مقاله تحلیل اقتصادی و زیست محیطی توسعه فناوری پیل سوختی به عنوان سیستم محرکه سبک در صنعت حمل و نقل

word قابل ویرایش
14 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

تحلیل اقتصادی و زیست محیطی توسعه فناوری پیل سوختی به عنوان سیستم محرکه سبک در صنعت حمل و نقل

چکیده
با توجه به اینکه مسائل و مشکلات زیست محیطی و میزان مصرف انرژیهای فسیلی ، در آینده نه چندان دور از چالشهای اصلی تمام کشورهای جهان در ابعادی نظیر اجتماعی و اقتصادی خواهند بود، لذا بحث جایگزینی تکنولوژیهایی جدید، سوختهای پاک و در دسترس و منابع نوین در صنایع مختلف چون حمل و نقل در اولویتهای اصلی برنامه بیشتر کشورها می باشد. با تکیه به این مطلب ، در این مقاله ضمن بیان نتایج حاصل از تحقیق و بررسی در زمینه سرمایه گذاری تکنولوژیهای موجود در ارتباط با توسعه فناوری پیل سوختی به عنوان سیستم محرکه سبک در صنعت حمل و نقل ، به ارائه روش و نتایج ارزیابی و تحلیل گزینه های مطرح در مورد سیستم محرکه خودرو توسط دو رویکرد تاپسیس (TOPSIS) و ای اچ پی (AHP) پرداخته شده است . در رویکرد تاپسیس معیارهایی نظیر میزان آلایندگیها (گازهای منتشر شده و آلایندگی صوتی )، قیمت تمام شده، قیمت سوخت ، بازدهی ، مدت زمان شارژ، برد با یکبار سوخت گیری و مدت زمان راه اندازی به عنوان معیارهای کمی تصمیم گیری لحاظ شده اند. در این رویکرد با توجه به اینکه گزینه های پیل سوختی و هیبرید پیل سوختی از میان سیستمهای محرکه سبک، دارای کمترین میزان آلایندگی هستند و گزینه های غالب این جنبه می باشند، اما بر اساس تحلیل اقتصادی و زیست محیطی ، سهم و راهکار زمینه های توسعه و بهبود از دید سایر معیارها نظیر قیمت سوخت ، قیمت تمام شده، مدت زمان سوخت گیری و … در این گزینه ها بدست می آید و در رویکردی دیگر نیز هفت معیار اصلی و کلان اقتصادی، زیست محیطی ، فناوری، سوخت ، عملکرد و کارایی ، بازار جهانی و فرهنگی سیاسی اجتماعی جهت تصمیم گیری بررسی می شوند و راهکارهای توجیه اقتصادی گزینه پیل سوختی که از گزینه های مطرح در دنیا می باشد حاصل می شود. تلاش نهایی مقاله بر این است تا با تحلیل لازم بر پایه توان علمی و فنی در کشور، جهت ارجحیت استفاده از سیستمهای محرکه پیل سوختی و هیبرید پیل سوختی ، راهکارهای اجرایی جهت پیشرفت قابل قبولی در معیارهای اقتصادی، فناوری و عملکرد ایجاد نماید.

واژه های کلیدی: فناوری پیل سوختی ، سیستم محرکه ، تحلیل اقتصادی و زیست محیطی ، معیار کمی و کیفی

١- مقدمه
پیل سوختی برای اولین بار در چهل سال پیش در خودروها مورد استفاده قرار گرفت . با گذشت زمان پیشرفت های قابل ملاحظه ای در خودروها بوجود آمده است . تا اواسط دهه نود میلادی ، تنها تعدادی انگشت شمار خودروی پیل سوختی وجود داشت ولی اکنون تعداد خودروهای سبک به دویست عدد رسیده است که شامل وانت ، خودروهای دو سرنشین ، خودروهای خدماتی و خودروهای کوچکی مانند خودروی گلف می باشد. فعالیت در این بخش در چند سال اخیر رشد شتابانی گرفته است .
اکثر خودروسازان نمونه های اولیه خودروی پیل سوختی خود را ارائه و تست نموده و ناوگانهای کوچکی را ایجاد کرده اند.
خودروهای پیل سوختی با سوخت هیدروژن مولکولی با خودروهای بنزینی با سیستم احتراق داخلی ، خودروهای رایج کنونی یا خودروهای برقی هیبریدی رقابت می کنند. در مقایسه گزینه های مختلف سیستم های محرکه مطرح خودرو در آینده، در ابتدا لازم است تا شناخت کلی از این گزینه ها ایجاد گردد. این شناخت کمک خواهد کرد که در مراحل بعدی معیارهای مناسب ارزیابی انتخاب گردند. با مطالعاتی انجام پذیرفته بعد از آشنایی با گزینه ها و معیارهای مختلف تعداد مطرح برای ارزیابی انتخاب می شوند و به دلایل حذف دیگر معیارها و گزینه ها اشاره می شود. بعد از نهایی شدن گزینه ها و معیارهای تصمیم گیری برای ارزیابی در قدم اول، هفت معیار فن آوری، زیست محیطی ، اقتصادی، فرهنگی سیاسی اجتماعی ، عملکرد، سوخت و بازار جهانی برای انجام ارزیابیها در نظر گرفته می شود.
٢- ویژگیهای ذاتی فناوری پیل سوختی
توسعه دهندگان فناوری پیل سوختی ، به دلیل وجود چهار ویژگی اصلی ، در مسیر توسعه این فناوری با مشکلاتی مواجهند. این ویژگیها عبارتند از:
 نیاز به طیف وسیعی از دانش ها و قابلیت های موجود و جدید
 وجود عدم اطمینانهای فنی ، اقتصادی و مالی زیاد موجب تاخیر ورود گسترده این تکنولوژی به بازار
 احتمال زمان گذار بسیار طولانی تا هنگام امکان تأمین سوخت این تکنولوژی با شبکه گسترده انرژی هیدورژن
 رقابت معدودی از شرکت های بزرگ برای یادگیری های عملی ١ هر چه بیشتر و پس از آن کسب سهم بازار
تا اواخر دهه ١٩٨٠، گرایش زیادی برای توسعه پیلهای سوختی جهت به کارگیری در سیستم محرکه خودروهای سبک و سنگین وجود داشته است . نیاز به وجود خودروهای سواری، کامیون و اتوبوسهای پاک و با راندمان بالا که بتوانند از سوخت های متداول (گازوئیل و بنزین ) و نیز سوخت های جایگزین (هیدروژن، متانول، اتانول، گازطبیعی و سایر هیدروکربن ها) استفاده کنند، عامل اصلی این گرایش بوده است . در صورت استفاده از سایر سوخت های قابل استفاده بر روی خودرو، سیستم پیل سوختی که به مبدل سوخت مناسب جهت تبدیل سوخت به هیدروژن مجهز شده است ، توان مورد نیاز خودرو را با بازده بالا و سطح آلایندگی بسیار پایین تامین می کند، به علاوه به دلیل کاهش قطعات متحرک، این خودرو ها از مزایای سیستم محرکه الکتریکی و تعمیرات و نگهداری کمتری بهره مند هستند. مزایای خودروهای پیل سوختی را به اختصار می توان اینگونه بر شمرد:
 عدم آلودگی هوا
 راندمان سوخت بالا (پیل سوختی بازده ای معادل ٣٠% تا ۵۵% را از خود نشان می دهد که در مقایسه با بازده کمتر از
١٧% در خودروهای احتراق داخلی ، بیانگر افزایش بیش از صد در صد راندمان در این خودروها می باشد.)
 طول عمر بسیار بالا
 قابل رقابت از جنبه قیمت و هزینه ها
 عدم وجود قطعات و قسمت های متحرک در پیل سوختی
 آلودگی صوتی ناچیز
 کاهش مصرف سوخت و استفاده از منابع تجدید پذیر جهت تولید هیدروژن و یا متانول (یک خودروی پیل سوختی معادل یا کمتر از ٣ لیتر بنزین در هر ١٠٠ کیلومتر مصرف میکند.)
در این مقاله مقایسه و ارزیابی تکنولوژی پیل سوختی به عنوان یک سیستم محرکه با سایر تکنولوژیهای رقیب در صنعت خودرو انجام می شود هر چند که در مجموع به دلیل رویکرد تحلیلی استفاده شده، تمامی تکنولوژیهای مطرح سیستمهای محرکه خودرو مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته است . در این فرآیند، بر مبنای رویکرد فرایند تصمیم گیری عقلایی در ابتدا معیارهای تصمیم گیری و سیستم های محرکه مطرح خودرو آینده کشور شناسایی و انتخاب شده اند. سپس بر پایه استفاده از روشهای تصمیم گیری شامل روش تاپسیس (TOPSIS) ،ماکسی مین ، ماکسی ماکس و تحلیل سلسله مراتبی ، گزینه ها نسبت این معیارها سنجیده و رتبه بندی شده است و در ادامه راهکارهای اجرایی توسعه فناوری پیل سوختی به عنوان سیستم محرکه سبک در صنعت حمل و نقل بدست آمده است .
٢- فنون ریاضی ارزیابی معیارها و گزینه ها براساس تصمیم گیری چند معیاره
٢-١- روش TOPSIS
در این روش علاوه بر در نظر گرفتن فاصله یک گزینه از نقطه ایدآل، فاصله آن از نقطه ایده آل منفی هم در نظر گرفته می شود. بدان معنی که گزینه انتخابی باید دارای کمترین فاصله از راه حل ایدآل بوده و در عین حال دارای دورترین فاصله از راه حل ایده آل منفی باشد. اصول این روش عبارتند از:
 مطولبیت هر شاخص باید به طور یکنواخت افزایشی (یا کاهشی ) که بدان صورت بهترین ارزش موجود از یک شاخص نشان دهنده ایدآل آن بوده و بدترین ارزش موجود از آن مشخص کننده ایدآل ـ منفی برای آن خواهد بود.
 فاصله یک گزینه از ایده آل (یا از ایده آل منفی ) ممکن است بصورت فاصله اقلیدسی (از توان دوم) و یا به صورت مجموع قدر مطلق از فواصل خطی (معروف به فواصل بلوکی ) محاسبه گردد، که این امر بستگی به نرخ تبادل و جایگزینی در بین شاخص ها دارد.
٢-٢- روشهای ماکسی مین و ماکسی ماکس
ماکسی مین به معنای ماکزیمم کردن حداقل سودآوری ممکن و معمولاً در موقعیتی از تصمیم گیری به کار گرفته می شود که با یک تصمیم گیرنده محتاط روبرو باشیم . در مقابل روش ماکسی مین می توان از روش ماکسی ماکس (یعنی ماکزیمم کردن ماکزیمم سودآوری ممکن ) استفاده نمود که برای یک تصمیم گیرنده خوش بین مناسب است .
شایان ذکر است که در این گونه روشها فقط بخشی از اطلاعات ماتریس تصمیم گیری مورد استفاده واقع می شود (یعنی فقط یک شاخص به ازای هر گزینه )، بدین طریق گزینه ای که برای کلیه شاخص ها دارای امتیاز بالایی است به استثنای یک شاخص می تواند تحت تسلط گزینه دیگری واقع شود که در کلیه شاخص ها متوسط بوده به استثنای در آن یک شاخص خاص که امتیاز بالایی را گرفته باشد. این نقطه ضعف منجر به محدود شدن کاربرد این روشها گردیده و فقط در موارد خاصی همچو بدبینی کامل و خوش بینی کامل مورد استفاده واقع می شوند.
٢-٣- فرآیند تحلیل سلسله مراتبی
فرایند تحلیل سلسله مراتبی یک روش تصمیم گیری در مورد مسائلی از نوع MADM با تشکیل درخت سلسله مراتب تصمیم است که سطح یک آن، هدف و سطح آخر آن، گزینه های رقیب خواهد بود. سطح میانی نیز شامل عوامل موثر است .
روش AHP بر مبنای الگوریتمی است که مقایسات زوجی به عنوان اساس آن می باشد و پس از تشکیل درخت سلسله مراتب تصمیم ، عوامل و عناصر موجود در هر سطح نسبت به تک تک عوامل و عناصر موجود در سطوح بالاتر به صورت دو به دو توسط تصمیم گیرنده یا کارشناس٣ مورد مقایسه قرار می گیرند و جدولهای مقایسه ای ایجاد می گردند. در کاربرد این روش، کارشناس موظف است اولاً عوامل یا معیارها را نسبت به یکدیگر برتری دو به دو دهد. (مانند اینکه عامل قیمت سه برابر عامل گارانتی اهمیت دارد) و ثانیاً گزینه ها را دو به دو در یک عامل مقایسه نماید. (مانند اینکه شرکت X از لحاظ خدمات پس از فروش نسبت به شرکت Z دو برابر اهمیت دارد) با تکمیل نظرات کارشناسان، تحلیل نهایی توسط روش انجام می شود.. [١]
٣- انتخاب گزینه های مطرح سیستم های محرکه خودرو و معیارهای تصمیم گیری
٣-١- گزینه های سیستم های محرکه خودرو
با مدنظر قراردادن سوختهای مصرفی سیستم های محرکه خودرو، مجموعاً می توان ٣٩ گزینه متفاوت در حوزه سیستم
محرکه خودرو تعریف می شود. اما در بیشتر حالات نوع سوخت مصرفی ، تغییر چندانی را در تکنولوژی ایجاد نخواهد کرد.
بنابراین می توان تعداد سوخت های مختلف مورد استفاده در یک سیستم محرکه را به عنوان قابلیت تطبیق و تنوع پذیری گزینه در استفاده از سوختهای مختلف در نظر گرفته و گزینه های کمتری را برای مقایسه انتخاب نمود. به عنوان مثال اختلاف موجود سیستم محرکه پیل سوختی با سوخت هیدروژن با دیگر سوخت های مورد استفاده در پیل سوختی در مقایسه با گزینه های مستقل دیگر نظیر سیستم محرکه الکتریکی و احتراق داخلی ، قابل اغماض و چشم پوشی است . به این ترتیب و با این دسته بندی تعداد گزینه ها به ٩ گزینه تقلیل می یابد. از سوی دیگر با توجه به اینکه سهم عمده مصرف انرژی و سوخت بخش حمل و نقل در کشور و همچنین میزان آلایندگی ایجاد شده، ناشی از خودروهای سبک می باشد و از سوی دیگر سیست های محرکه خودروهای سنگین اشتراکات زیادی با سیستم های محرکه خودروی سبک دارد، می توان در مجموع، شش گزینه زیر را انتخاب
نمود که بدون اشاره به سایر گزینه های حذف شده، این شش گزینه عبارتند از:
١) سیستم محرکه پیل سوختی (با سوخت هیدروژن از گاز طبیعی در ایستگاه )
٢) سیستم محرکه هیبرید پیل سوختی و باتری (با سوخت هیدروژن از گاز طبیعی در ایستگاه )
٣) سیستم محرکه موتور احتراق داخلی اشتعال جرقه ای پیشرفته با سوخت جایگزین (با سوخت CNG)
۴) سیستم محرکه موتور احتراق داخلی اشتعال تراکمی پیشرفته (با سوخت گازوئیل )
۵) سیستم محرکه هیبرید موتور احتراق داخلی و باتری (با سوخت بنزین )
۶) سیستم محرکه الکتریکی (با باتری شارژ شونده )

٢ مدلهای تصمی گیری چند معیاره
٣-٢- تعریف فاکتورهای مطلوبیت انتخاب سیستم محرکه مناسب
برای این منظور، ابتدا، فهرستی اولیه از معیارهای اصلی تصمیم گیری و زیرمعیارها توسط کارشناسان آماده گردید. سپس
این فهرست در اختیار مدیران ارشد صنعت خودرو و کارشناسان ارشد سازمان ها و شرکت های مرتبط با خودرو قرار گرفت .
معیارهایی که در ادامه تعریف و ارائه می شوند، با جمعبندی نظرات کارشناسان بدست آمده است .
٣-٣- معیارهای تصمیم گیری اصلی و زیر معیارهای کیفی و کمی
٣-٣-١- معیارهای تصمیم گیری اصلی و کلان
مطابق دسته بندی انجام شده، هفت معیار اصلی و کلان شناسایی شده عبارتند از:
 فناوری؛ شامل زیر معیارهای کیفی و کمی شامل میزان تسلط به دانش فنی ، امکان دستیابی به تکنولوژی، تنوع و فراوانی عرضه کنندگان، ریسک ارتباطی ، پیچیدگی ، چرخه عمر، وابستگی به مواد و فناوری ها، کاربرد در سایر صنایع (گستردگی کاربرد)، انعطافپذیری در به روز شدن
 زیست محیطی ؛ شامل زیر معیارهای کیفی و کمی شامل گازهای سمی ، گازهای گلخانه ای، ذرات معلق در هوا، آلایندگی صوت، عدم امکان بازیافت
 اقتصادی؛ شامل زیر معیارهای کیفی و کمی شامل قیمت تمام شده سیستم محرکه خودرو، حجم سرمای گذاری برای تولید انبوه سیستم محرکه خودرو، قیمت سوخت به ازای ١٠٠ کیلومتر مسافت طی شده ، امکان صادرات، هزینه ایجاد زیرساخت توزیع سوخت ،اشتغالزایی ، مقاومت در برابر تغییر (پذیرش عمومی )، قدرت سیاسی و ارزش استراتژیک
 عملکرد و کارایی ؛ شامل زیر معیارهای کیفی و کمی شامل بازدهی ، تعمیر و نگهداری، نیاز به نگهداری، نیاز به تعمیرات، مدت زمان شارژ یا سوخت گیری، برد با یکبار سوخت گیری
 گشتاور؛ شامل زیر معیارهای کیفی و کمی شامل طول عمر، زمان راه اندازی، چگالی قدرت، قابلیت کار در دما و شرایط محیطی مختلف ، ایمنی
 سوخت ؛ شامل زیر معیارهای کیفی و کمی شامل تجدید پذیر بودن، پتانسیل یا ذخایر قابل استحصال، وجود زیرساخت تولید، وجود زیرساخت توزیع
 بازار جهانی ؛ شامل زیر معیارهای کیفی و کمی به شامل میزان رشد بازار، حجم بازار
٣-٣-٢- زیر معیارهای تصمیم گیری کمی
معیار های اصلی و کلان، از زیر معیارهای کمی و کیفی تشکیل شده که زیرمعیارهای کمی استفاده شده در این مقاله از مجموع هفت معیار اصلی و کلان که با در دست بودن اطلاعات و آمار، قابل تحلیل در روشهای تصمیم گیری ریاضی بوده اند،
به اختصار عبارتند از:

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 14 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد