أداة معدنية تحوّل حرارة عادم السيارة إلى كهرباء توفر 10 % من استهلاك الوقود

يتنافس الباحثون على مواجهة تحد صادر عن وزارة الطاقة الأمريكية، التي طلبت منهم تحسين اقتصاد الوقود بنسبة 10 في المائة عبر تحويل حرارة العادم المهدورة إلى طاقة يمكن أن تساعد في تزويد السيارة بالكهرباء.
وتقترب شركة جنرال موتورز من الوصول إلى هذا الهدف، وكذلك الأمر بالنسبة إلى وكيل سيارات "بي. إم. دبليو" الذي يعمل مع جامعة ولاية أوهايو. ولا يمكن أن تأتي الأبحاث التي تجريانها في مجال الكهرباء الحرارية، وهي علم استخدام الفروقات في درجات الحرارة لتوليد الكهرباء، في وقت أفضل من هذا الوقت الذي تعمل فيه أسعار البنزين العالية على تسريع الجهود الرامية إلى زيادة كفاءة السيارات قدر الإمكان.
وقال جيهوي يانج الباحث في شركة جنرال موتورز، إن أداة مطلية بالمعدن وتحيط بماسورة العادم يمكن أن تزيد اقتصاد الوقود في سيارة شيفروليه سوبربان بنحو 5 في المائة، أي ما يوازي زيادة قدرها ميل على المسافة التي تقطعها السيارة بالجالون الواحد، ويمكن أن يكون هذا التحسن أكبر في السيارة الصغيرة، مضيفا أن بلوغ هدف التحسين بنسبة 10 في المائة من شأنه أن يوفر 100 مليون جالون من الوقود الذي تستهلكه سيارات جنرال موتورز في الولايات المتحدة وحدها.
وساعدت وزارة الطاقة الأمريكية، التي تمول الأبحاث التي تجريها صناعة السيارات بصورة جزئية في تطوير مولد كهروحراري لشاحنة ديزل ثقيلة وأجرت اختبارات عليه لما يوازي 550 ألف ميل قبل نحو 12 عاما.
وقال جون فيربانكس مدير تطوير تقنية الكهرباء الحرارية في الوزارة، إن نجاح ذلك المولد يبرر التنافس الذي جرى عام 2004 للبحث عن وسيلة لمضاعفة قوة مولد التيار المتناوب في السيارة أو للحلول محله. وقد تم اختيار ثلاثة فرق للمشاركة في هذا البرنامج، حيث عمل فريق "جنرال موتورز" وفريق شركة Bsst للكهرباء الحرارية كل على انفراد على السيارات الصغيرة، بينما ركز فريق من جامعة ولاية متشيجان على الشاحنات الثقيلة.
وقال فيربانكس: إنا سنقترب من إنتاج مولدات الكهرباء الحرارية في غضون ثلاث سنوات تقريبا، مضيفا "ربما كان هذا أكبر أثر يتحقق في أقصر مدة زمنية حسب اعتقادي". يشار إلى أن هذه التقنية تشبه التقنية التي تستخدمها وكالة الفضاء الأمريكية ناسا لدفع المسابير الفضائية.
وأضاف أن أدوات الطاقة الحرارية يمكن أن تعمل بطريقتين: استخدام الكهرباء للتسخين أو التبريد، أو استخدام الفروقات في درجات الحرارة لتوليد الكهرباء، والطريقة الثانية هي التي يركز عليها يانج لسبب وجيه، حيث إنه في محرك الاحتراق الداخلي لا يستخدم إلا ربع الطاقة الكلية من البنزين لإدارة العجلات، في حين أن 40 في المائة تفقد في حرارة العادم و30 في المائة تفقد في تبريد المحرك. وهذا يعني، وفقاً لما تقوله "جنرال موتورز" إن نحو 70 في المائة من الطاقة المتوفرة تذهب هدرا.
يشار إلى أن سيارة السوبربان تنتج 15 كيلو واط من الطاقة الحرارية للعادم أثناء قيادتها في المدن، وهذه الكمية تكفي لإدارة ثلاثة أو أربعة مكيفات هواء في أن واحد، ولكن من غير الممكن استخدام كل حرارة العادم التي تنتجها السيارة، ولذلك عندما تسير السيارة بسرعة تتراوح بين 50 و60 كيلو مترا في الساعة، يستطيع المولد أن ينتج 800 واط كهرباء، وفقاً لما قاله بائع. ويمكن أن تذهب هذه الكهرباء إلى الأجهزة الملحقة بالسيارة كجهاز تحديد المواقع، ومشغل الـ DVD ، وربما تذهب أيضاً إلى مضخات المياه في السيارة.
وسيتم اختبار النموذج الأولي لأداة يانج على سيارة سوبربان في العام المقبل، وسيتم اختبار النموذج الأولي المشابه الذي اخترعه العلماء في ولاية أوهايو وفي شركة BSST على سيارة BMW عام 2009.
يُذكر أن مولد الكهرباء الحرارية يعمل عندما يسخن أحد جوانب مادته المعدنية وتتحرك الإلكترونات المستثارة إلى الجانب البارد. وإن هذه الحركة تنتج تياراً تقوم الإلكترودات بجمعه وتحويله إلى كهرباء. وفي حين لم يتضح المبلغ الذي ستضيفه هذه الوسيلة إلى قيمة السيارة، فإن الهدف الكلي للأبحاث هو جعلها فاعلة التكلفة ـ كما قال يانج.
وقال لون بيل رئيس شركة BSST، وهي إحدى الشركات التابعة لشركة "إميريجون إنك" التي تعمل في تزويد الكهرباء الحرارية "هناك حاجة لعدة خطوات أخرى لإنتاج هذه المادة على نطاق تجاري، ولكننا متفائلون بحذر حول إمكانية تنفيذ هذه الخطوات بنجاح". وتعمل BSST أيضا مع شركة فورد للسيارات لتطوير أنظمة لمراقبة المناخ مبنية على علم الكهرباء الحرارية.