كيف يعمل تبريد R-290 على تحويل قطاع السيارات ومكافحة الملوثات الخطيرة

ومن خلال معالجة الانبعاثات الناجمة عن أنظمة تكييف الهواء المتنقلة، لا تساعد هذه المبادرات في الحد من ظاهرة الانحباس الحراري العالمي فحسب، بل تعمل أيضاً على تحسين جودة الهواء والحد من المخاطر المرتبطة بالحرارة. ومن أحدث التطورات الناشئة عن هذه الجهود الاستخدام الآمن والفعال للطاقة لمادة R-290 (البروبان) كمبرد في المركبات الكهربائية بالكامل. 

إن اعتماد R-290 كمبرد طبيعي أمر جدير بالملاحظة بشكل خاص لأنه يوفر إمكانية منخفضة للاحتباس الحراري العالمي (GWP) وخصائص ترموديناميكية ممتازة للدورات المشتركة لتدفئة وتبريد المركبات الكهربائية. تجعل هذه الخصائص منه خيارًا مستدامًا مقارنة بالمبردات التقليدية مع فوائد تمتد إلى تحسين راحة الركاب وعمر بطارية أطول ومدى قيادة أكبر للمركبة - وهي عوامل رئيسية في جعل المركبات الكهربائية أكثر جاذبية للمستهلكين والمشغلين على حد سواء. يتطلب تطبيق R-290 في صناعة السيارات حلولاً هندسية لخصائص قابلية الاشتعال وإدارة دورة حياة المبرد، وكلاهما يروج له CCAC.

إن أنظمة تكييف الهواء في السيارات التي تستخدم مبرد R-134a عالي القدرة على إحداث الاحترار العالمي تشكل مصدرًا رئيسيًا للانبعاثات التي تجبرنا على تغيير المناخ، إلا أن تبني البدائل لا يزال بطيئًا في الأسواق الحساسة للسعر. CCAC بفضل الدعم التمويلي الذي تمت الموافقة عليه في عام 2014، شرعت شركة تاتا موتورز المحدودة، وماهل، ومعهد الحوكمة والتنمية المستدامة في إنشاء نموذج أولي لنظام تكييف الهواء الذي يقلل بشكل كبير من انبعاثات مركبات الهيدروفلوروكربون. 

ولحل هذه المشكلة، ابتكر فريق المشروع متعدد الوظائف أول نظام تكييف هواء متنقل قابل للتطبيق تجاريًا وآمن وموفر للتكاليف باستخدام R-152a، وهو مبرد قابل للاشتعال قليلاً مع GWP منخفض يستخدم في تصميم جديد يسمى "Secondary-Loop". وأوضح الدكتور ستيفن أو. أندرسن، مدير الأبحاث في IGSD، "يتم احتواء الشحنة الصغيرة من المبرد القابل للاشتعال بأمان في مكونات خارج المساحة المشغولة مع مانع تجمد ساخن وبارد غير قابل للاشتعال، يتم تداوله داخل المساحة المشغولة من أجل الراحة والسلامة".
تم تطوير المشروع التجريبي "مكيف هواء السيارة الأكثر خضرة لإنقاذ العالم" بنجاح وتم التحقق من صحته على مركبة متعددة الأغراض من إنتاج شركة TATA Motors، بنظام تكييف مزدوج في عام 2019. 

قال تيموثي كريج الذي شارك في إدارة العمل لشركة Mahle مع سانجيت كابور كمدير مشارك لشركة TATA: "أحد أسباب النجاح الاستثنائي للعرض هو أن فريق المشروع الصغير من شركة TATA وشركة Mahle كان مدعومًا بمئات المهندسين الذين يعملون في كل شركة والذين تمكنوا من حل أي مشكلة بمهارات متخصصة وموارد ورشة الآلات".   

وقد أظهر الفريق نظامًا لا يعمل على خفض الانبعاثات فحسب، بل يعمل أيضًا على تعزيز كفاءة الطاقة. وقد فاز النظام بجائزة SAE International المرموقة للتميز البيئي في مجال النقل (E2019T) لعام 2. 

كما تم الاعتراف بجهودهم مؤخرًا بجائزة مؤسسة SAEINDIA للسنة المالية 23-24، مما يسلط الضوء من بين أمور أخرى على نجاح CCAC مشروع تجريبي لتكييف الهواء في الحلقة الثانوية، والذي لعب دورًا رئيسيًا في تطوير التبريد الصديق للمناخ للسيارات الكهربائية. تُظهر هذه الجائزة كيف يمكن للإبداع والتعاون أن يؤديا إلى تقدم ملموس في مجال النقل المستدام. 

مع هذا الأساس، CCAC تشارك في المرحلة التالية التي تركز على توسيع نطاق هذه التقنيات لاستخدامها على نطاق أوسع، بما في ذلك تطبيقها في التنقل الكهربائي. في عام 2023، CCAC وافق مجلس الوزراء على مشروع تنفذه منظمة الأمم المتحدة للتنمية الصناعية (UNIDO) بهدف تطوير وتنفيذ أنظمة نموذجية للسيارات الكهربائية للركاب والمركبات التجارية الصغيرة التي تستخدم R-290 في أنظمة تكييف الهواء المتنقلة ذات الحلقة الثانوية (SL-MAC)، بالتعاون مع شركة تاتا موتورز. يتماشى المشروع مع أهداف المناخ العالمية ويدعم تعديل كيغالي لبروتوكول مونتريال، والذي يهدف إلى التخلص التدريجي من مبردات الهيدروفلوروكربون ذات القدرة العالية على إحداث الاحترار العالمي. 

وقد لعب سانجيت كابور، المدير العام ورئيس قسم التحكم في المناخ في مركز أبحاث الهندسة في شركة تاتا موتورز المحدودة والمساهم الرئيسي في هذا الجهد، دورًا فعالاً في جعل المشروع ناجحًا. وقال سانجيت كابور: "إنه لفخر كبير لمهندسي شركة تاتا موتورز أن يعملوا على مبردات بديلة منخفضة الاحتباس الحراري العالمي في مجال أنظمة تكييف الهواء المتنقلة. إن تعزيز كفاءات التطوير المستمر للأنظمة الحرارية في محركات الاحترار العالمي والمركبات الكهربائية - في منهجيات المحاكاة، وتحديد حجم المكونات والنماذج الأولية (مع البائعين)، ودمجها في النماذج الأولية الكاملة للمركبات، والتحقق من صحة أداء التبريد والتدفئة في ظروف مناخية قاسية - أمر بالغ الأهمية لنجاح أي شركة تصنيع أصلية، وخاصة في المناطق الأكثر دفئًا مثل الهند". وأضاف: "إن مشاريع مثل هذه تختبر مهاراتنا الهندسية لتطوير هياكل أنظمة تكييف الهواء المتنقلة الآمنة والفعالة من حيث استهلاك الطاقة لصناعة السيارات الهندية".

وفي حديثه عن المشروع، قال السيد سفين باتوشكا، كبير مسؤولي التكنولوجيا في شركة تاتا موتورز لمركبات الركاب المحدودة وشركة تاتا موتورز للتنقل الكهربائي: "كانت شركة تاتا موتورز في طليعة الابتكار وتعمل باستمرار على تشكيل مستقبل التنقل. وكجزء من جهودنا في البحث والتطوير، نحن ملتزمون بالريادة وابتكار حلول لمستقبل أكثر اخضرارًا في صناعة السيارات وهذه المبادرة هي خطوة في هذا الاتجاه. سنكون أول شركة مصنعة للمعدات الأصلية في الهند تعمل على تطوير وتقييم نظام تكييف الهواء المحمول ونظام تبريد البطاريات الذي يستخدم بأمان مادة R-290 في المركبات الكهربائية. ويسعدنا أن نتعاون مع مؤسسات مثل CCAC ومنظمة الأمم المتحدة للتنمية الصناعية للمساهمة في مبادرة الأمم المتحدة للبيئة.
"بناء على CCACوقال يونروي تشو، مسؤول التنمية الصناعية ومدير المشروع في منظمة الأمم المتحدة للتنمية الصناعية: "بعد مشروع سابق لمنظمة الأمم المتحدة للتنمية الصناعية بشأن تطوير نظام تكييف الهواء القائم على ثنائي فلورو الإيثان (R152a) لمركبات محرك الاحتراق الداخلي، يستكشف هذا المشروع الاستخدام الآمن للغاز المبرد عالي الكفاءة ومنخفض الاحتباس الحراري العالمي (GWP) R290 في المركبات الكهربائية".  

سيتناول المشروع التحديات التقنية الرئيسية، مثل قابلية الاشتعال وتحسين النظام. سيستفيد فريق الهندسة في شركة TATA Motors Ltd من التصميمات المتقدمة لأنظمة الحلقة الثانوية والمبادلات الحرارية والضواغط الكهربائية لضمان السلامة وكفاءة الطاقة والاستدامة البيئية. من خلال إثبات جدوى R-290 في تطبيقات التبريد والتدفئة لكل من المركبات الكهربائية للركاب والمركبات التجارية، يمكن لهذه المبادرة أن تقود تحولاً منهجيًا في قطاع تكييف الهواء المتنقل العالمي (MAC)، مما يسرع التحول نحو المبردات الصديقة للمناخ.

"الريادة في Mahle، TATA، IGSD، CCAC"والآن أصبحت منظمة الأمم المتحدة للتنمية الصناعية جزءًا من السبب الذي دفع شركة فورد للسيارات، نيابة عن العديد من شركات تصنيع السيارات العالمية الأخرى، إلى تقديم التماس إلى وكالة حماية البيئة الأمريكية (US EPA) لإدراج مادة R-290 في جميع المركبات الكهربائية"، كما قال تيموثي كريج.
إنّ CCACلقد مهد عمل شركة "إنرجي" على مر السنين - من الندوات عبر الإنترنت المبكرة إلى الاعتراف بالصناعة - الطريق باستمرار لإيجاد حلول أكثر خضرة في مجال تبريد السيارات. كل إنجاز يجعل العالم أقرب إلى مستقبل حيث تكون التنقلات فعالة ومسؤولة بيئيًا.

قالت مارتينا أوتو، رئيسة قسم المركبات الكهربائية في شركة "أوبرن": "إن استخدام مادة R-290 في الحافلات الكهربائية يمثل أكثر من مجرد تقدم تقني؛ فهو دليل على كيف يمكن للشراكات العالمية والأهداف المشتركة أن تؤدي إلى فوائد ملموسة في مجال المناخ والصحة". CCAC "يعد هذا المشروع دليلاً حيًا على كيفية قدرة التمويل على نطاق صغير على فتح الباب أمام التحول على نطاق واسع، ويشكل مثالاً قويًا لكيفية انتقالنا إلى أنظمة نقل أكثر نظافة وخضرة."