت عنوان ” پيروزى در بازى نهایى نفت “  را  طراحى كرد كه اكنون در جريان اجراى آن هستيم ؛ از جمله ، فروشگاه عظيم ” وا ل مارت “  كار آمدى كاميون هاى سنگين خود را به دو برابر افزايش داده است ، بوئينگ هاى 787 خود را با 20 درصد كار آمدى بيشتر ( بدون نياز به هزينه هاى اضافى )  به بازار فرستاده است و پنتاگون با جدیت در صدد ايجاد ” پلاتفورم “ هاى كار آمد تر نظامى است كه تكنولوژى آن مى تواند وسايل نقليه غير نظامى را نيز متحول سازد ؛ درست همان گونه كه پژوهش ها و پيشرفت هاى نظامى به ايجاد اينترنت منجر گرديد . كشورهاى ديگر نيز مى توانند همين اقدامات يا اقدامات بهترى را انجام دهند . مشروط به اينكه هدفهاى عالى داشته باشند ، جسورانه انديشه كنند و بازارها و پيشرفت تكنولوژيك را جدى بگيرند . اتومبيل هاى فوق كار آمد و انواع مشابه آنها در ديگر وسايل نقليه از جمله روشها و امكاناتى است كه جهان را غنى تر ، منصفانه تر و امن تر خواهند نمود .

نظرات مطرح شده در اين مقاله لزوما نظرات يا سياستهاى دولت آمريكا را بازتاب نمى دهد .