توربین پشت جلوپنجره در خودروهای برقی: فرصت یا چالش

تصور کنید یک خیابان شهری ساکت. یک خودرو برقی از کنار می‌گذرد و، پنهان پشت جلوپنجره‌اش، یک توربین کوچک می‌چرخد. نه یک آسیاب بادی نمایان. یک ابزار ظریف که چند وات انرژی را از جایی برداشت می‌کند که پیش‌تر تنها جریان هوا بود و به هدر می‌رفت.

ایده‌ای است که هیوندای و کیا همین حالا در یک ثبت اختراع نزد دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری ایالات متحده تشریح کرده‌اند. به همکاری با SHB، این دو خودروساز پیشنهاد می‌دهند یک ژنراتور الکتریکی و مجموعه‌ای از توربین کوچک را پشت جلوپنجره خودروهای برقی جاسازی کنند تا هوای ورودی را جذب و به برق قابل‌استفاده تبدیل کنند.

باد در جلوپنجره: تقویت هوشمند یا پیچیدگی بیشتر؟

روی کاغذ، مفهوم ساده است. لبه‌های ورودی متحرک در جلوپنجره میزان هوای واردشونده به توربین داخلی را کنترل می‌کنند. وقتی خودرو در ترافیک کم‌سرعت حرکت می‌کند، در سربالایی یا هنگام ترمز، یا به‌طور کلی با سرعت‌های متوسط پیش می‌رود، این پره‌ها باز شده و جریان هوا را به‌سمت توربین هدایت می‌کنند تا آن را بچرخانند و ژنراتور را به حرکت درآورند. برق تولیدشده می‌تواند به سامانه‌های کابین مانند تهویه مطبوع، سیستم‌های سرگرمی و الکترونیک کمک‌راننده ارسال شود تا فشار از روی باتری اصلی کاسته شود.

مهندسان از ابتدا به آیرودینامیک و بازدهی فکر کرده‌اند. در سرعت‌های بزرگراهی سیستم پره‌ها را می‌بندد تا جریان هوا تمیز حفظ شود و از افزایش درگ جلوگیری شود. و وقتی خودرو پارک است، جلوپنجره می‌تواند باز شود تا باد طبیعی باتری را به‌طور کند شارژ کند، سودی کوچک ولی معنادار برای خودروهایی که در فضای باز رها می‌شوند.

به نظر می‌رسد برداشت انرژی رایگان باشد. اما تبادل‌هایی وجود دارد. قطعات متحرک وزن و پیچیدگی اضافه می‌کنند. مکانیزم‌های در معرض باید در برابر گل، برف، نمک و گرد و غبار جاده‌ای مقاومت کنند. هزینه‌های تولید وقتی پره‌های دقیق و یک ژنراتور یکپارچه اضافه می‌شوند افزایش می‌یابد. و وقتی این تجهیزات با جاده‌های زمستانی و آب‌وهوای ساحلی نمکی روبه‌رو می‌شوند، دوام و قابلیت اطمینان یک نگرانی می‌شود.

هیوندای و کیا این مبادله‌ها را خوب می‌شناسند. آنها با راه‌حل‌های آیرودینامیک هوشمند بیگانه نیستند؛ شرکت با سیستم فعال هوا در Ioniq 6 درگ را کاهش داد و نشان داد که دینامیک جلوپنجره می‌تواند زمانی که به‌درستی مهندسی شود، کارآیی داشته باشد. با این حال، توسعه بسته توربین و ژنراتور به مدل‌های بازار انبوه، یک چالش کاملاً متفاوت است.

سود عملی اهمیت بیشتری خواهد داشت. توربین جایگزین باتری نمی‌شود. در عوض، نقش محتمل مکمل است: بار سیستم‌های جانبی را کاهش دهد، در ترافیک توقف‌و‌حرکت باتری را کمی شارژ کند و در موقعیت‌های رانندگی مشخص بازده کلی را بهبود بخشد. آن را به‌عنوان یک لوازم جانبی دوستانه برای افزایش برد تصور کنید، نه منبع تغذیه‌ای که بازی را تغییر دهد.

سوالات بی‌پاسخ باقی می‌مانند. خالص انرژی‌ای که سیستم تحویل خواهد داد پس از محاسبه وزن خود و تعاملات آیرودینامیکی چقدر خواهد بود؟ پره‌ها و یاتاقان‌ها پس از سال‌ها استفاده در جاده چقدر مقاوم خواهند ماند؟ و آیا مشتریان حاضرند هزینه اضافی را برای افزایش جزئی برد و راحتی بپذیرند؟

به هر حال، این ثبت اختراع روند بزرگ‌تری را نشان می‌دهد: خودروسازان به دنبال هر وات هستند. وقتی حاشیه‌ها در بازدهی باریک می‌شود، نوآوری به گوشه‌هایی وارد می‌شود که قبلاً نادیده می‌گرفتیم: جلوپنجره، آینه‌ها و حتی زیربدنه. ایده توربین در جلوپنجره هیوندای و کیا بخشی مهندسی و بخشی خیال‌پردازی است. ممکن است به یک ویژگی نیچ تبدیل شود یا بتواند نمونه‌های عملی‌تری را در آینده رقم بزند.

برای حال حاضر، این نگاهی جذاب است به روش‌هایی که شرکت‌ها از جریان هوایی که قبلاً هدر می‌رفت، مسافت بیشتری به‌دست می‌آورند. اینکه آیا این تبدیل به تجهیزی رایج می‌شود یا تنها یک نکته جالب در تاریخ خودروهای برقی خواهد ماند، به آزمون‌های دنیای واقعی، دوام و محاسبات هزینه-عملکرد بستگی دارد. تا آن زمان، تصویر یک توربین کوچک که آرام پشت جلوپنجره باد را می‌نوشد، به دشواری از ذهن پاک می‌شود.