المستهلكون ينجذبون هذه الأيام الى سيارات "ترشف" الوقود بدلاً من ابتلاعه. وفيما تتجه أوروبا الى انتاج محركات أصغر للسيارات العادية وسيارات هجينة تعمل على الديزل والهيدروجين، اعتمد اليابانيون الحل الأفضل عملياً بالجمع بين الديزل ومحرك كهربائي. أما الولايات المتحدة فما زالت تتباطأ باعتمادها على النفط. وتواجه صناعة السيارات الأميركية حالياً معركة بقاء في أسوأ أزمة عرفتها، اذ يتخلى حتى الأميركيون عن السيارات الكبيرة المسرفة في استهلاك الوقود ليشتروا السيارات اليابانية المقتصدة في استهلاكه. كما بدأت الطرقات تشهد أعداداً متزايدة من السيارات الهجينة العاملة على الوقود والكهرباء، بانتظار نضوج تكنولوجيات خلايا الوقود الهيدروجيني الواعدة بسيارات لا تحتاج الى مشتقات نفطية ولا تنفث ملوثات.
في هذا العرض أبرز جديد السيارات الخضراء.
زوار معرض الشرق الأوسط لسيارات 2006 الذي أقيم في دبي خلال كانون الأول (ديسمبر) شاهدوا بعض نماذج السيارات الهجينة، أو الهايبريد. لكن وجودها هناك كان لمجرد العرض ولفت الأنظار، اذ ان أياً منها لم يكن مخصصاً لأسواق الشرق الأوسط. وبالمقارنة، شهد معرض ديترويت في كانون الثاني (يناير) 2006 وهو أكبر معرض للسيارات في أميركا الشمالية، إطلاق مجموعة من السيارات الهجينة، في طليعتها تويوتا كامري 2007 التي ستنزل في الأسواق الأميركية خلال صيف 2006، وهي تقطع 69 كيلومتراً بالغالون في المدينة و59 كيلومتراً على الطرق السريعة.
مع تزايد الطلب على النفط وارتفاع أسعاره، بدأت الطرقات تشهد أعداداً متزايدة من السيارات البديلة الأقل اعتماداً على مشتقاته، خصوصاً تلك العاملة بواسطة المحركات الهجينة وخلايا الوقود.
تويوتا وهوندا هما الشركتان الرائدتان في تكنولوجيا الهجائن. وقد انضمت فورد الى هذا القطاع بجدية، وشهدت سنة 2005 مبيعات كبيرة لسيارات الهايبريد هوندا سيفيك وتويوتا بريوس وفورد إسكيب. لكن شركات أخرى تلحق بالركب، مثل بي إم دبليو وجنرال موتورز ومازدا ومرسيدس ـ بنز وميتسوبيشي وفولكسفاغن.
كيف تعمل السيارات الهجينة؟
تأتي السيارات الهجينة في كل الأشكال والأحجام، وتكاد لا تميز عن السيارات العادية شكلاً.
الهايبريد التي تعمل بالوقود والكهرباء مزودة بمحركين: محرك احتراق داخلي يعمل على الديزل أو البنزين ومجهز بمولد لانتاج الطاقة، والآخر كهربائي له بطاريات ذاتية الشحن لتخزين الطاقة المولدة. محرك الوقود يشغل السيارة ويشحن البطارية، ويحول الطاقة التي تفقد عادة أثناء الفرملة وهبوط المنحدرات الى كهرباء تخزن في البطارية الى حين يحتاجها المحرك الكهربائي، الذي يشغل السيارة بمفرده حين يتوقف محرك الوقود، أو يساعده أثناء الاسراع أو تسلق المرتفعات أو القيادة بسرعة منخفضة حيث تكون كفاءة محركات الاحتراق الداخلي في أدنى مستوياتها. والسيارات الهجينة التي تعمل على الوقود والكهرباء، والمعروضة للبيع حالياً، لا تحتاج الى وصل بمصدر خارجي للكهرباء من أجل اعادة شحنها، فالوقود العادي والفرملة الاسترجاعية يوفران كل الطاقة التي تحتاجها.
لماذا لا نجد أعداداً كبيرة من الهجائن علـى الطرقات؟ يقول ديف كول، رئيس مركز أبحاث السيارات فـي آن اربور بولاية ميشيغن الأميركية، ان المشكلة هي البطارية الكبيرة الغالية الثمن والالكترونيات المعقدة والمحرك الكهربائي التي تحتاجها السيارة الهجينة. ويقدر بان صنع هذه السيارات يكلف ما بين 4000 و7000 دولار اضافية ويحقق وفراً في الوقود بنسبة 30 في المئة. لكن، حتى بعد الارتفاع الحاد الأخير في أسعار النفط، فان معظم المستهلكين لا يوفرون من الوقود ما يكفي لتبرير الكلفة الاضافية.
وعلى رغم أن الوقود في السيارة الهجينة ينتج انبعاثات سامة عند الاحتراق، فهذه الانبعاثات يمكن ضبطها بطرق عدة. فالمحول الحفاز الثلاثي الاتجاهات يحول أول اوكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين والهيدروكربونات الى ثاني اوكسيد الكربون ونيتروجين وبخار ماء، على التوالي، قبل اطلاقها في الغلاف الجوي. واضافة الى ذلك، يكون لهذه السيارة بالذات نظام تهوئة خاص يؤمن تحويل الغازات التي تتجمع في مخرج المحول الحفاز الى المحرك حيث يتم حرقها بدلاً من أن تنفث الى الخارج. وعند تبخر جزيئات البنزين في حجرة الوقود، يتم امتصاصها وتصفيتها بواسطة "صندوق ضبط الانبعاثات البخارية" الممتلئ بالفحم، وتخزن في الصندوق ما دامت السيارة متوقفة، ومن ثم تُحول الى المحرك حيث تحرق، مما يمنع انبعاث الهيدروكربونات الضارة في الجو. وعندما يعبأ خزان الوقود، تحتبس الابخرة في حجرة ممتلئة بالكربون، ويتم حرقها عندما يدار المحرك.
وقد بيع نحو 220,000 سيارة هجينة في الولايات المتحدة عام 2005، أي نحو 1,3 في المئة من حجم السوق. وهذه قفزة كبيرة عن السنة السابقة، حيث بيعت 87,000 سيارة هجينة شكلت 0,5 في المئة من المبيعات.
الشركات الأوروبية تأخرت في موضوع الهايبريد، لأنها ركزت خلال السنوات الماضية على تطوير محركات ديزل. ويمتدح صانعو السيارات الأوروبية مزايا نظم الديزل النظيف التي يقولون انها منخفضة الكلفة وتجتاز مسافة أطول من السيارات الهجينة التي تعمل على البنزين والكهرباء. ويحتوي وقود الديزل على طاقة بالغالون تزيد عما في البنزين بنسبة 10 في المئة. كما ان محركات الديزل هي أعلى انضغاطاً و"أيسر" سيراً ولا تختنق، مما يمنحها ميزة كبيرة على محركات البنزين من حيث الاقتصاد بالوقود. وتتنامى سوق محركات الديزل في أوروبا، حيث 40 في المئة من الـ150 مليون سيارة التي تباع سنوياً تعمل على الديزل.
وتنفث محركات الديزل كمية من ثاني أوكسيد الكربون أقل كثيراً من محركات البنزين، لكنها تنتج كميات أكبر من الجزيئات. وقد تشددت المفوضية الأوروبية خلال السنوات الأخيرة في هذا الموضوع، فتم فرض أنواع دقيقة من الفلتر لضبط الانبعاثات من محركات الديزل. ومع هذه القيود، اكتشفت صناعة السيارات الأوروبية أن لا بد لها من البحث عن تكنولوجيات أخرى الى جانب محركات الديزل لخفض كمية الانبعاثات والخضوع للمستويات المطلوب الوصول اليها في أوروبا خلال سنوات قليلة.
خلايا الوقود: متى يشيع الهيدروجين؟
السيارة العاملة بخلايا الوقود (fuel cells) يدفعها محرك كهربائي تشغله خلايا وقود تنتج الكهرباء من الطاقة الكيميائية للهيدروجين. وهي أكثر كفاءة من السيارة العادية، والمنتج الثانوي الوحيد هو الماء.
ويتفق معظم صانعي السيارات على أن سيارات خلايا الوقود التي تعمل عن هيدروجين يتم انتاجه من مصادر طاقة متجددة هي الهدف النهائي، لعدم اعتمادها على الوقود الاحفوري ولأنها لا تنفث الا ماء صافياً. لكنهم يقولون ان تطبيق هذه التكنولوجيا يحتاج الى عقد من الزمن على الأقل. ويقول كارلوس غصن الذي يرأس شركتي نيسان اليابانية ورينو الفرنسية: "التكنولوجيا التي حققت اختراقاً حقيقياً هي خلايا الوقود، لأنها الوحيدة التي تضمن استقلالك على النفط. لكن هذا سيستغرق وقتاً طويلاً جداً".
وفيما يثير المشككون بسيارات خلايا الوقود مسألة ارتفاع تكاليف البنى التحتية الضرورية لانتاج وتعبئة الهيدروجين، تقول شركة جنرال موتورز، وهي من مؤيدي هذه التكنولوجيا، ان جعل الهيدروجين متاحاً لـ70 في المئة من الأميركيين لا يكلف الا 10 ـ 15 مليار دولار، متوقعة تطوير نظام دفع في خلايا الوقود يكون بحلول سنة 2010 مماثلاً على الأقل لمحركات البنزين اليوم من حيث الفعالية والمتانة. ولم تعلن أكبر شركة لصنع السيارات في العالم متى ستبدأ الانتاج المكثف لهذه السيارات، لكن نائب رئيس الأبحاث والتطوير فيها لاري برنز يقول انه اذا تم صنع ما بين 500 ألف ومليون سيارة، فانها "لن تكلف عندئذ أكثر من سيارة تعمل على البنزين". وقد عرضت جنرال موتورز، في معرض طوكيو للسيارات في تشرين الأول (اكتوبر) الماضي، سيارتها النموذجية "سيكويل" التي تعمل بخلايا الوقود وتستطيع أن تقطع مسافة 483 كيلومتراً بين عمليتي تزود بالوقود الهيدروجيني.
شركة دايملر كرايزلر لاعب رئيسي آخر في الميدان، وقد عرضت أيضاً سيارة نموذجية تستطيع العمل إما بخلايا الوقود أو ببطارية ليثيوم وحديد. ويبلغ مدى هذه السيارة العائلية عند تعبئتها بالهيدروجين 400 كيلومتر.
ويتوافر حالياً في الولايات المتحدة عدد محدود من السيارات العاملة بخلايا الوقود الهيدروجيني، للبيع أو التأجير الى جماعات تجري مشاريع اختبارية ولديها تجهيزات متاحة لتعبئة الهيدروجين.
العشر الأنظف
من بين السيارات التي أدرجت على قائمة العشر الأكثر اقتصاداً بالوقود لسنة 2006، التي تصدرها وكالة حماية البيئة ووزارة الطاقة في الولايات المتحدة، احتلت هوندا إنسايت هايبريد المرتبة الأولى، اذ قطعت بالغالون (الغالون 3,7 ليترات) 96,5 كيلومتراً في المدينة و106 كيلومترات على الطريق السريع. وأتت تويوتا بريوس هايبريد في المرتبة الثانية، اذ قطعت بالغالون 96,5 كيلومتراً في المدينة و82 كيلومتراً على الطريق السريع. ويبدو أن تويوتا تواقة الى انطلاق سياراتها الهجينة، فقد أضافت علبة التروس في مزيد من الطرازات، التي ستكون من بينها "لكزس إل إس" الكبيرة الحجم. وكانت فورد الشركة الاميركية الوحيدة التي دخلت "قائمة العشر الأوائل" بنسخة هجينة من سيارتها إسكيب الرياضية المتعددة الأغراض (SUV). كما احتلت فولكسفاغن مرتبات مرموقة بأربع سيارات تعمل على الديزل من طرازات بيتل وغولف وجيتا. وأتت عاشرة سيارة تويوتا كورولا، الوحيدة على القائمة التي تعمل بالبنزين فقط، اذ تقطع مسافة 51 كيلومتراً بالغالون في المدينة و66 كيلومتراً على الطريق السريع.
في فئة الميني فان، أتت هوندا أوديسي ذات الدفع الثنائي في المرتبة الأولى، اذ تقطع بالغالون مسافة 32 كيلومتراً في المدينة و45 كيلومتراً على الطريق السريع. وأفضل سيارة كبيرة اقتصاداً بالوقود لسنة 2006 هي هيونداي سوناتا بناقل السرعة اليدوي، التي تقطع بالغالون مسافة 38,5 كيلومتراً في المدينة و55 كيلومتراً على الطريق السريع. وفي فئة البيك أب احتلت المرتبة الأولى سيارتان ثنائيتا الدفع هما فورد رينجر ومازدا بي 2300، اذ تقطعان بالغالون مسافة 38,5 كيلومتراً في المدينة و46,5 كيلومتراً على الطريق السريع.
وجاءت سيارة البيك أب دودج رام 1500 ذات المحرك سعة 8,3 ليترات، من صنع دايملر كرايزلر، في المرتبة الدنيا بين جميع السيارات التي تم تقييمها، باعتبارها الأقل اقتصاداً بالوقود، اذ تقطع بالغالون 14 كيلومتراً في المدينة و19 كيلومتراً على الطريق السريع.
في السوق الخضراء
في كانون الثاني (يناير) 2006، أعلنت شركة بي إم دبليو وجنرال موتورز ودايملر كرايزلر استراتيجيتها التحالفية لصنع سيارة هجينة. وكانت الشركات الثلاث اتفقت على التعاون لتطوير نظام دفع هجين يمكنها من اللحاق بشركة تويوتا، وهي تنوي اطلاق سياراتها الهجينة الجديدة ابتداء من سنة 2007. وقد تبنى هذا التحالف نظام جنرال موتورز الهجين المزدوج، الذي يشتمل على جهاز نقل سرعة اوتوماتيكي متغير الكترونياً مزود محركين كهربائيين، أحدهما منخفض السرعة والآخر عالي السرعة، يساندان محرك البنزين. السرعة المنخفضة للقيادة في المدن والشوارع المزدحمة حيث يتكرر الوقوف والانطلاق، والسرعة العالية للقيادة على الطرقات السريعة. وكلا المحركين الكهربائيين مرتبطان بجهاز تحكم يشتغل اختيارياً وفق سرعة السيارة، لذا فان هذه التكنولوجيا تزيد من الاقتصاد بالوقود. أما نظام تويوتا الهجين، بالمقارنة، فهو أحادي يستخدم المحرك الكهربائي وحده للقيادة بسرعة منخفضة، ويستخدم المحرك الكهربائي ومحرك البنزين معاً للقيادة بسرعة عالية.
وفي 2005 أطلقت فورد سيارتها الثانية التي تعمل على البنزين والكهرباء، وهي (SUV) ميركوري مارينر هايبريد. تقول نانسي جويا، مديرة تكنولوجيات السيارات وبرامج الطرازات الهجينة في فورد، ان الشركة قدمت موعد بدء انتاج هذه السيارة سنة واحدة لأن الطلب على سيارة إسكيب العاملة على البنزين والكهرباء كان قوياً. وقررت فورد انتاج 4000 سيارة مارينر هايبريد و20,000 سيارة اسكيب هايبريد سنة 2006. ويبلغ الوفر المقدر في الوقود الذي تحققه مارينر الهجينة 53 كيلومتراً بالغالون في المدينة و46,5 كيلومتراً على الطريق السريع، وهذا يتماشى مع ما توفره إسكيب الهجينة الرباعية الدفع، لكنه أدنى مما يوفره طراز إسكيب الذي يندفع على العجلتين الاماميتين. وتباع مارينر الهجينة بنحو 30 ألف دولار، أي أغلى قليلاً من إسكيب الهجينة.
وفي معرض فرانكفورت الدولي للسيارات في أيلول (سبتمبر) الماضي، أزاحت هوندا الستار عن أول هجينة تعمل بالوقود والكهرباء من طرازها الشهير سيفيك صالون. كما طرحت سيارتها سيفيك الهجينة في الأسواق الاوروبية سنة 2006 لتنافس تويوتا بريوس الهجينة أيضـاً التي تحقق أعلى المبيعات للشركة المنافسة، والتي تملك قوة تسارع كبيرة مع ناقل سرعة سلس جداً لدى الانتقال بين النمط الكهربائي والنمط المزدوج الكهربائي ـ الوقودي. وتقول هوندا ان سيارتها الجديدة تستهلك 4,6 ليترات من البنزين لكل 100 كيلومتر، مما يجعلها أفضل قليلاً من بريوس من حيث استهلاك الوقود. وقد هيأت تويوتا لبيع 360 ألف سيارة بريوس في أنحاء العالم خلال 2006.
بدورها، أعلنت نيسان انها ستبدأ صنع النماذج الأولية من سيارة ألتيما الهجينة التي تنوي انتاجها سنة 2007.
وقدمت دايملر كرايزلر في معرض فرانكفورت طرازين من السيارة "اس كلاس" يعملان بمحركين هجينين، أحدهما بالديزل والآخر بالبنزين. وتعتزم اودي عرض طرازاتها الجديدة من السيارات الرياضية "كيو 7" بمحرك هجين اعتباراً من سنة 2008. وستقوم بورش بتزويد السيارات الرياضية التي تنتجها بمحرك مزدوج اعتباراً من العقد الحالي.
ومع عودة الجدية الى فكرة السيارة الهجينة في اوروبا، توسع النقاش في أوساط قطاع السيارات الاوروبي من فكرة السيارة الهجينة التي تعمل بالوقود والكهرباء الى استخدام الهيدروجين كوقود بديل. وقد وقعت شركة فولكسفاغن على عقد لتطوير سيارة هجينة من طراز غولف تعمل بالوقود والكهرباء بالتعاون مع شركة "إس أيه أي سي" الصينية. وستطرح السيارة الجديدة في الأسواق مع بدء دورة الألعاب الاولمبية التي تستضيفها بكين في صيف 2008.
وقود من نبات
الديزل الحيوي أو البيوديزل يتم انتاجه بعملية تجمع بين زيوت مشتقة من مصادر عضوية، مثل زيت فول الصويا والزيوت النباتية المستهلكة والدهون الحيوانية وكحوليات، بوجود مادة حفازة. ويمكن استعماله كوقود صاف أو مزجه مع ديزل عادي في السيارات. وقد اتخذت بلدان عدة خطوات لتنفيذ مشاريع البيوديزل، ومنها البرازيل والولايات المتحدة واوستراليا وبريطانيا وفرنسا واسبانيا وماليزيا والسعودية. وباتت شركة شل، وهي من أكبر الشركات المنتجة للمشتقات النفطية في العالم، في مقدم بائعي البيوديزل.
وتسير في شوارع البرازيل حالياً أكثر من مليون سيارة هجينة تعمل على البنزين وكحول الايثانول المستخرج من سكر القصب. وتعتبر البرازيل المنتج الأكبر لوقود الايثانول، ويبلغ معدل انتاجها السنوي 16 مليار ليتر، يستخدم 14,5 مليار ليتر منها محلياً في السيارات. وتأتي الولايات المتحدة في المرتبة الثانية بانتاج وقود الايثانول، علماً أنها المستهلك الأكبر للمشتقات النفطية في العالم.
السيارات العاملة على الايثانول المرن (ethanol flexible-fuel) مصممة لتشغل على وقود E85 مثلاً، وهو مزيج من الايثانول بنسبة 85 في المئة والبنزين بنسبة 15 في المئة، أو أي مزيج آخر من الوقودين. وقد انتج العالم عام 2004 نحو 30 مليار ليتر من وقود الايثانول من محاصيل السكر والذرة. لكن هذا يعادل 2 في المئة فقط من استهلاك البنزين في العالم، ويبدو أن أمام أنواع البيوديزل طريقاً طويلة قبل أن ينافس البنزين في الأسواق العالمية.
لكنها بداية على الأقل، وليست سيئة على الاطلاق!
كادر
إكسبلورر خضراء قريباً من فورد؟
وضع "اتحاد العلماء المهتمين" في الولايات المتحدة تصميماً يحقق وفراً في الوقود أفضل بنسبة 33 في المئة في الجيب اكسبلورر الأفضل بيعاً لدى فورد. ومقابل 760 دولاراً فقط، يمكن أن تكون هذه الـSUV "الخضراء" على الطريق. فدمج التصميم العادي للبدن على القاعدة في "بدن واحد" أخف وزناً يزيد الوفر في الوقود بنسبة 8 في المئة. وباضافة ترس سادس الى جهاز نقل السرعة وزيوت تخفض الاحتكاك وضوابط صمامية الكترونية يتحقق وفر آخر مقداره 17 في المئة. حتى اعادة تصميم المرآتين الجانبيتين لخفض مقاومة الريح عنصر مساعد اضافي. ولو استطاع صانعو السيارات تحسين وفر الوقود في سيارات الـSUV والبيك أب بنسبة 35 في المئة، فان الولايات المتحدة وحدها توفر مليون برميل من النفط في اليوم.
ويقول انطوني برات، وهو محلل اقتصادي لاخبار السيارات الهجينة لدى مؤسسة "جي دي باور"، ان من الأرخص والأجدى عملياً تعديل طراز موجود ليصبح أكثر اقتصاداً بالوقود، بدلاً من بناء طراز هجين جديد لا يقدر على منافسة تويوتا بريوس وهوندا إنسايت مثلاً. فبعض السيارات الأميركية الهجينة بالكاد تقطع مسافة أطول من نظيراتها غير الهجينة. وعلى سبيل المثال، تقطع شيفروليه سيلفيرادو الهجينة 30 كيلومتراً بالغالون على الطريق العام، وهي المسافة ذاتها التي تقطعها سيلفيرادو عادية. كما تقطع في شوارع المدن 27 كيلومتراً بالغالون، أي أكثر من السيارة العادية بثلاثة كيلومترات فقط. وتندرج سيلفيرادو بين ست سيارات هجينة متوافرة أو يجرى تصميمها لدى جنرال موتورز، وجميعها ما عدا واحدة هي SUV أو شاحنة.
تقول جنرال موتورز إن "تحسينات صغيرة تصنع فرقاً كبيراً". ويقول المهندس التصميمي في الشركة تيم غروي ان رفع أداء سيارة SUV من 16 كيلومتراً بالغالون الى 17,5 كيلومتراً يوفر 110 غالونات من البنزين لكل 19300 كيلومتر، وهذا يعني توفير 100 غالون بزيادة اقتصاد الوقود في سيارة سيدان من 48 كيلومتراً بالغالون الى 64 كيلومتراً. لكن معادلة غروي تصلح فقط لأن السيارات الرياضية تستهلك كمية من البنزين أكبر بكثير. فسيارة SUV التي تقطع مسافة 17,5 كيلومتراً بالغالون تحتاج الى 1090 غالوناً لتقطع 19300 كيلومتر، بينما سيارة السيدان التي تقطع 64 كيلومتراً بالغالون لا تحتاج الا الى 300 غالون لمسافة 19300 كيلومتر.