ماشینهای برقی: مرگ موتورهای احتراق داخلی
روزنامۀ فرانسوی “لو پتی ژورنال”، در دسامبر سال ۱۸۹۳ با تأسف آشکاری نوشت: “قوه اختراع بشری هنوز نتوانسته است ابزار مکانیکی ای را بیابد که بتواند به جای اسب، به عنوان نیروی محرکۀ چرخ، عمل کند.” پاسخ به این نوشته مسابقه ای بود که در ژوئیۀ سال بعد – یعنی فقط پس از ۸ ماه – برای ارابه های بدون اسب سازمان داده شد: این ارابه ها می بایست فاصلۀ پاریس تا روئن را که بیش از ۱۲۶ کیلومتر است، طی کنند. ۱۰۲ ارابه که نیروه محرکه شان بخار، بنزین، برق، هوای فشرده یا هیدرولیکی بود، در این مسابقه شرکت کردند. اما فقط بیست و یکی از آنها برای این مسابقه، که عدۀ بسیاری را جلب کرده بود، مجوز گرفتند. برندۀ بلامنازع این مسابقه موتور احتراق داخلی بود؛ تکنیکی که می رفت تا در یک قرن پس از آن به صنعت نیرو بخشد و جهان را تغییر دهد.
پایان بزرگ
اما این تکنیک به روزهای آخر حیات خود رسیده است. پیشرفتهای سریع در تکنولوژی باتری (ذخیرۀ برق) موجب برتری قاطع موتورهای الکتریکی شده اند. در پاریس سال ۱۸۹۴ هیچ موتور الکتریکی موفق به شرکت در مسابقه نشد، از جمله به این دلیل که در آن زمان موتورهای الکتریکی پس از هر ۳۰ کیلومتر، به یک باتری نو یا شارژ باتری احتیاج داشتند. ماشینهای الکتریکی امروزی، که به باتریهای لیتیومی مجهز اند، به مراتب بهتر کار می کنند. “شورلت بولت (Chevy Bolt) می تواند تا ۳۸۳ کیلومتر را یکسره طی کند. اخیراً یکی از طرفداران تسلا موفق به طی مسافتی بیش از ۱۰۰۰ کیلومتر یکسره با یکی از مدل‌های اس تسلا شد. بانک «یو. بی. اس» بر این نظر است که “کل هزینه های مالکیت” یک اتوموبیل برقی از هزینۀ یک سال یک اتوموبیل بنزینی تجاوز نمی کند.
طبق ارزیابی خوشبینانۀ این بانک ماشینهای برقی تا سال ۲۰۲۵، ۱۴ درصد سهم جهانی را – که اکنون فقط ۱ درصد است – به خود اختصاص خواهند داد. دیگران پیش بینیهای محتاطانه تری دارند، اما با کاهش قیمت باتریها و افزایش کیفیت آنها، با شتاب در پیش بینی هاشان رو به بالا تجدید نظر می کنند. هزینۀ هر کیلووات ساعت برق که در سال ۲۰۱۰ حدود ۱۰۰۰ دلار بود الان بین ۱۳۰ تا ۲۰۰ دلار است. قوانین و مقررات مربوطه هم دارند محکمتر می شوند. ماه گذشته بریتانیا به صف فزایندۀ کشورهای “فقط برق” پیوست و اعلام کرد که تمام اتوموبیلها باید تا سال ۲۰۵۰ “بدون ضایعات”(۱) باشند.
گذر از سوخت و پیستون به باتری و موتورهای الکتریکی احتمالاً چندان طولی نکشد. نخستین ضجه مرگ موتور احتراق داخلی مدتی است که در سراسر دنیا طنین انداخته است و بسیاری از پیامدهای آن نیز مورد استقبال قرار گرفته اند.
برای داشتن انگاره ای از آنچه پیش روی ما قرار دارد، مکث بر این نکته که موتور احتراق داخلی چگونه به زندگی مدرن شکل داده است، آموزنده خواهد بود. دنیای ثروت با سرمایه گذاری‌های عظیم در شبکۀ راه ها، ابداع حومه نشینی، ساخت مراکز بزرگ خرید و رستورانهای ماشین گذر، در واقع برای وسائط نقلیۀ موتوری بازسازی شد. رفت و آمد حدود ۸۵ درصد کارگران امریکا با اتوموبیل صورت می گیرد. به علاوه ماشین سازی یکی از محرکه های توسعۀ اقتصادی و بسط طبقۀ متوسط در امریکای پس از جنگ، و هر جای دیگر، بود. موتورهای اتوموبیلها و کامیون‌های امریکائی، گرچه بیشترشان خاموش اند، اما می توانند ده برابر تمام نیروگاه های امریکا، قدرت تولید کنند. موتور احتراق داخلی قدرتمندترین موتور تاریخ است.
اما برقی کردن (الکتریفیکاسیون) موجب تلاطم در صنعت ماشین سازی شده است، که بهترین مارکهای آن – خاصه در آلمان – بر یک میراث فنی جاافتاده متکی است.
در مقایسه با وسائط نقلیۀ کنونی، ماشینهای برقی بسیار ساده تر اند و تعداد قطعات کمتری دارند. آنها بیشتر به یک کامپیوتر چرخدار شبیه اند. در نتیجه برای مونتاژ آنها به افراد کمتری نیاز است و وابستگی شان به سیستم‌های کمکی تأمین کنندگان تخصصی هم کمتر است. کارگران کارخانه های ماشین سازی که به تولید ماشینهای برقی رو نیاورده اند، نگران آن اند که سلاخی شوند. همچنین با توجه به میزان خرابی کمتر در ماشینهای برقی، بازار تعمیر و نگهداری و قطعات یدکی هم محدود خواهد شد. در حالی که کارخانه های ماشین سازی کنونی با میراث سنگین یک کارخانۀ کهنه و نیروی کار مازاد درگیر اند، تازه واردها بی مشکلی پا به صحنه می گذارند. ممکن است مارکهای لوکس ماشینهای فعلی بتوانند با دستکاری در ظاهر و “نازک‌کاری” تا مدتی سر پا بمانند، اما سازندگان ماشینهای معمولی و استاندارد ناگزیراند حول قیمت محصول شان به رقابت دست بزنند.
البته فرض بر این است که آدمها تمایل شان را به داشتن ماشین شخصی حفظ خواهند کرد. استفاده از برق به عنوان نیروی محرکه دست به دست تکنولوژی اتوموبیلهای خودران و “از مبداً تا مقصد” می توانند موجب شوند که تمایل به داشتن ماشین جای خود را به “حمل و نقل به عنوان یک سرویس” بدهد. در این صورت لشگری از اتوموبیلهای خودران کار جابجا مسافران را، طبق تقاضای آنان به عهده خواهند گرفت. طبق برخی ارزیابیهای افراطی، تا ۹۰ درصد صنعت اتوموبیل سازی مبتنی بر موتور احتراق داخلی ممکن است از میان برود. برابر این ارزیابی‌ها استفادۀ مشترک از اتوموبیلهای «خودران» می تواند در برخی از شهرها تا ۲۴ درصد فضای کنونی را که به پارکینگ ماشینها اختصاص یافته است، آزاد کند و آن را به امر خانه سازی اختصاص دهد و امکان رفت و آمدهای طولانی را برای آدمها که در راه امکان خوابیدن خواهند داشت، فراهم آورد.
حتی بدون انتقال به دوران اتوموبیلهای مطمئن خودران، نیروی محرکۀ برق می تواند مزایای بسیاری به لحاظ محیط زیستی و سلامتی داشته باشد. شارژ باتریها از نیروگاه های مرکزی به سوزاندن سوخت در موتورهای جداگانه کارآتر است. بنا به داده های شورای ملی دفاع از منابع در امریکا، اتوموبیلهای برقی کنونی نسبت به موتورهای بنزینی تا ۵۴ درصد از میزان انتشار کربن کاسته اند. با افزایش کارآئی اتوموبیلهای برقی این فاصله باز هم بیشتر خواهد شد و با کاربرد تکنیک “شبکه آفرینی”(۲) اتوموبیلهای مذکور از این نیز “سبزتر” خواهند شد. طبعاً از آلودگی هوا نیز به شدت کاسته خواهد شد. سازمان بهداشت جهانی اعلام کرده است که آلودگی هوا بزرگترین خطر محیط زیستی برای سلامتی است؛ خطری که موجب مرگ ۷/۳ میلیون نفر در سال می شود. بنا به نتایج یک تحقیق، گازهای متصاعده از ماشینها در امریکا موجب مرگ ۵۳ هزار نفر در سال در این کشور می شوند. این در حالی است که تعداد کسانی که در اثر تصادفات ترافیکی جان خود را از دست می دهند، سالانه ۳۴۰۰۰ است.
اتوموبیلها و اتوکرات‌ها
و البته نفت هم که هست. حدوداً دوسوم نفت در امریکا، در راه ها مصرف می شود و این تازه سوای مقدار متنابهی محصولات جنبی است که برای تولید بنزین و گازوئیل از نفت خام حاصل می شود. صنعت نفت در این باره که در چه زمانی تقاضا برای نفت در اوج خود بوده است یا خواهد بود، همزبان نیست. شرکت شل بر این نظر است که یک دهه از چنین لحظه ای گذشته است. اما نگاه بلند مدت بر تحول قیمت‌ها از سالهائی بسیار دورتر تکیه خواهد کرد. از آنجا که کسی نمی خواهد نفت اش، بلااستفاده در اعماق زمین روی دست اش بماند، نوعی کاهش سرمایه گذاری‌های جدید، خاصه در مناطق پرهزینه همچون قطب شمال، بروز خواهد کرد. برعکس، تولیدکنندگانی چون عربستان سعودی، با ذخایر عظیمی که با هزینۀ کمی می توانند استخراج شوند، مجبور می شوند که تا دیر نشده این ذخایر را به ته برسانند: خاورمیانه هنوز اهمیت دارد، اما ابداً دیگر نه چندان چون گذشته. بازار برای گاز طبیعی – که سوخت مناسبی برای تولید برق مورد نیاز اتوموبیلهای برقی است – همچنان باقی خواهد ماند. این در حالی خواهد بود که قیمت نزولی نفت، کشورهائی را که برای پر کردن خزانۀ دولتی شان وابسته به “درامدهای هیدروکربنی” اند، با چالشهای سنگین درگیر خواهد کرد. وقتی درامدهای نفتی کاهش یابند، تقطه تعادل جدید مبهم خواهد شد، خاصه اگر مبارزه بر سر قدرت، مدتهای مدیدی با موضوع کنترل بر درامدهای نفتی گره خورده باشد. در کشورهائی مثل آنگولا و نیجریه، که نفت غالباً یک بلا بوده است، تقسیم نفوذ اقتصادی می تواند امتیازات عظیمی را به بار آورد.
در این حیص و بیص رقابت برای دستیابی به لیتیوم شدت گرفته است. قیمت کربنات لیتیوم از ۴۰۰۰ دلار در سال ۲۰۱۱ به بیش از ۱۴۰۰۰ دلار رسیده است. تقاضا برای کبالت و عناصر کمیاب مورد نیاز موتورهای برقی نیز افزایش یافته است. لیتیوم برای راندن اتوموبیلهای برقی استفاده نمی شود، بلکه این اتوموبیلها به باتریهای بزرگی برای ذخیرۀ انرژی احتیاج دارند تا در موقع نیاز، از این انرژی استفاده کنند. آیا تقاضای فزاینده برای لیتیوم از شیلی با ذخایر سرشار لیتیوم، عربستان جدیدی را خواهد ساخت؟ نه دقیقاً، زیرا اتوموبیلهای برقی لیتیوم را مصرف نمی کنند؛ لیتیوم استفاده شده در باتریهای کهنه ماشینها می تواند مورد استفادۀ مجدد قرار گیرد.
موتور احتراق داخلی کارنامۀ خوبی دارد و تا ده ها سال آینده نیز می تواند بر صنایع دریائی (کشتیرانی) و هوائی سلطه داشته باشد. اما موتورهای برقی زمینی به زودی خواهند توانست “آزادی و آسودگی” را ارزانتر و تمیزتر در اختیار انسان بگذارند. با انتقال به اتوموبیلهای برقی گرایش موجود در دنیای ثروتمند، دایر بر کاهش در مصرف برق، معکوس خواهد شد. در این حالت بر سیاستگزاران است که اطمینان حاصل کنند علیرغم نظام ناکارای بسیاری از کشورها برای برنامه ریزی و تنظیم آن، ظرفیت کافی برای تولید برق مورد نیاز وجود دارد. شاید لازم باشد آنان نقش “مامای” مقررات و استانداردهای جدیدی را برای ایستگاه های شارژ همگانی، و برای بازیابی باتریهای کهنه و دیگر عناصر کمیاب در “معادن شهری” به عهده گیرند. و آنان باید برای نابسامانی ناشی از این واقعیت که بسیاری از مشاغل در صنایع کهنۀ اتوموبیل سازی از بین خواهند رفت، چاره اندیشی کنند.
اتوموبیلهای برقی خودران در قرن ۲۱ جهان را عمیقاً و به طرقی نامنتظر تغییر خواهند داد؛ درست مشابه کاری که ماشینهای مجهز به موتور احتراق داخلی با جهان قرن بیستم کردند. اما راه تغییر قطعاً پردست انداز خواهد بود. کمربندها را ببندیم!
———————
۱- “بدون ضایعات” اصطلاحی است ناظر بر کار موتورها، روندهای صنعتی، یا دیگر منابع پرداخت انرژی، که فاقد محصولات زائدی است که محیط را می آلایند یا اقلیم را مختل می کنند.
۲- منظور از شبکه (grid) یک شکل هندسی با ابعاد کوچک است که یک منطقۀ فیزیکی را می پوشاند و هدف آن تمیز عناصر یا سلولهای مجزائی است که قوانین بقا (همچون قانون بقای انرژی) بر آنها قابل اعمال است. این مفهوم برای نخستین بار در حل معادلات فیزیکی از طریق محاسبۀ عددی به کار گرفته شد. نتیجۀ راه حل وابسته به کیفیت شبکه است. یک شبکۀ خوش ساخت، می تواند دقت راه حل را بهبود بخشد، در حالی که در یک شبکۀ “زمخت” انحراف راه حل از وضع واقع می تواند زیاد باشد. تکنیک‌هایی که برای ایجاد سلولهای یک شبکه به کار گرفته می شوند، اساس شبکه آفرینی را تشکیل می دهند.
