12 خطوة تتبناها أرامكو لتحسين وقود المستقبل

تتجه أرامكو السعودية إلى المستقبل عبر نموذج «الابتكار المفتوح» الذي تتبنّاه في جميع أعمالها التقنية. وتبذل شبكة الأبحاث العالمية التابعة للشركة جهودها للإسراع في وتيرة تطوير التقنيات التي تتعلق بأنظمة الطاقة والبتروكيمائيات، التي تخدم تطوّر المجتمعات البشرية بأكملها، عبر تبنيها 12 خطوة لجعل وقود المستقبل أكثر كفاءة ونظافة.
خطوات أرامكو لتحسين وقود المستقبل
وقود أكثر فاعلية ونظافة لتزويد المحركات
تخفيض الانبعاث في محركات الديزل
تطوير قدرات تنبؤية حول الاحتراق في المحركات
تبني برنامج فيولكوم لاختيار الوقود في محركات الغد
تقنية «سوبربيوتول» لرفع قيمة إنتاج مركبات البيوتان
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
تتجه أرامكو السعودية إلى المستقبل عبر نموذج «الابتكار المفتوح» الذي تتبنّاه في جميع أعمالها التقنية، ولذلك تواصل الاستثمار في مجال البحث والتطوير، ما يجعلها تحتفظ بالميزة التنافسية الخاصة بها، وتحقيق القيمة على المدى البعيد.
وتبذل شبكة الأبحاث العالمية التابعة للشركة جهودها للإسراع في وتيرة تطوير التقنيات التي تتعلق بأنظمة الطاقة والبتروكيمائيات التي تخدم تطوّر المجتمعات البشرية بأكملها، عبر تبنيها 12 خطوة لجعل وقود المستقبل أكثر كفاءة ونظافة.
وقود أكثر نظافة
يرتبط تطوير تقنيات الوقود بنمو معدلات استهلاكه وزيادة أعداد المركبات، وتعدّد أنواع محركاتها التي يبتكرها كثير من الشركات الدولية المصنّعة، ومن المتوقع أن يصل عدد سيارات الركاب على مستوى العالم بحلول 2040 إلى حوالي 1.6 بليون سيارة، في وقت تسعى خلاله شركات تصنيع السيارات جاهدة إلى إيجاد وقود أكثر فاعلية ونظافة لتزويد المحركات في المستقبل.

تخفيض الانبعاث
يرى خبراء تقنيات المحركات في شركات السيارات، أن محركات الاحتراق الداخلي المزودة بالوقود السائل ستبقى سائدة في المستقبل، لذلك من الضروري تحسين فاعلية أنظمة الوقود. ورغم أن مصادر الطاقة التكميلية البديلة، مثل الوقود الحيوي، في حالة نمو، إلا أنها لن تحل محل الوقود التقليدي، وحتى بحلول 2040، فإن ما بين 85 -95% من طاقة النقل ستأتي من النفط.
ويؤكد الخبراء أن التحدّيات الماثلة أمام محركات الديزل في المستقبل هي تخفيض كمية انبعاث السخام «مادة تنتج عن عوادم السيارات»، وأكسيد النيتروجين مع المحافظة على الفاعلية العالية.

قدرات الاحتراق
في مركز بحوث الاحتراق النظيف بجامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية، يعمل فريق البحوث المشتركة من الجامعة، ومركز البحوث والتطوير في أرامكو السعودية، على إجراء بحوث حول تقنية الوقود ومحركات الاحتراق المستقبلية.
وتدور معظم تلك البحوث حول فهم آلية الاحتراق الذاتي، وميزات الانبعاثات وتشكّلات السخام. ويعمل المركز على تطوير قدرات تنبؤية حول الاحتراق في المحركات، مع التركيز على مسائل تشكّلات الوقود.
ويجري المركز التابع لأرامكو السعودية في باريس بحوثا عن حلول تقنيات الوقود أو المحركات التي بالإمكان عرضها في سيارة حقيقية.
وبوضع التحوّل على الطلب المستقبلي تجاه المقطّرات الثقيلة في الحسبان، بدأ المركز في إجراء بحوث حول مطابقة الوقود والمحركات لكل من محركات البنزين والديزل.

برنامج «فيولكوم»
تسعى أرامكو السعودية إلى تعزيز الكفاءة والأداء البيئي لمختلف أنواع الوقود المشتقة من النفط، وفي هذا الإطار فإنها تعمل للإجابة عن سؤال: ما الوقود الذي سيستخدم في محركات الغد؟ ولا تزال الإجابة عن هذا السؤال قيد الدراسة والبحث من جانب شبكة المراكز البحثية العالمية التابعة للشركة، خلال البرنامج المعروف اختصارا باسم «فيولكوم».
ومن شأن التقنيات الجديدة التي تم تطويرها خلال هذا البرنامج أن تغير بشكل كبير طريقة تكوين محركات السيارات، وتركيبات أنواع الوقود التي تعمل بها، وتبشر نتائج هذا العمل البحثي بإمكان رسم مسار جديد لصناعة النقل العالمية، وتطوير سيارات أعلى كفاءة وأكثر حفاظا على البيئة.
وتشمل التقنيات التي تخضع للدراسة والبحث، نظامَ محرك ووقود جديد يمكنه تحقيق مستويات كفاءة مماثلة للديزل في محركات البنزين، لكن بمستوى أقلّ بكثير من الانبعاثات، مع زيادة في عدد الأميال المقطوعة بكمية الوقود نفسها.

تقنية «سوبربيوتول»
توفر تقنية «سوبربيوتول» المملوكة للشركة طريقة معالجة من خطوة واحدة، لرفع قيمة إنتاج مركبات البيوتان المختلطة. وتنتج هذه التقنية مادة أقل تلويثا للبيئة يمكن إضافتها إلى البنزين لرفع رقم الأوكتان.
وتواصل أرامكو دراسة الحلول التي تقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من وسائل النقل، إذ تشمل تقنية إدارة الكربون التي تمتلكها الشركة نظاما منخفض التكلفة لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون يتم تركيبه في السيارات، ويمكنه استخلاص 25% من ثاني أكسيد الكربون من عوادمها، وتهدف إلى رفع هذه النسبة إلى 60%.

ابتكار أدوات جديدة
حققت أرامكو السعودية عددا من الإنجازات التي توصلت إليها أبحاثها في مجال أنظمة المحركات العاملة بالوقود، إذ إنه خلال التعاون مع مصنِّعي السيارات الأوروبيين والأميركيين، حدثت تطورات ملحوظة في كفاءة الوقود وانبعاث الملوثات، خلال استخدام تقنية الاشتعال بضغط البنزين. وقد تم تحقيق ذلك في عدد من السيارات الخفيفة والثقيلة باستخدام مزيج الوقود السائل مثل «النافثا» عوضا عن الديزل.
كما نجحت الشركة في ابتكار أداتين جديدتين لتكوين الوقود الجديد، بالتعاون مع مركز أبحاث الاحتراق النظيف في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية، أولاهما: أرامكوميك 2.0 التي تتيح للباحثين إمكان فحص التغيرات التي تطرأ على عملية الاحتراق لأنواع مختلفة من الوقود في ظروف مختلفة، وذلك على مستوى الجزيئات.
أما الثانية: فهي أداة تصميم الوقود التي تُعَدُّ أداة تكميلية لتقنية أرامكوميك، ويمكن استخدامها في تطوير أنواع وقود بديل يضاهي معظم الخواص الفيزيائية والكيميائية لأنواع الوقود الحقيقي. وتهدف هذه الأداة إلى مساندة المؤسسات البحثية في إجراء الأبحاث الموسعة حول عملية الاحتراق.

اختبارات مكثفة
تخطط أرامكو لابتكار تقنيات جديدة في قطاع السيارات، وأنواع وقود جديدة قادرة على إحداث فارق كبير في خفض الانبعاثات، وتحسين الكفاءة، والمحافظة على أداء السيارة. ودشنت الشركة 6 معامل لاختبار المحركات، وأطلقت باكورة تقنياتها من أجهزة قياس قوة أداء هياكل السيارات في مركز الأبحاث التابع للشركة في مدينة ديترويت الأميركية. ويستطيع فريق أبحاث ديترويت تطبيق تقنية الوقود الجديدة في المحركات وأنظمة التحكم في السيارة بالكامل.

استهلاك الوقود
أجرت أرامكو السعودية اختبارا ناجحا للحرق الأوكسجيني للمخلفات الثقيلة باستخدام الأكسجين النقي والهواء المخصب، وأظهرت نتائج الاختبار زيادة قابلية الوقود للاحتراق وانخفاض انبعاثات أكسيد النيتروز بنسبة 50%، مما يدل على إمكان استخدام المخلفات الثقيلة صعبة الحرق لتوليد الكهرباء بطريقة تتسم بالكفاءة ولا تضر البيئة، مع إمكان عزل 90% من ثاني أكسيد الكربون.
وتركز الشركة على التقنيات المطلوبة لتطوير أنظمة وقود ومحركات متطورة تستخدم البنزين والديزل، إذ يتمثل هدفها في تعزيز تطوير واستخدام أنظمة محركات وقود تعتمد على النفط، وتتسم بالكفاءة والاقتصاد في التكاليف.
كما يتمثل هذا الهدف في مواجهة التحديات على الصعيد العالمي فيما يتعلق بالطلب على الطاقة، وعلاقة ذلك بانبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

الأوكتان عند الطلب
يعمل مركز أبحاث أرامكو للوقود في باريس على تطوير تقنية المحركات ذات الكفاءة في استهلاك الطاقة «الأوكتان عند الطلب»، بالتعاون مع المعهد الفرنسي لبحوث الطاقة، وذلك بهدف تحسين كفاءة استهلاك الوقود وخفض الانبعاثات.
وتم تحسين تقنية «الأوكتان عند الطلب» على مدى السنوات الأربع الماضية، بجهد مشترك بين فرق العمل في باريس والظهران، إذ قيّمت هذه الجهود مجموعة من أنواع الوقود المختلفة وتكوينات المحرك، بحثا عن أكثر المجموعات ملاءمة للتنفيذ في السيارة. وركّز البرنامج على وقود السوق الحالي، كما بحث أيضا عدة تركيبات وقود واعدة في المستقبل.
وتُظهر آخر التطورات في المشروع، أن التحسينات التي أُدخلت على المحرك أدت إلى انخفاض واضح في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
وقد تكلّلت 4 أعوام من جهود تصميم المحرك الداخلي والاختبارات مع المعهد الفرنسي لبحوث الطاقة بالدمج الناجح لتقنية «الأوكتان عند الطلب» في سيارة خاصة بالركاب.
وتُعد تقنية «الأوكتان عند الطلب» فرصة لتحسين كفاءة استهلاك الوقود باستخدام الأوكتان فقط عند الحاجة إليه. وهو ما يُحسِّن كفاءة استهلاك الوقود مع الحدّ من متطلبات الطاقة الإجمالية لتصنيع وقود البنزين في المستقبل.
وقد أثبت مركز أبحاث أرامكو للوقود في باريس فاعلية هذه التقنية في سيارة حقيقية باستخدام خزانين للوقود، ويتوقع أن تتبلور هذه التقنية مع أحد مصنعي السيارات لتصبح في خزان وقود واحد.

خطوات تحسين وقود المستقبل
01 تطوير تقنيات الوقود لتجعلها نظيفة وأكثر تماشيا مع البيئة
02 تخفيض كمية الانبعاث في محركات الديزل
03 تبني برنامج فيولكوم لاختيار الوقود في محركات الغد
04 استخدام المخلفات الثقيلة صعبة الحرق لتوليد الكهرباء
05 تطوير تقنية «الأوكتان عند الطلب»
06 ابتكار أداتين جديدتين لتكوين الوقود الجديد
07 تقنية «سوبربيوتول» لرفع قيمة إنتاج مركبات البيوتان
08 تطوير قدرات تنبؤية حول الاحتراق في المحركات

09 إيجاد وقود أكثر فاعلية ونظافة لتزويد المحركات
10 دراسة الحلول التي تقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من وسائل النقل
11 تعديل نوعية الوقود من خلال الجمع بين «الأوكتان عند الطلب» مع تقنيات المحركات المتقدمة الأخرى
12 تمكين التقنيات التي تحسّن فاعلية النقل عند مستوى النظام، باستخدام الوقود المعتمد على الزيت
برنامج فيولكوم
برنامج الوقود والاحتراق في المحركات المتطورة
أطلق في فبراير 2013
يستمر 10 أعوام
برنامج للبحوث التعاونية
العاملون عليه

فريق تقنيات الوقود بمركز البحوث والتطوير التابع لأرامكو
مركز أبحاث الاحتراق النظيف في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية
فريقان من مركزي الأبحاث التابعين للشركة في باريس وديترويت