في السّنوات الأخيرة تحاول شركات السّيارات كثيراً أن تطور من محركاتها حتى تكون أكثر صديقة للبيئة

لذلك ظهرت المحركات التي تعمل عن طريق الوقود البديل في محاولة أخرى للتقليل من الانبعاثات الصّادرة عن سياراتنا ومساعدة المستهلك اقتصادياً

فما هو الوقود البديل ؟ وفي أي محركات يمكن استخدامه ؟ وما هي سلبياته وايجابياته ؟

الوقود البديل هو عبارة عن المحروقات الغازية التي يتمّ الحصول عليها من الحفريات النّفطية بطرق مختلفة، ويوجد منه أنواع عدة كغاز الميثان، الغاز الطّبيعي والغاز النّفطي المسال (GPL).. جميعها تستخدم كوقود لعدة تطبيقات عمليّة ومن ضمنها محرك السّيارة.

غاز الميثان هو مركب هيدروكربوني بسيط، يتكون من ذرة كربون و أربع ذرات من الهيدروجين، يمكن استخراجه من باطن الارض، كثافته أقلّ من كثافة الهواء، وله قيمة حراريّة أعلى نسبياً من الغاز المسال.

ملاحظة: لا يجب الخلط بينه وبين الغاز الطبيعي (GN)، وهو عبارة عن خليط من المركبات الهيدروكربونية الغازية المختلفة كالميثان، البروبان، الإيثان، البوتان وغيرها..

يشكل الميثان النّسبة الأكبر من بين هذه المركبات (يصل أحياناً إلى 95% من التركيبة النّهائية)، لذلك غالباً ما يعتقد أنّ الغاز الطّبيعي والميثان هما نفس الشّيء.

الغاز النّفطي المسال هو عبارة عن خليط من الكربوهيدرات، يتكون بشكل أساسي من البروبان والبوتان، وتختلف نسبتهما حسب الظّروف المناخيّة

ويتمّ الحصول عليه من تكرار النّفط الخام، ويمكن تحويله إلى الحالة السّائلة بسهولة (18 بار من الضّغط تكون كافية لتحويله إلى سائل).

في الآونة الاخيرة، يتمّ استخدام الغاز النّفطي المسال وغاز الميثان بشكل واسع في محركات الاحتراق الدّاخلي، خاصّة تلك الّتي تعمل عن طريق شمعة الاحتراق.

عند استخدام الـ (GPL)، يتمّ تزويده إلى السّيارة بالحالة السّائلة في خزان إسطواني منفصل عن خزان البنزين

وهناك عدة طرق لحقنه في غرفة الاحتراق:

الطّريقة الأوّلى: حقنه بالحالة الغازية:

يتمّ ذلك عن طريق استخدام محول-خافض يقوم بتحويل الـ GPL من الحالة السّائلة إلى الغازية عن طريق خفض ضغطه، ومن ثمّ حقنه عن طريق البخاخات ليختلط مع الهواء.

الطّريقة الثّانية:

فإنه يتمّ ضخ الغاز المسال عن طريق البخاخات بالحالة السّائلة (أيّ دون استخدام الخافض) في أنبوب السّحب ليختلط بعدها مع الهواء

مما يؤدي إلى تبخره وتبريد الشّحنة أو الخليط، مما يرفع من كمية الشّحنة الدّاخلة إلى غرفة الاحتراق.

في كلا الحالتين، يمكننا الاستنتاج أننا نحتاج إلى تعديل نظام الحقن في السّيارة حتى نتمكن من استخدام الـ GPL، وهذا يتمّ عن طريق إضافة بخاخات منفصلة عن تلك المستخدمة للبنزين

بحيث يتحكم كمبيوتر السّيارة في فتح و إغلاق هذه البخاخات، وأيّ منها يجب استخدامه.

أمّا الميثان فيتم تزويده بالحالة الغازية في اسطوانات (من 2-4 اسطوانات)، وبالتالي يتمّ حقنه بنفس الحالة عن طريق بخاخات إضافية يتمّ إضافتها إلى تلك الموجودة والخاصة بالبنزين.

ماذا عن النّتائج التي نحصل عليها ؟

GPL:

• أداء محرك السّيارة يكون أقلّ بقليل مقارنة مع البنزين.
• سعره أقلّ من سعر البنزين (يتمّ بيعه باللتر).
• الملوثات النّاتجة عن عملية احتراقه أقلّ من تلك النّاتجة عن احتراق البنزين (خاصة ثاني أكسيد الكربون).
• سهل التّخزين حيث يكفي خزان واحد ويمكن تغييره كلّ 10 سنين.
• محطات الوقود الّتي تقوم بتزويده منتشرة أكثر من تلك الخاصة بالميثان، ولكنه غير منتشر في كل أنحاء العالم.
• لا يمكن ركن السّيارة الّتي تعمل بالـ GPL في مواقف السّيارات السّفلية (تحت الأرض كمواقف المولات مثلاً)، وذلك لأن كثافته أكبر من كثافة الهواء، فعند ركن السّيارة في هذه المواقف هناك خطر تجمع الغاز، وبالتالي تشكل نقاط خطرة قابلة للاشتعال  

الميثان:

• أداء المحرك يكون قريب جداً من أداء محركات البنزين.
• سعره أقلّ من سعر البنزين.
• الميثان صديق للبيئة، وينتج عنه ملوثات أقلّ من تلك التي تنتج من احتراق البنزين.
• تخزينه أصعب نسبياً من الـ GPL، إذ يحتاج إلى أكثر من اسطوانة، ويجب فحص الاسطوانات كلّ خمس سنوات.
• قلة محطات الوقود الّتي تقوم بتزويد غاز الميثان، و عملية شحن السّيارة بالميثان تحتاج إلى وقت أكثر.
• يمكن ركن السّيارة في أيّ مكان تريده.

الوقود البديل و الديزل :

هل من الممكن استعمال هذه الغازات أيضاً مع محركات الديزل ؟

 الجواب هو نعم..

ولكن.. ولأن الميثان و الـ GPL يحتاجان إلى مصدر خارجي للاشتعال، فإنّه في محركات الدّيزل، و لغياب المصدر الخارجي،  يتمّ ضح الغاز (ميثان أو GPL) في أنبوب السّحب ليدخل إلى غرفة الاحتراق مختلطاً مع الدّيزل و الهواء

بعدها يشتعل هذا الخليط بفضل الضّغط الّتي تولده الاسطوانة بحيث أن الدّيزل (بفضل الضغط العالي) يشتعل ليحترق معه أيضاً الميثان أو الـ GPL.

إنّ نسبة الخليط بين الميثان والدّيزل أو الـ GPL والدّيزل تختلف حسب المحرك.

وبطبيعة الحال، لا يمكن لمحرك الديزل أن يعمل على الغاز لوحده كما في محركات البنزين.

المصدر: MCI. G. FERRARI , MECCANICA DELL’AUTOMOBILE. D.SCULLINO

• إعداد: المهندس جورج قمصية
• تدقيق: المهندسة أسماء حمود
• تحرير: المهندس بشار الحجي