توافر نقاط الشحن والمدى.. تحديات تواجه صناعة السيارات الكهربائية

تشهد عملية التنقل عالميًا تحولًا غير مسبوق، وتسير هذه التطورات جنبًا إلى جنب مع التحديات البيئية الكبيرة، ومع ذلك يوفر التنقل الإلكتروني فرصة لإجراء تحول واسع مع تحقيق أشكال نقل أكثر استدامة.

ونشر موقع " newelectronics" البريطاني تقريرًا عن التطور الكبير الذي تشهده صناعة وسائل النقل حول العالم والتحديات التي توجهها، جاء فيه أن القلق بشأن المدى التي تقطعه السيارات الكهربائية أحد أكبر التحديات التي تواجه سوق السيارات الكهربائية بسبب مزيج من أداء البطارية الضعيف ونقص البنية التحتية للشحن.

ويهدف عدد متزايد من أطر السياسات الوطنية والدولية إلى دعم نشر معدات إمداد المركبات الكهربائية (EVSE) والبنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية.

وتسعى ألمانيا على سبيل المثال إلى تحقيق هدف بناء 50000 محطة شحن إضافية سريعة وقياسية بنهاية عام 2021، بهدف جعل محطات الشحن السريع قابلة للوصول في غضون 10 دقائق، كما سيتم إنشاء شبكة عامة سريعة الشحن تضم 1000 موقع بواسطة نهاية عام 2023 بنقاط شحن توفر حدًا أدنى من الإنتاج يبلغ 150 كيلو وات.

وأدخلت الحكومة الألمانية أيضًا عددًا من الإجراءات لتعزيز التنقل الإلكتروني مثل خصومات السيارات الكهربائية والإعفاءات الضريبية للسيارات وإدخال قانون التنقل الكهربائي لتسريع الانتقال إلى السيارات الكهربائية.

وتفعيل برنامج تمويل البنية التحتية الأحدث، الذي بدأ في عام 2021، بعد حصوله على تمويل إضافي يقارب 500 مليون يورو.

وشهدت ألمانيا عددًا قياسيًا من عمليات تسجيل المركبات الكهربائية، حيث تم تسجيل حوالي 194200 سيارة كهربائية تعمل بالبطاريات (BEVs) في عام 2020، أي حوالي ثلاثة أضعاف ما تم تسجيله في عام 2019.

التوافقية

نظرًا لأن سعة بطارية المركبات الكهربائية الأحدث تصل إلى 60 إلى 80 كيلو واط في الساعة، سيصبح القلق بشأن النطاق أقل أهمية، لكن نشر EVSE العام يجب أن يكون متقدمًا بدرجة كافية لتشجيع ودعم التبني الجماعي.

لا يريد المستخدمون أن يواجهوا أجهزة شحن سريعة تفشل في العمل أو توفر جزءًا بسيطًا فقط من الطاقة المطلوبة.

وإذا أردنا استبدال محرك الاحتراق الداخلي (ICE)، فستحتاج المركبات الكهربائية إلى أن تكون قادرة على توفير نطاقات أطول بكثير، لذا يجب أن تكون نقاط الشحن قابلة للتشغيل وقابلة للتشغيل البيني مع المركبات المختلفة.

وضع في اعتبارك إدخال Wi-Fi في أجهزة الكمبيوتر المحمولة للمستهلكين، لا يتوقع أحد أن يواجه جهاز محمول جديد مشكلات في الاتصال بأي شبكة Wi-Fi عامة أو خاصة، ولكن لتحقيق ذلك، احتاجت إلى Wi-Fi Alliance لتطوير اختبارات توافق مخصصة لم يتم تضمينها في معيار IEEE 802.11b نفسه.

وينطبق هذا الموقف اليوم على المركبات الكهربائية والبنية التحتية للشحن، وبينما قد نكون في منتصف موجة من الجيل الثاني من المركبات الكهربائية، لم يتم حل مشكلة إمكانية التشغيل البيني بعد.

ومن المؤكد أن واجهة شحن CCS معقدة لأنها تتضمن جهدًا كهربائيًا عاليًا ونقل كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية، وبينما يجب تصميم السيارات وفقًا لمعايير سيارات محددة، فإن البنية التحتية للشحن تميل إلى إتباع المزيد من المعايير الفنية الكهربائية العامة.

ولم يتم نشر أي مواصفات لاختبار المطابقة فيما يتعلق بمتطلبات النظام والسلامة لـ EV و EVSE بخلاف بروتوكولات الاتصال، مما يعني أن جميع منتجات CCS المنتشرة حاليًا لم تخضع للاختبار المنسق.

آفاق المستقبل القريب

يعتبر التبني الشامل للأهداف "الخضراء" و "المستدامة" ومعالجتها أمرًا بالغ الأهمية عندما يتعلق الأمر بالمركبات الكهربائية ويحتاج السائق إلى تجربة عالمية عندما يتعلق الأمر بالشحن، سواء كان ذلك وصولاً سهلاً أو اتصالاً آليًا بين السيارة والشحن محطة.

ويجب تحديد المركبات الكهربائية ببطاقات تحديد التردد اللاسلكي (RFID) لبدء جلسة الشحن وترتيب الدفع في الوقت الحالي، فقد يكون هذا عرضة للخطأ ومزعجًا نظرًا لوجود العديد من وسائل تحديد الهوية وخدمات الدفع المختلفة حاليًا.

ومع التوصيل والشحن المحدد في سلسلة ISO 15118، ستتم عملية تحديد الهوية والدفع حيث سيحتاج المستخدم فقط إلى توصيل كابل الشحن، كما يجب تشفير اتصال الشحن وخاصة معلومات الدفع.

ومن المتوقع أن يكون للشحن اللاسلكي دور حاسم يلعبه في المستقبل، فبدون الحاجة إلى كابل شحن، يمكن لسائق EV ببساطة إيقاف سيارته ومن ثم يمكن تنفيذ الشحن والاتصال ونقل الطاقة تلقائيًا.

آفاق المستقبل البعيد

عند الحديث عن تحديات التنقل الإلكتروني، ينصب التركيز عادةً على سيارات الركاب المزودة بمجموعة نقل الحركة المكهربة، على الرغم من وجود العديد من معايير الشحن الحالية للتيار المستمر، إلا أنه لا يوجد ما يكفي لشحن المركبات التجارية في غضون فترة زمنية معقولة.

ولشحن سيارة ببطاريات 200-600 كيلو وات في الساعة في 20-30 دقيقة (وقت الشحن الذي يطلبه العميل)، ستكون هناك حاجة إلى طاقة تزيد عن 1 ميجاوات وتيار يزيد عن 1000 أمبير.

ولهذا السبب، تحاول صناعة المركبات التجارية إيجاد حل جديد لشحن المركبات الكهربائية الثقيلة.

ونظرًا للحاجة إلى موصل لشحن المركبات التجارية، أطلقت CharIN مجموعة عمل Megawatt Charging System (MCS) في عام 2018 لتطوير نهج نظام شامل يعتمد على CCS.

وتمت مناقشة المتطلبات الفنية حاليًا لنظام MCS العالمي بحد أقصى 1500 فولت و 3000 أمبير (DC) ، والتي تستند إلى PLC + ISO / IEC 15118 ، ولكن فقط كقابس موصل واحد.

ومن العدل أن نقول إن مفهوم التنقل الإلكتروني يدخل الآن مرحلة حرجة وأن التكيف الشامل والبنية التحتية القابلة للتطبيق للشحن ستكون عوامل رئيسية.

وهناك حاجة إلى سياسات حكومية جديدة واستثمارات ضخمة، وعلى الرغم من أن العدد الإجمالي لنقاط الشحن، بما في ذلك محطات الشحن عالية الطاقة ذات القدرة العالية للرحلات الطويلة، من المقرر أن يزيد بشكل كبير بحلول عام 2025، لا يزال هناك الكثير الذي يتعين القيام به.

وتساعد الميزات الذكية في تحويل تجربة الشحن إلى تجربة سلسة وآلية للغاية للمستخدمين.