زيت محركات روسي يقلل استهلاك وقود محركات الغاز بنسبة تصل إلى 11 بالمئة
© AP Photo
تابعنا عبر
طوّر باحثون روس مُزيّتا اصطناعيًا لمحركات الغاز ذات المكابس، يمكنه تقليل استهلاك الوقود، والحد من الترسبات، وإطالة عمر الزيت بشكل ملحوظ.
عادةً ما يرتبط زيت المحرك بالتشحيم والحماية من التآكل، ولكن في المحركات الثابتة الكبيرة المُستخدمة لتوليد الكهرباء، يُمكن أن يُؤثر اختيار الزيت أيضًا على استهلاك الوقود، وفترات الصيانة، وموثوقية نظام الطاقة بأكمله.
طوّر باحثون في جامعة "غوبكين" الروسية الحكومية للنفط والغاز زيتًا اصطناعيًا جديدًا مُصممًا خصيصًا لمحركات الغاز ذات المكابس. ووفقًا لمجلة "بوابة روسيا العلمية"، أظهرت الاختبارات التشغيلية أن المُزيّت يُمكنه تقليل استهلاك غاز الميثان اللازم لإنتاج نفس كمية الكهرباء بنسبة 3% تقريبًا في بعض الحالات، و7% في حالات أخرى، وتصل إلى 11% في ظروف مُعينة.
يُعدّ هذا التطوير ذا أهمية خاصة للمناطق النائية التي تفتقر إلى شبكات الكهرباء المركزية، حيث يُعدّ توليد الطاقة محليًا أمرًا ضروريًا.
أهمية محركات الغاز المكبسية
تُولد وحدات الطاقة الغازية المكبسية الكهرباء عن طريق حرق الغاز الطبيعي، وخاصة الميثان، في محرك احتراق داخلي موصول بمولد كهربائي. وتُستخدم هذه الوحدات على نطاق واسع في المنشآت التي لا يمكنها الاعتماد على شبكات الطاقة المركزية.
ووفقًا للمصدر، يمكن لهذه الأنظمة أن تحقق كفاءة كهربائية تصل إلى 40%. وعند استعادة الحرارة الناتجة عن المحرك واستخدامها، يمكن أن تصل كفاءة الطاقة الإجمالية إلى 90%.
تُعد هذه المنشآت جذابة لإنتاج الطاقة الموزعة، ولكنها تعمل في درجات حرارة عالية وأحمال ميكانيكية شديدة. وهذا يعني أنها تتطلب مواد تشحيم مُصممة خصيصًا قادرة على الحفاظ على استقرارها لفترات طويلة.
لماذا لا يكفي الزيت العادي؟
يؤدي زيت التشحيم داخل محرك الغاز المكبسي عدة وظائف مهمة، فهو يقلل الاحتكاك بين الأجزاء المتحركة، ويزيل الحرارة، ويحمي الأسطح، ويساعد في الحفاظ على نظافة المحرك.
لكن البيئة قاسية، فدرجات الحرارة العالية قد تُؤدي إلى تدهور الزيت، بينما تُسهم نواتج الاحتراق في تراكم الرواسب على المكابس والمكونات الأخرى، ولهذاالسبب، ركز الباحثون على ابتكار تركيبة اصطناعية قادرة على الحفاظ على خصائصها في ظل ظروف التشغيل القاسية.
يجمع حلهم بين "الإسترات" و"البولي ألفا أوليفينات"، وهي هيدروكربونات اصطناعية تختلف في سلوكها عن الزيوت المعدنية التقليدية، هذه المكونات لا تتكاثف بسهولة عند درجات الحرارة المنخفضة جدًا، كما أنها أكثر مقاومة للتلف عند درجات الحرارة المرتفعة.
رماد أقل يعني محركا أنظف
من أهم خصائص زيت المحرك محتواه من الرماد الكبريتي، حيث تترك بعض إضافات التشحيم رواسب غير عضوية عند احتراقها. ومع مرور الوقت، يمكن أن تسهم هذه الرواسب في تراكمها على المكابس وأجزاء المحرك الأخرى.
يشير الباحثون إلى أن استخدام الإسترات مكّنهم من خفض محتوى الرماد الكبريتي في الزيت الجديد إلى 0.2%. أما المنتجات المستوردة المذكورة للمقارنة، فيبلغ محتوى الرماد فيها نحو 0.5%.
أظهرت الاختبارات التشغيلية أن انخفاض محتوى الرماد يقلل من تراكم رواسب الكربون في أخاديد المكابس وعلى مكونات المحرك الأخرى، وقد ارتبطت بيئة التشغيل الأنظف هذه بانخفاض استهلاك غاز الميثان وإطالة عمر زيت التشحيم.
لماذا يؤثر الزيت على استهلاك الوقود؟
قد يبدو للوهلة الأولى أن تغيير زيت التشحيم قد يقلل من كمية الغاز الطبيعي التي يستهلكها المحرك، ويصبح هذا الارتباط أكثر وضوحًا عند النظر إلى المحرك كنظام ميكانيكي متكامل.
يمكن أن تؤثر الرواسب والاحتكاك وتدهور زيت التشحيم وتلوث أسطح المحرك على كفاءة التشغيل، يساعد زيت التشحيم الذي يبقى مستقرًا لفترة أطول وينتج رواسب أقل على الحفاظ على ظروف تشغيل أفضل للمحرك.
وفقًا لليونيد باغداساروف، الأستاذ المشارك في جامعة غوبكين وأحد مطوري المنتج، أظهرت الاختبارات أن المنتج الجديد يسمح للمحركات بتوليد نفس كمية الكهرباء مع استهلاك وقود أقل، حيث تراوحت نسبة التوفير المُبلغ عنها بين 3% و11% حسب ظروف التشغيل.
لذا، ينبغي فهم هذه الأرقام على أنها نتائج مُبلغ عنها في ظل ظروف تشغيل مختلفة، وليست ضمانًا بأن كل محرك سيحقق تلقائيًا انخفاضًا بنسبة 11%.
قد يزداد عمر الزيت بشكل ملحوظ
لم تكن وفورات الوقود الميزة الوحيدة المُبلغ عنها، أفادت مجلة "بوابة روسيا العلمية" أن الاختبارات التشغيلية أشارت إلى أن عمر خدمة الزيت الجديد قد يكون أطول بما يصل إلى 12 ضعفًا من المنتجات المماثلة.
يصف المطورون حالة قد يصبح فيها تغيير الزيت بالكامل نادرًا جدًا في بعض الأحيان. نظرًا لأن جزءًا من مادة التشحيم يُستهلك تدريجيًا أثناء تشغيل المحرك، فقد يكتفي المشغلون بإضافة الكمية المطلوبة بدلًا من إجراء تغييرات كاملة متكررة.
بالنسبة لمحطات توليد الطاقة النائية، يُعدّ إطالة عمر الزيت ذا قيمة بالغة،ولا تقتصر الصيانة على سعر الزيت فحسب، بل قد تشمل أيضًا النقل، والفنيين، وفترات التوقف المجدولة، والتخلص من الزيت المُستعمل.
لذا، يُمكن أن يُحسّن تمديد الفترة بين عمليات الصيانة من سهولة التشغيل والجدوى الاقتصادية الإجمالية.
مصمم لتحمل البرد القارس
تتمتع التركيبة الاصطناعية بميزة هامة للمناطق الشمالية، ووفقًا للباحثين، يبقى الزيت سائلًا عند درجات حرارة تصل إلى نحو -48 درجة مئوية.
تُعدّ هذه الخاصية بالغة الأهمية في أقصى شمال روسيا، حيث يُمكن أن تُصعّب الزيوت التي تُصبح شديدة اللزوجة في الشتاء عملية تشغيل الآلات.
يسهم الزيت القادر على الحفاظ على خصائص تدفق مناسبة في درجات الحرارة المنخفضة للغاية في جعل مولدات الغاز ذات المكابس أكثر عملية في المناطق ذات المناخ القاسي.
أهمية ذلك للمجتمعات النائية
يرتبط هذا التطوير ارتباطًا وثيقًا بتوليد الطاقة الموزعة.
قد تقع التجمعات السكنية الصغيرة والمواقع الصناعية والمنشآت النائية بعيدًا عن شبكات الطاقة الرئيسية،وقد يكون إنشاء خطوط نقل طويلة إلى هذه المواقع أمرًا صعبًا أو غير مُجدٍ اقتصاديًا.
توفر مولدات الغاز ذات المكابس خيارًا آخر: إذ يُمكن إنتاج الكهرباء محليًا في المناطق التي يتوفر فيها الغاز الطبيعي.
كما أن انخفاض تكاليف الصيانة وفترات الصيانة الأطول قد تجعل هذه الأنظمة أكثر جاذبية من الناحية الاقتصادية للتجمعاتالصغيرة في المناطق التي تعاني من نقص الطاقة، بما في ذلك أقصى الشمال، والشرق الأقصى الروسي، ومناطق أخرى.
أكثر من مجرد مُزيّت
لا يقتصر الجانب المثير للاهتمام في هذا التطور على مجرد ابتكار الباحثين لزيت محركات جديد.
تكمن قيمته المحتملة في عدة خصائص تعمل معًا: مقاومة درجات الحرارة العالية، وسيولة في درجات الحرارة المنخفضة جدًا، وانخفاض محتوى الرماد الكبريتي، وتقليل تكوّن الرواسب، وإطالة عمر الخدمة، وانخفاض استهلاك الوقود المُبلغ عنه.
وقد جمع الباحثون زيوتًا أساسية اصطناعية جديدة مع مجموعة إضافات محلية الصنع لابتكار هذه التركيبة، وقد أبدت شركات الطاقة الروسية اهتمامًا بهذه التقنية.
إذا ما تكررت هذه الخصائص المميزة للأداء في نطاق أوسع من الاستخدامات الصناعية، فقد يتجاوز تأثيرها تكاليف مواد التشحيم بكثير، فتوفير بضعة نقاط مئوية في استهلاك الوقود يصبح ذا أهمية بالغة عندما يعمل المحرك باستمرار لآلاف الساعات سنويًا.
