تقنية مصرية غير مسبوقة لتحسين محركات السيارات بالطاقة الشمسية

توصّل باحث مصري إلى تقنية جديدة لتحسين محركات السيارات بالطاقة الشمسية، بالإضافة إلى تقليل انبعاثات العوادم والاستفادة من طاقة هذه العوادم بتشغيل دورة التكييف في السيارات.

فقد أجرى الأستاذ بقسم هندسة القوى الميكانيكية بكلية الهندسة جامعة المنصورة الدكتور أحمد سعد سليمان -في الرسالة التي تقدَّم بها لنيل درجة الدكتوراه من جامعة شنغهاي بالصين- دراسة نظرية وعملية لنظام فعّال لاسترداد الحرارة المُهدرة لمحركات الديزل في السيارات باستعمال مواد متغيرة الطور المحسّنة بالنانو.

وأوضح سعد -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة- أن كمية كبيرة من الطاقة تحملها غازات العادم، وتُهدَر في الغلاف الجوي، بجانب الانبعاثات الكربونية وغيرها من المُلوثات للبيئة الناتجة عن الاحتراق غير الكامل للوقود خلال ظروف التشغيل شديدة البرودة للمحرك.

توفير الطاقة

في هذه الدراسة، توصَّل الباحث المصري إلى تصميم جديد لنظام استرداد حرارة المحرك المُهدرة في الغلاف الجوي باستعمال مواد متغيرة الطور لتوفير الطاقة وتقليل الانبعاثات الكربونية.

وقال الدكتور أحمد سعد، إن الدراسة تضمنت 3 أجزاء رئيسة، مشيرًا إلى أن الجزء الأول تمحورَ حول تحسين أداء محركات السيارات وتقليل الانبعاثات الصادرة عنها عن طريق تخزين طاقة العادم لاستعمالها مرة أخرى، من خلال تسخين الهواء الداخل للمحرك في المناطق الباردة.

بينما ركّز الجزء الثاني على استعمال العادم -قبل خروجه إلى الوسط المحيط- في تشغيل دورة تكييف بالامتصاص، بحيث لا تستهلك أيّة قدرة من المحرك، وتقوم بدورة التكييف العادية نفسها، اعتمادًا على طاقة العوادم، ويمكن تشغيلها عند سرعات المحرك الصغيرة والكبيرة.

وأضاف سعد، في تصريحاته إلى منصة الطاقة، أنه في الجزء الثالث من الدراسة، تناول تحسين محركات السيارات بالطاقة الشمسية وكفاءتها، من خلال تثبيت خلايا شمسية وتخزين طاقتها في بطارية تُستعمل في حالة المحرك الهجين الذي يعمل بالبنزين والكهرباء، بهدف إنتاج الكهرباء وتخزينها في البطارية واستعمالها في أيّ وقت لتشغيل السيارة أو الأجزاء الكهربائية منها.

آلية العمل

أشار الأستاذ بقسم هندسة القوى الميكانيكية بكلية الهندسة جامعة المنصورة إلى أن الجزء الأول من الدراسة يهدف إلى تحسين أداء محركات السيارات في المناطق الباردة، موضحًا أن نسبة الانبعاثات الصادرة عن العوادم في درجات الحرارة المنخفضة تكون أعلى من المعدل الطبيعي.

ولتحسين أداء المحركات في الأجواء الباردة، قام الباحث المصري بتسخين الهواء الداخل إلى المحرك لتقليل الانبعاثات، نظرًا لأن الهواء الداخل إلى المحرك للاحتراق مع الوقود عادةً ما يكون باردًا للغاية لانخفاض درجات الحرارة في هذه الأماكن، ويكون الاحتراق غير كامل، ونتيجة لذلك ترتفع نسبة الملوثات في العوادم الصادرة عن المحركات.

وأوضح الدكتور أحمد سعد أن الجزء الثاني من الدراسة يدور حول تخزين طاقة عوادم المحرك لتوفير الوقود، بحيث تُشغّل نظام التكييف في السيارة دون استهلاك أيّة طاقة أو قدرة من المحرك.

وقال سعد، إنه عادةً ما يُشغّل نظام التكييف في السيارات باستهلاك طاقة من المحرك، إلّا أن التقنية الجديدة تضمن توفير الوقود ورفع أداء المحرك من خلال تشغيل دورة تبريد بالامتصاص عن طريق طاقة عوادم المحرك.

وأضاف أن الدورات العادية تعمل عند سرعات المحركات المرتفعة، بينما يضمن التصميم الجديد تشغيل دورة الامتصاص عن طريق عادم المحرك، وليس باستهلاك الوقود، ولديه القدرة على العمل عند السرعات المرتفعة والمنخفضة، وبدلًا من ضياع الطاقة المُهدرة من العادم في الوسط المحيط (الشارع)، تُستَغَلّ في تشغيل هذه الدورة.

وأكد سعد أن آلية العمل تدور حول استعمال العادم -قبل خروجه إلى الوسط المحيط- في تشغيل دورة تكييف بالامتصاص، بحيث لا تستهلك أيّة قدرة من المحرك، وتقوم بدورة التكييف العادية نفسها.

ويشير الرسم التالي، من إعداد منصة الطاقة المتخصصة، إلى تشغيل وحدة تخزين الكهرباء المزودة بالمادة متغيرة الطور، لتخزين طاقة العادم لإعادة استعمال تلك الطاقة في تسخين الهواء الداخل للمحرك في الظروف شديدة البرودة لتقليل انبعاثات المحرك:

تحسين محركات السيارات بالطاقة الشمسية

أفاد الباحث المصري أنه يمكن استعمال شمع البرافين أو أيّ مادة متغيرة الطور لتخزين الحرارة.

ولفت إلى أنه عندما تمتص مادة شمع البرافين كمية من الحرارة فإنها تخزنها، من خلال التحول من الصورة الصلبة إلى الصورة السائلة، وعندما تُستردّ الحرارة منها فإنها تتحول مرة أخرى من الحالة السائلة إلى الصلبة.

بينما سلّط الجزء الثالث من الدراسة الضوء على تحسين محركات السيارات بالطاقة الشمسية وكفاءتها.

إذ أوضح سعد أنه قام بتثبيت الخلايا الشمسية واستعمل بطارية لتخزين الكهرباء المُولدة عنها، وهذا في حالة المحرك الهجين الذي يعمل بالبنزين والكهرباء معًا، وهنا يمكن استغلال الكهرباء المُخزنة من الطاقة الشمسية للاستعمال في أيّ وقت وتقليل استهلاك الوقود.

ويشير الرسم التالي، من إعداد منصة الطاقة المتخصصة، إلى تشغيل وحدة التبريد بالامتصاص بطاقة العادم عند سرعات المحرك المختلفة دون استهلاك طاقة من المحرك، والحصول على تكييف هواء مناسب:

موضوعات متعلقة..

• السيارات الهجينة في أفريقيا.. المغرب ومصر بوابة لشركات التصنيع الأوروبية
• خطة لخفض انبعاثات صناعة الصلب في كوريا الجنوبية بـ117 مليون دولار
• المركز السعودي لكفاءة الطاقة.. ذراع المملكة لترشيد استهلاك الوقود

اقرأ أيضًا..

• أوابك: 5 دول عربية تستحوذ على 72% من نمو الطاقة المتجددة في 2027
• إيران تعلن اكتشاف غاز ضخمًا في بحر عمان قد يتجاوز 200 تريليون قدم مكعبة
• أنس الحجي: أسواق النفط تواجه 3 آثار سلبية بسبب الحرب في أوكرانيا
• تقنية جديدة لزيادة ضخ المياه بالطاقة الشمسية