استعادة طاقة الكبح .. تقنية جديدة لتوفير الوقود

(د ب أ) - تسعى شركات السيارات جاهدة لتطوير تقنيات جديدة لتوفير استهلاك الوقود والحد من الانبعاثات الضارة وبالتالي الحفاظ على البيئة. وتُعد تقنية استعادة طاقة الكبح من الابتكارات التقنية في هذا المجال؛ حيث تعمل هذه التقنية على استعادة الطاقة الحركية المفقودة عند كبح السيارة وتحويلها إلى طاقة كهربائية يتم تخزينها ببطارية السيارة.

 

ويقول أرنولف تيميل، من المركز التقني التابع لنادي السيارات الألماني ADAC بمدينة لاندسبيرغ، إن كثير من شركات السيارات باتت تزود سياراتها بتقنية استعادة طاقة الكبح، غالباً بالاشتراك مع آلية تشغيل وإيقاف المحرك، من أجل التوفير في استهلاك الوقود.

 

وعن فكرة هذه التقنية يقول الخبير الألماني :"تقوم محركات السيارات أثناء دورانها بتحويل الطاقة الكيميائية بالوقود إلى طاقة حركية، بالتالي يتم دفع السيارة وتحريكها. وإذا قام السائق بالضغط على دواسة المكابح، فإنه يتم فقدان جزء من هذه الطاقة الحركية في صورة حرارة. وتعمل تقنية استعادة طاقة الكبح على تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية مرة أخرى". ويتابع تيميل :"وعندما تتحرك السيارة يمكن تشغيل دينامو لتوليد التيار الكهربائي، عندئذ يتم تخزين هذه الطاقة الكهربائية في البطارية".

 

وأشار الخبير الألماني إلى أنه في السيارات التقليدية المجهزة بمحرك احتراق داخلي يتم تخزين الطاقة الكهربائية في بطارية بادئ الدوران، التي يتم شحنها عن طريق الدينامو أو المولد الكهربائي، بالتالي يتم تخفيف العبء عن كاهل المحرك، ويتم الحفاظ على حالة شحن بطارية بادئ الدوران في مستوى معين، لتشغيل التدفئة أو مكيف الهواء مثلاً.

 

ومع ذلك لا تعمل هذه التقنية على زيادة الكفاءة لفترة طويلة، حيث أوضح الخبير الألماني :"يعتقد كثيرون على نحو خاطئ أن المولد الكهربائي يمكن أن يستمر في العمل إلى الأبد، بحيث يتوافر التيار الكهربائي «مجاناً»".

 

ولكن الدينامو يعمل بشكل أساسي على خفض قوة المحرك، حيث يقول الخبير الألماني كريستيان كولف، من معهد تقنية المركبات والحركية بمدينة هانوفر الألمانية، :"من خلال تحويل الطاقة تنشأ قوة عكسية، بالتالي قوة كبح على عمود الإدارة".

 

وأوضح الخبير الألماني تيميل تأثير الدينامو على المحرك، بقوله :"يمكن للمولد الكهربائي أن يبتلع في ظل الحمل الكامل ما بين 5 إلى 7 حصان من قوة المحرك"، وهو ما يؤدي بدوره إلى زيادة معدل استهلاك الوقود. وذكرت مجلة "جوته فارت" الألمانية المتخصصة في السيارات، أن توليد 100 وات من الطاقة الكهربائية يعادل زيادة في معدل استهلاك الوقود لمحرك الاحتراق الداخلي بمقدار 1ر0 لتر.

 

تعزيز الكفاءة

ولكن توجد طرق تعزز من كفاءة استخدام الدينامو، ومنها على سبيل المثال أنه لا يتم تشغيل المولد الكهربائي إلا عندما يقوم السائق بكبح السيارة أو في حالة قيادة السيارة بطريقة الاندفاع الذاتي، بالتالي يتم استخدام مكبح المحرك.

 

ويُطلق المتخصصون على هذه الطريقة اسم Micro-Hybrid، حيث يقول الخبير الألماني تيميل :"كانت شركة بي إم دبليو الألمانية أول شركة تطرح هذه التقنية في موديلاتها القياسية تحت اسم نظام Efficient Dynamics". كما اعتمدت بعض موديلات الشركات الأخرى على تقنية استعادة طاقة الكبح مثل سيارات شركة فولكس فاغن وأودي.

 

وتعمل هذه التقنية المتطورة على التوفير في استهلاك الوقود بدرجة كبيرة، وأوضح مانفريد كرامبين، من معهد المركبات بالجامعة التقنية بمدينة آخن الألمانية، :"تبعاً لدورة القيادة وعدد مراحل التباطؤ يمكن لهذه التقنية خفض استهلاك الوقود بنسبة 5 إلى 10 %".

 

ولكن مزايا تقنية استعادة طاقة الكبح تظهر بصورة أوضح في الموديلات الهجين والسيارات الكهربائية. ويؤكد الخبير الألماني تيميل على أن هذه التقنية تساعد على خفض معدل استهلاك الوقود بنسبة تصل إلى 20%، لاسيما عند السير داخل المدن، حيث تُكثر مراحل تباطؤ السيارة.

 

وبخلاف السيارات التي يتم دفعها بواسطة محركات الاحتراق الداخلي فقط، فإن الأمر لا يقتصر في الموديلات الهجين والسيارات الكهربائية على شحن بطارية بادئ الدوران فحسب، بل يتم أيضاً شحن بطارية تشغيل المحرك الكهربائي أثناء السير وعند إجراء عمليات كبح السيارة.

 

وأضاف الخبير الألماني تيميل :"عند الضغط الخفيف على دواسة المكابح لا يتم تشغيل المكابح الميكانيكية في الحال، لكن يتم في البداية تشغيل المحركات الكهربائية أو المولدات الكهربائية، التي تدور بشكل أكثر صعوبة عندما تقوم بتوليد التيار الكهربائي، وبالتالي يمكن كبح السيارة بشكل ملحوظ". ويمكن لعملية التباطؤ الكهربائي تحقيق ما يصل إلى خُمس قوة المكابح القرصية أو الطنبورية. أما المكابح الميكانيكية فتقوم بكبح  السيارة في المناورات الأكثر عنفاً.