جام جم آنلاين: هنوز هوا آنقدرها هم سرد نشده، اما اگر مثل من ساكن يكي از شهرهاي بزرگ كشورمان باشيد، حتما در چند روز اخير شاهد خودنمايي خفيف وارونگي هوا و آلودگي هواي شهرتان بوده‌ايد. تهران، اصفهان، مشهد، شيراز و تبريز دوباره دارند بوي دود مي‌گيرند و اين داستاني است كه هر سال با آغاز فصل سرما آغاز مي‌شود.
داستاني كه با مقداري غرغر و وعده و وعيد و نمايش چند تصوير از آلودگي هواي تهران در تلويزيون و اعلام آمار چند هزار نفري كه بر اثر آلودگي كشته شده‌اند، فراموش مي‌شود تا سال بعد كه دوباره ديو آلودگي بازگردد.
يكي از علت‌هاي اصلي آلودگي هواي شهرهاي بزرگ حمل و نقل درون‌شهري است. باوجود تلاش‌هاي زيادي كه بخصوص در سال‌هاي اخير در شهرهاي بزرگ و مخصوصا تهران شاهد آن بوده‌ايم، هنوز سامانه‌هاي حمل و نقل عمومي نه‌تنها جوابگوي سيل عظيم مردم كه گويا چراغ سبز براي افزايش مجدد آن نيز صادر شده نيست كه خود يكي از عوامل آلودگي است. برنامه شهرهاي بزرگ جهان در حال حاضر حركت به سمت استفاده از سيستم حمل و نقل عمومي برقي است تا آلودگي ناشي از توليد انرژي را به جايي صدها كيلومتر دورتر از شهرهاي بزرگ هدايت كند.
انواع اتوبوس برقي
اتوبوس‌هاي برقي امروزه در دو نوع كلي باتري‌دار و فاقد باتري توليد مي‌شوند. اتوبوس‌هاي فاقد باتري كه آنها را اصطلاحا ترولي باس (trolleybus) نيز مي‌نامند، اتوبوس‌هايي هستند كه توسط يك ميله رسانا كه روي سقفشان نصب شده است به شبكه‌اي از كابل‌هاي برق كه روي كل مسير كشيده شده‌اند، وصل مي‌شود و انرژي مورد نياز خود را مستقيما از شبكه برق شهري دريافت مي‌كند. اين اتوبوس‌ها دو مشكل اساسي دارند كه اولي‌اش مربوط مي‌شود به هزينه بسيار زياد ايجاد زيرساخت شبكه برق‌رساني و دومين مشكل هم اين است كه اتوبوس‌ها مجبورند فقط در همان مسيري كه برايشان طراحي شده حركت كنند و در صورت بروز مشكل در طول مسير، كل خط اتوبوسراني خواهد خوابيد تا زماني كه مسير مجددا باز شود.
نوع دوم اتوبوس‌هاي برقي، آنهايي هستند كه از باتري يا هر وسيله ديگر ذخيره انرژي الكتريكي مثل خازن براي تامين برق مورد نياز خود استفاده مي‌كنند. اين اتوبوس‌ها به سرمايه‌گذاري اوليه فراوان براي ايجاد خط اتوبوسراني احتياجي ندارند و وابسته به مسير اختصاصي خود نيز نيستند، اما مشكل اساسي اين دسته تا همين اواخر قيمت خيلي زياد و مشكل شارژ مجدد باتري‌هاي آنها بود. باتري‌هاي ليتيوم- يوني به نسبت وزن‌شان انرژي الكتريكي زيادي را ذخيره مي‌كنند، اما از آن طرف بسيار گران قيمت هستند و در ضمن زمان لازم براي شارژ آنها به چند ساعت مي‌رسد. انواع ايده‌هاي جديد شامل شارژ الكترومغناطيسي، تعويض بسته كامل باتري‌ها در ايستگاه نخست، باتري‌هاي مايع و چند ايده ديگر همگي در ابتداي راه بوده و آزمايش‌هاي پرهزينه روي آنها ادامه دارد.
سوپرخازن‌ها، يك راه جديد
خازن‌ها يكي از اركان مدارهاي الكتريكي هستند، اما انرژي الكتريكي ذخيره شده در آنها خيلي محدود است و اصلا به درد استفاده در راه‌اندازي ابزار الكتريكي نمي‌خورد، از آن سو سوپر خازن‌ها كه در ساخت آنها از دو لايه كربن فعال استفاده مي‌شود، اتفاقا ابزاري مناسب براي ذخيره‌سازي و استفاده مجدد انرژي الكتريكي است. شارژ خيلي سريع سوپرخازن‌ها و توانايي ذخيره حجم زيادي انرژي الكتريكي (نسبت به اسلاف خود)، از آنها يك سوپرمن در دنياي خازن‌ها ساخته است، اما بهترين سوپرخازن جهان تنها مي‌تواند حدود ۵ درصد از انرژي الكتريكي قابل شارژ در يك باتري ليتيوم‌ـ يوني هموزن خود را ذخيره كند. مفهوم ديگر اين حرف اين است كه اگر يك خودروي الكتريكي با يك باتري به وزن ۲۵ كيلوگرم بتواند 100 كيلومتر مسافت را طي كند، يك سوپرخازن 25 كيلوگرمي فقط آن را تا 5 كيلومتر جلوتر همراهي خواهد كرد، اين براي هر وسيله برقي كه بخواهد از خازن‌ها به جاي باتري‌هاي مدرن امروزي استفاده كند، يك فاجعه به حساب مي‌آيد، اما در اين ميان اتوبوس‌هاي شهري و صد البته خازن‌ها يك ويژگي منحصربه‌فرد دارند كه استفاده از سوپرخازن‌ها را به راه‌حلي جادويي تبديل مي‌كنند. اول از همه اين‌كه سوپرخازن‌ها بسرعت شارژ مي‌شوند. سوپرخازني كه هم‌اينك روي يك اتوبوس شهري در شهر شانگهاي چين آزمايش مي‌شود در عرض چند دقيقه كاملا شارژ مي‌شود. از طرف ديگر اتوبوس‌هاي شهري داراي مسير حركت مشخصي هستند و هر ۳ تا ۴ كيلومتر يك ايستگاه دارند. تركيب اين دو مشخصه باهم خازن‌هاي قديمي و ارزان را به‌منجي اتوبوس‌هاي برقي تبديل كرده است.
نكته: برنامه‌هاي شهرهاي بزرگ جهان در حال حاضر حركت به سمت استفاده از سيستم حمل و نقل عمومي برقي است تا آلودگي ناشي از توليد انرژي را به جايي صدها كيلومتر دورتر از شهرهاي بزرگ هدايت كند
تجهيزات لازم براي شارژ خازن‌ها كه بايد در ايستگاه‌ها نصب شوند خيلي ساده و ارزان هستند. مي‌توان آنها را بسادگي از يك ايستگاه باز كرد و در ايستگاه بعدي بست. بنابراين در همين خط‌هاي موجود و با كمي تغييرات در ايستگاه‌هاي اتوبوس مي‌توان ناوگان اتوبوس‌هاي سوپرخازني را به راه انداخت.
اما اتوبوس‌هاي سوپرخازني تا دو برابر گرانتر از اتوبوس‌هاي ترولي (آنهايي كه بايد دائم زير خطوط برق حركت كنند) هستند و آهسته‌تر نيز راه مي‌روند. مشكل بعدي اين اتوبوس‌ها روشن كردن سيستم تهويه هواست كه نياز اتوبوس به ايستگاه‌هاي متعدد را ناگزير مي‌سازد. همچنين در مسيرهاي شلوغ كه گاهي اتوبوس‌ها مجبور مي‌شوند چند متري دورتر از ايستگاه مسافران را سوار يا پياده كنند بايد سريع ايستگاه را ترك كنند، چون فرصت كافي براي شارژ باتري‌ها به دست نمي‌آيد.
راه‌حل‌هاي تركيبي
اما يك ضرب‌المثل مهندسي مي‌گويد هر جا مشكلي هست، راه‌حلش از قبل وجود داشته است. حالا مهندسان طراح اين نوع اتوبوس‌ها با به‌كارگيري تركيبي از سه ايده ساده توانسته‌اند، اميد را مجددا به خانه اتوبوس‌هاي سوپرخازني برگردانند. استفاده همزمان سوپرخازن‌ها و باتري‌هاي ليتيوم ـ يوني به اتوبوس‌ها امكان مي‌دهد تا در صورت رد كردن يك ايستگاه شارژگيري با خيال راحت به‌مسير خود ادامه دهند.
سيستم بازيابي انرژي از ترمزها و نصب صفحات خورشيدي در سقف اتوبوس نيز باعث مي‌شود تا حدود ۲۵ درصد بر بازده اين سامانه افزوده شود. همچنين نصب يك موتور احتراق داخلي خيلي كوچك براي راه‌اندازي سيستم تهويه هوا در زمستان و تابستان و همچنين توليد الكتريسيته در مواقع ضروري براي شارژ موقتي سوپرخازن‌ها، از اين اتوبوس‌ها يك راه‌حل ايده‌آل مي‌سازند.
كارشناسان ايمان دارند كه توليد انبوه اين سامانه قيمت تمام شده آن را بشدت كاهش خواهد، اما در هر صورت گرانتر از سيستم‌هاي ديزلي يا برقي فعلي خواهند بود.
به چه قيمتي؟
نتايج يك تحقيقات ميداني روي 4 اتوبوس برقي نو در 500 روز نخست به‌كارگيري‌شان در آكسفورد انگلستان و مقايسه آن با اتوبوس‌هاي ديزلي مرسوم نشان داد كه اتوبوس‌هاي برقي نسبت به همتايان ديزلي خود تا 95 درصد منواكسيدكربن، هيدروكربن‌هاي نسوخته و ذرات معلق كمتري در هوا منتشر كرده‌اند. اين ميزان براي دي‌اكسيد كربن و گازهاي اسيدي به 45 درصد كمتر مي‌رسد. در ازاي اين خدمت بزرگ، اتوبوس‌هاي برقي هزينه تعميرات يكساني با اتوبوس‌هاي ديزلي داشته‌اند، اما قيمت تمام شده آنها براي خريد اوليه تا بيش از ۲ برابر بوده است.
به نظر مي‌رسد در حال حاضر راه‌حل عملي براي خلاص شدن از دست هواي آلوده شهر تهران و ديگر شهرهاي بزرگ ايران در دست نباشد، اما بدون ترديد با نشستن و حرف زدن هم راه‌حلي به دست نخواهد آمد. راه‌حل در سطح كلان برنامه‌ريزي بلندمدت مجلس و شوراهاي شهر براي افزايش مداوم سامانه‌هاي حمل و نقل سبز است. در سطح خردتر نيز توجه و اهتمام دانشگاه‌ها و مراكز پژوهشي به تحقيق در اين زمينه و توسعه ايده‌هاي نوين مورد نياز است تا بتوانيم در آينده‌اي كه مي‌تواند خيلي هم دور نباشد دوباره آسمان را آبي و زمين را سبز ببينيم.
شهرام يزدان‌پناه / گروه دانش