يعمل مزوّد حلول شحن السيارات الكهربائية (EV)، مثل TPSON، الذي يحتل موقع الصدارة في مجال التقدم التكنولوجي، على تشكيل مستقبل نقاط الشحن السريع. تشهد صناعة شحن السيارات الكهربائية ابتكارًا سريعًا. تظهر اتجاهات جديدة لمعالجة مخاوف المستهلكين الرئيسية وتعزيز تجربة السيارات الكهربائية بشكل عام. تتطور حلول الشحن السريع إلى ما هو أبعد من مجرد توصيل الطاقة. فهي تشمل الآن الراحة والذكاء والاستدامة. يعد هذا التقدم أمرًا حاسمًا لاعتماد السيارات الكهربائية على نطاق واسع.
هل تعلم؟ يتردد عدد كبير من مشتري السيارات الكهربائية المحتملين بسبب مخاوف الشحن. وبالمثل، يجد العديد من المالكين الحاليين أن أوقات الشحن الطويلة تمثل عيباً كبيراً.
- على الصعيد العالمي, 42% من مالكي السيارات الكهربائية الحاليين يحددون فترات الشحن الطويلة كمشكلة رئيسية.
- يُعدّ وقت الشحن من أهم ثلاثة عوائق للمشترين المحتملين الذين يفكرون في شراء سيارة كهربائية.
ينصب تركيز الصناعة على إنشاء بنية تحتية سلسة وفعالة للشحن. الشركات المصنعة لشاحن السيارة الكهربائية تعمل على تطوير أنظمة توفر أكثر من مجرد السرعة. يدمج مستقبل شحن السيارات الكهربائية بين الشحن اللاسلكي للمركبات الكهربائية لتوفير أقصى درجات الراحة في الشحن والشبكات الذكية لتحسين إدارة الطاقة. هذه التطورات تجعل ملكية السيارات الكهربائية أكثر عملية وجاذبية من أي وقت مضى.
الاتجاه 1: القفزة إلى الشحن فائق السرعة (350 كيلوواط فأكثر)
يُعد البحث عن السرعة أحد أهم الاتجاهات في صناعة السيارات الكهربائية. يرغب السائقون في تقليل وقت التوقف عن العمل والعودة إلى الطريق بسرعة. وقد دفع هذا الطلب المصنعين و مزودو حلول الشحن مثل TPSON لتطوير شواحن فائقة السرعة تعيد تعريف تجربة امتلاك السيارات الكهربائية. هذه القفزة في توصيل الطاقة تجعل السيارات الكهربائية خياراً أكثر قابلية للتطبيق للجميع.
تحديد مستويات السرعة الجديدة
من المستوى 2 إلى DC فائق السرعة
هناك فرق تقني رئيسي يفصل بين الشحن الشائع من المستوى الثاني والشحن فائق السرعة بالتيار المستمر. تقوم بطاريات السيارات الكهربائية بتخزين طاقة التيار المباشر (DC)، ولكن الشبكة توفر التيار المتردد (AC). تعتمد أنظمة المستوى 2 على الشاحن الداخلي للسيارة لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر. يتمتع هذا المكون الداخلي بقدرة محدودة، مما يؤدي إلى حدوث اختناق يحد من سرعة الشحن.
في المقابل، تقوم محطات الشحن فائق السرعة بالتيار المستمر بإجراء التحويل خارجياً. وتتجاوز هذه العملية الشاحن البطيء الموجود على متن السيارة، حيث تقوم بتوصيل طاقة كهربائية عالية من التيار المستمر مباشرة إلى البطارية. والنتيجة هي تقليل وقت الشحن بشكل كبير.
معيار القياس 350 كيلوواط+
أصبح مستوى طاقة 350 كيلوواط هو المعيار الجديد لشحن السيارات الكهربائية الممتازة. يمكن للشواحن التي تعمل بهذه السعة أن تضيف مئات الأميال من المدى في أقل من 20 دقيقة. وقد تم تصميم عدد متزايد من طرازات السيارات الكهربائية للاستفادة من هذه السرعات.
- جينيسيس GV60
- هيونداي أيونيك 5
- كيا EV6
- لوتس إليتر
- MG IM5 و IM6
التكنولوجيا التي تتيح سرعات قياسية
هياكل المركبات 800 فولت + 800 فولت+
تستخدم العديد من السيارات الكهربائية الجديدة بنية 800 فولت بدلاً من معيار 400 فولت الأقدم. يسمح هذا الجهد العالي للنظام بتوصيل نفس المقدار من الطاقة بتيار كهربائي أقل. وتتمثل الفائدة الأساسية في تقليل توليد الحرارة، مما يتيح شحن أسرع وأكثر كفاءة.
كيمياء البطاريات المتقدمة
يجب أن تكون بطارية السيارة الكهربائية قادرة على قبول تدفق هائل من الطاقة بأمان. يعمل صانعو السيارات على تطوير كيمياء متطورة للبطاريات وأنظمة إدارة حرارية. تحمي هذه التطورات البطارية من التدهور مع زيادة سرعات الشحن إلى أقصى حد.
أنظمة الكابلات المبردة بالسوائل
يولد توصيل أكثر من 350 كيلوواط من الطاقة حرارة هائلة. تعتبر الكابلات المبردة بالسوائل ضرورية لإدارة درجات الحرارة هذه بأمان. تعمل هذه الأنظمة على تدوير سائل تبريد عبر كابل الشحن، مما يؤدي إلى تبديد الحرارة بشكل فعال. تسمح هذه التقنية ب 70% زيادة في السعة الحالية مقارنةً بالتصميمات غير المبردة. كما أنه يجعل الكابلات أخف وزناً وأكثر مرونة للمستخدمين، مما يضمن أن تكون عملية شحن السيارة الكهربائية سريعة وموثوقة.
التأثير على تجربة سائق السيارة الكهربائية
جعل السفر لمسافات طويلة بلا عوائق
يحول الشحن فائق السرعة السفر لمسافات طويلة. يمكن للسائقين التخطيط للرحلات البرية مع توقفات قصيرة تتماشى مع استراحة لتناول القهوة أو الوجبات، مما يجعل الرحلة أكثر راحة وأقل إرهاقاً.
معالجة قلق النطاق الأساسي
لا يزال الخوف من نفاد طاقة السيارة الكهربائية، والمعروف باسم "القلق بشأن المدى"، عائقاً أمام العديد من المشترين المحتملين. إن معرفة أنه يمكن إضافة قدر كبير من المدى في دقائق توفر للسائقين راحة البال الضرورية.
التكافؤ مع أوقات التزود بالوقود في محطات الوقود
على الرغم من أنها ليست فورية بعد، إلا أن جلسة الشحن التي تستغرق 15-20 دقيقة تجعل تجربة شحن السيارة الكهربائية أقرب بكثير من الوقت الذي تقضيه في محطة وقود تقليدية. ويشكل هذا التكافؤ المتزايد عاملاً حاسماً في تسريع اعتماد السيارات الكهربائية على نطاق واسع.
تحديات البنية التحتية للسرعات الفائقة السرعة
في حين أن السرعات الفائقة تمثل واحدة من أكثر الاتجاهات إثارة في عالم السيارات الكهربائية، فإن نشر هذه التكنولوجيا على نطاق واسع يمثل عقبات كبيرة. حيث تخلق متطلبات الطاقة الهائلة مجموعة جديدة من التحديات لمشغلي الشبكات ومطوري المحطات وحتى المركبات نفسها. يعد التغلب على هذه العقبات أمراً ضرورياً لجعل الشحن بقدرة 350 كيلوواط+ واقعاً واسع الانتشار.
متطلبات ترقية الشبكة
يمكن لبنك واحد من الشواحن فائقة السرعة أن يستهلك طاقة تعادل طاقة منطقة تجارية صغيرة. وهذا يضع ضغطاً هائلاً على شبكات الطاقة المحلية. يتطلب مركز صغير مكون من 8-12 نقطة شحن سريع فقط توصيل شبكة بسعة 800 كيلو فولت أمبير على الأقل. تفتقر العديد من المواقع ببساطة إلى هذا المستوى من الطاقة المتاحة.
ملاحظة: يجب على مشغلي نقاط الشحن (CPOs) التقدم بطلب إلى مشغل شبكة التوزيع (DNO) للوصول إلى الشبكة. إذا كانت البنية التحتية الحالية غير كافية، سيقدم مشغل شبكة التوزيع تقديرًا لتكاليف التحسينات اللازمة، وهي عملية قد تستغرق أكثر من شهر.
وغالباً ما تحتاج هذه البنية التحتية الكهربائية المطلوبة إلى تعزيزات كبيرة ومكلفة. ولا يزال نقص التمويل العام لهذه التحسينات في الشبكة يشكل عائقاً رئيسياً، مما يبطئ نشر الجيل القادم من حلول شحن السيارات الكهربائية.
إدارة صحة البطارية وطول عمرها الافتراضي
يؤدي دفع كميات هائلة من الطاقة في البطارية إلى توليد حرارة وضغط كبيرين على خلاياها الداخلية. على الرغم من أن بطاريات السيارات الكهربائية الحديثة مصممة للتعامل مع الشحن السريع، إلا أن الاستخدام المتكرر للسرعات الفائقة يمكن أن يسرّع من تدهور البطارية على مدى عمر السيارة.
ولمعالجة هذه المشكلة، تعمل شركات تصنيع السيارات الكهربائية ومزودو الحلول المتقدمة مثل TPSON على تطوير وسائل حماية متطورة:
- أنظمة إدارة البطاريات (BMS): تقوم هذه الحواسيب المدمجة بمراقبة درجة حرارة الخلية والجهد الكهربائي باستمرار، وتعديل سرعة الشحن لحماية البطارية.
- التكييف المسبق: يمكن للعديد من طرازات السيارات الكهربائية تسخين بطارياتها مسبقاً أو تبريدها مسبقاً في طريقها إلى الشاحن السريع، مما يجهزها لقبول أعلى طاقة ممكنة بأمان.
- منحنيات الشحن الذكية: معدل الشحن ليس ثابتاً. فهو يبدأ مرتفعاً ثم يتناقص مع امتلاء البطارية للتحكم في الحرارة وإطالة عمر البطارية.
تعمل هذه الأنظمة معاً لتحقيق التوازن بين الطلب على الشحن السريع والحاجة إلى الحفاظ على سلامة بطارية السيارة الكهربائية على المدى الطويل.
التكلفة العالية لنشر المحطة
الاستثمار المالي المطلوب لمحطة شحن فائقة السرعة كبير جداً. يمكن أن تكون ترقيات الشبكة اللازمة لدعم هذا المستوى من الطاقة باهظة التكلفة، وغالباً ما تكون باهظة الثمن تقزيم تكلفة معدات الشحن نفسها. إذا كان من الضروري ترقية الشبكة، يمكن أن تتراوح التكلفة الإجمالية بين ما بين 400,000 جنيه إسترليني و500,000 جنيه إسترليني، حيث يبلغ متوسط تكلفة التوصيل الجديد وحده حوالي 100,000 جنيه إسترليني.
يمكن لهذه التكاليف الأولية المرتفعة، التي يتحملها مكتب خدمات المشاريع، أن تجعل بعض المواقع الواعدة غير مجدية من الناحية التجارية. ويؤثر هذا العبء المالي بشدة على دراسة الجدوى الاقتصادية لإنشاء البنية التحتية اللازمة للشحن، خاصةً في المناطق التي تشتد فيها الحاجة إلى تعزيز الشبكة. من الضروري زيادة التعاون بين السلطات المحلية ومشغلي شبكات التوزيع ومتعهدي خدمات الطاقة ومتعهدي خدمات الطاقة من أجل إيجاد مسار قابل للتطبيق لهذه التقنية القوية لشحن السيارات الكهربائية.
الاتجاه 2: راحة الشحن اللاسلكي للمركبات الكهربائية
في حين أن السرعة هي محور التركيز الأساسي، فإن الراحة القصوى في شحن السيارات الكهربائية هي الاستغناء عن الكابل تماماً. تعد تقنية شحن السيارات الكهربائية لاسلكياً بمستقبل يكون فيه تشغيل السيارة الكهربائية بسيطاً مثل إيقافها. هذا النهج الذي لا يحتاج إلى استخدام اليدين يزيل الحاجة إلى التعامل مع الكابلات الثقيلة أو المتسخة أو الرطبة، مما يمثل قفزة كبيرة في تجربة المستخدم. يدرك مزوّدو الحلول المتقدمة مثل TPSON أن هذا المستوى من الأتمتة السلسة هو المحرك الرئيسي ل اعتماد السيارات الكهربائية على نطاق أوسع.
كيفية عمل الشحن الاستقرائي
علم نقل الطاقة الاستقرائي
يعمل الشحن الاستقرائي على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. تستخدم لوحة الشحن الأرضية الكهرباء لتوليد مجال مغناطيسي متذبذب. وعندما تتوقف سيارة كهربائية مزودة بلوحة استقبال متوافقة فوقها، فإن هذا المجال المغناطيسي يولد تياراً كهربائياً في ملف جهاز الاستقبال. ثم يقوم هذا التيار بشحن بطارية السيارة دون أي توصيل مادي.
المكونات الرئيسية: الوسادات الأرضية والمركبات
يتكون النظام من مكونين رئيسيين:
- وحدة التجميع الأرضي (GA): هذه هي وسادة جهاز الإرسال، مثبتة على سطح أو مدمجة داخل مكان وقوف السيارات. يتم توصيلها بمصدر طاقة وتقوم بإنشاء المجال المغناطيسي.
- تجميع المركبات (VA): هذه هي لوحة الاستقبال المثبتة على الجانب السفلي من السيارة الكهربائية. وهي تلتقط الطاقة من المجال المغناطيسي وتوصلها إلى البطارية.
مصافحة الشحن الآلي
تتميز الأنظمة اللاسلكية الحديثة بخاصية “المصافحة” الآلية. عندما تقترب السيارة من اللوحة، يكتشف النظام وجودها ويقوم بالمحاذاة لنقل الطاقة على النحو الأمثل. وبمجرد توقفها بشكل صحيح، تبدأ جلسة الشحن تلقائياً دون أي تدخل من السائق. يضمن هذا الاتصال السلس نقل الطاقة بشكل آمن وفعال.
تطبيقات لمستقبل خالٍ من الكابلات
أنظمة المرآب في المنزل والمرآب الخاص
بالنسبة للعديد من مالكي السيارات الكهربائية، فإن المرآب هو موقع الشحن الأساسي. تعمل الأنظمة اللاسلكية على تغيير هذه التجربة. يمكن للسائقين ببساطة إيقاف سيارتهم في نهاية اليوم، وتبدأ عملية الشحن من تلقاء نفسها. تعمل الشركات بالفعل على تطوير حلول دمج منصات الشحن هذه في أسطح الممرات الجديدة, مما يجعل التقنية غير مرئية تقريبًا.
تكامل مواقف السيارات العامة والأسطول التجاري
تمتد تطبيقات الشحن اللاسلكي للمركبات الكهربائية إلى ما هو أبعد من المنزل. وتثبت البرامج التجريبية قيمتها للأساطيل التجارية والاستخدام العام.
في تعاون ملحوظ, اختبرت شركة فولفو للسيارات وشركة InductEV سيارات الأجرة الكهربائية ذات الشحن اللاسلكي في غوتنبرغ. وقد حقق البرنامج نجاحاً باهراً، حيث أظهر موثوقية التكنولوجيا في بيئة متطلبة وعالية الاستخدام. مماثلة هناك مبادرات جارية في مدن مثل أوسلو لأساطيل سيارات الأجرة، بينما تستكشف شركات مثل UPS و Amazon الشحن الاستقرائي لمركبات التوصيل الخاصة بها.
تظهر هذه التقنية أيضاً في محطات الشحن العامة ومواقف السيارات في المدن من سان فرانسيسكو إلى طوكيو, تعزيز البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية في المناطق الحضرية.
الرؤية طويلة المدى: الشحن الديناميكي على الطريق
المستقبل النهائي لهذه التقنية هو الشحن الديناميكي. يتضمن هذا المفهوم تضمين أجهزة الشحن مباشرة في الطرقات. ومن شأن ذلك أن يسمح بشحن السيارة الكهربائية أثناء القيادة، مما يلغي فعلياً القيود المفروضة على المدى للسفر لمسافات طويلة.
العقبات التي تحول دون تبنيها على نطاق واسع
ثغرات الكفاءة مقابل الشحن السلكي
يتمثل التحدي التقني الأساسي في كفاءة الشحن. في حين أن يمكن للشاحن السلكي من المستوى 2 أن يحقق كفاءة تصل إلى 951 تيرابايت 3 تيرابايت، بينما تشهد الأنظمة اللاسلكية الحالية انخفاضًا بنسبة 20 إلى 30% بسبب الطاقة المفقودة في صورة حرارة. هدف الصناعة للشحن اللاسلكي التجاري هو 90% فما فوق, ولكن تظل هذه الفجوة عقبة كبيرة يجب التغلب عليها بالنسبة للمستخدمين المهتمين بالطاقة.
قضايا التوحيد القياسي وقابلية التشغيل البيني
لكي يصبح الشحن اللاسلكي سائداً، فإنه يحتاج إلى معيار عالمي. فبدون معيار عالمي، قد لا تتمكن سيارة كهربائية من علامة تجارية ما من استخدام لوحة شحن من شركة مصنعة أخرى. هذا الافتقار إلى قابلية التشغيل البيني يؤدي إلى تجزئة السوق ويثبط الاستثمار من كل من المستهلكين ومطوري البنية التحتية.
تكاليف التركيب الأولية
الاتجاه 3: البنية التحتية للشحن الذكي وثنائي الاتجاه (V2G)
التطور التالي في شحن السيارات الكهربائية هو الذكاء. أبعد من مجرد توصيل الطاقة, بنية تحتية حديثة للشحن أصبحت مشاركاً فاعلاً في منظومة الطاقة. هذا التحول يحول السيارات الكهربائية من مجرد وسيلة نقل بسيطة إلى أصول ديناميكية للطاقة. يعمل مزودو الخدمات المتقدمون تقنياً مثل TPSON على تطوير الأنظمة الذكية التي تجعل هذا الاتصال ثنائي الاتجاه بين السيارة والشبكة ممكناً، مما يفتح مستويات جديدة من الكفاءة والقيمة.
الأساس: الشحن الذكي أحادي الاتجاه (V1G)
ما هو V1G؟
يمثل الشحن الذكي أحادي الاتجاه، أو V1G، الخطوة الأولى نحو الإدارة الذكية للطاقة. في هذا النموذج، لا يزال تدفق الطاقة في اتجاه واحد: من الشبكة إلى السيارة الكهربائية. ومع ذلك، فإن عملية الشحن “ذكية”. يمكن لمزود الخدمة أو مشغل الشحن التحكم عن بُعد في وقت بدء جلسة شحن السيارة الكهربائية وتوقفها لتحسين استهلاك الطاقة.
تحسين الشحن للمعدلات خارج أوقات الذروة
بالنسبة لمالك السيارة الكهربائية، تتمثل الفائدة الأكثر إلحاحاً لمالك السيارة الكهربائية في توفير التكاليف. حيث يمكن للنظام جدولة الشحن تلقائياً في غير ساعات الذروة، عادةً خلال الليل عندما يكون الطلب على الكهرباء وأسعارها في أدنى مستوياتها. وهذا يضمن جاهزية السيارة بحلول الصباح مع تقليل فاتورة الطاقة للمالك دون أي تدخل يدوي.
تقليل الضغط على شبكة الطاقة الكهربائية
تُعد تقنية V1G ضرورية لإدارة استقرار الشبكة مع تزايد استخدام السيارات الكهربائية. فالشحن غير المُدار يمكن أن يؤدي إلى ازدحام كبير في الشبكة، خاصة عندما يقوم العديد من السائقين بتوصيل الكهرباء في وقت واحد خلال ساعات الذروة. يساعد الشحن الذكي على منع هذا الحمل الزائد.
“علينا حل مشاكل الازدحام هذه، مما يعني أننا بحاجة إلى المزيد من نقاط الشحن وتشجيع الشحن في الوقت المناسب، وهو ما سيساعد أيضًا في مواجهة تقليص الطاقة لمصادر الطاقة المتجددة، وهي مشكلة أخرى. يجب توسيع نطاقها بشكل كبير وصحيح.”
من خلال تحويل الشحن إلى أوقات انخفاض الطلب، تساعد تقنية V1G المرافق على موازنة الحمل على البنية التحتية الحالية، مما يؤخر الحاجة إلى ترقيات مكلفة.
الثورة: تقنية تحويل المركبة إلى شبكة (V2G)
كيف تصبح المركبات الكهربائية وحدات طاقة متنقلة
ترتقي تقنية V2G من السيارة إلى الشبكة (V2G) بالشحن الذكي خطوة ثورية إلى الأمام من خلال تمكين تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه. لا تستطيع السيارة الكهربائية المزودة بتقنية V2G سحب الطاقة من الشبكة فحسب، بل يمكنها أيضاً تصدير الطاقة المخزنة من بطاريتها إلى الشبكة. وهذا يحول السيارة فعلياً إلى وحدة طاقة متنقلة، أو بطارية على عجلات.
دعم استقرار الشبكة وترشيد استهلاك الطاقة في أوقات الذروة
توفر تقنية V2G حلاً قوياً لإدارة الشبكة. فخلال فترات ارتفاع الطلب على الكهرباء، يمكن لشبكة من السيارات الكهربائية المتصلة أن تعيد تفريغ كمية صغيرة من الطاقة إلى الشبكة. وتساعد هذه العملية، المعروفة باسم “توفير الطاقة في أوقات الذروة،” على استقرار الشبكة وتقلل من الحاجة إلى تنشيط محطات توليد الطاقة الكهربائية المكلفة والأقل ملاءمة للبيئة.
دور العاكسات ثنائية الاتجاهات
أصبح هذا النقل ثنائي الاتجاه للطاقة ممكناً بفضل قطعة أساسية من الأجهزة: العاكس ثنائي الاتجاه. تقوم شواحن السيارات الكهربائية القياسية بتحويل طاقة التيار المتردد من الشبكة إلى طاقة تيار مستمر للبطارية فقط. أما الوحدة ثنائية الاتجاه فيمكنها إجراء هذا التحويل في كلا الاتجاهين، مما يسمح بتحويل طاقة بطارية السيارة الكهربائية من التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد متوافقة مع الشبكة.
الفوائد التي تعود على المالكين والمرافق والشبكة الكهربائية
إنشاء تدفقات الإيرادات لمالكي السيارات الكهربائية
تخلق تقنية V2G حافزاً مالياً مباشراً لمالكي السيارات الكهربائية. فمن خلال السماح للمرافق باستخدام بطارية سيارتهم خلال أوقات الذروة، يمكن للمالكين كسب دخل سلبي.
- العملاء في تجربة المملكة المتحدة كسب ما يصل إلى 725 جنيهاً إسترلينياً سنوياً.
- يمكن للمشاركين في برنامج آخر وفِّر ما يصل إلى 840 جنيه إسترليني سنوياً مقارنة بالشحن غير المُدار.
تعزيز مرونة الطاقة بشكل عام
ينشئ أسطول كبير من المركبات المزودة بتقنية V2G شبكة تخزين طاقة ضخمة وموزعة. يمكن لمحطة الطاقة الافتراضية هذه أن توفر طاقة احتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي، مما يعزز مرونة نظام الطاقة بأكمله ويدعم البنية التحتية للشحن.
دمج المزيد من مصادر الطاقة المتجددة
تعد تقنية V2G مغيرًا لقواعد اللعبة بالنسبة للطاقة المتجددة. فهي تحل مشكلة التقطع في الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. يمكن للمركبات الكهربائية تخزين الطاقة الزائدة عندما تكون الشمس مشرقة أو تهب الرياح ثم تعيدها إلى الشبكة عندما لا تولد مصادر الطاقة المتجددة. وتؤدي هذه القدرة إلى استثمارات ضخمة في هذه التكنولوجيا، ومن المتوقع أن تنمو السوق العالمية بشكل كبير. من المتوقع أن تستحوذ منطقة آسيا والمحيط الهادئ وحدها على 40% من حصة سوق V2G العالمي بحلول عام 2025.
الاتجاه 4: السعي نحو التوحيد القياسي وقابلية التشغيل البيني
لطالما كان مشهد الشحن المجزأ نقطة احتكاك في مجال شحن السيارات الكهربائية. فقد واجه السائقون مزيجاً مربكاً من أنواع المقابس وتطبيقات الدفع وعضويات الشبكة. هذا النقص في توافق البنية التحتية للشحن يخلق حالة من عدم اليقين ويعقد تجربة الملكية. والآن، يظهر اتجاه قوي نحو التوحيد القياسي لتوحيد النظام البيئي لشحن السيارات الكهربائية وتسريع اعتماد السيارات الكهربائية.
توحيد البنية التحتية للشحن
من “حروب الشحن” إلى المعيار الموحد
لسنوات، كان سوق السيارات الكهربائية يتسم ب “حرب الشحن” بين المعايير المتنافسة، وعلى رأسها CCS وCHAdeMO. وقد أجبر ذلك السائقين على البحث عن محطات محددة متوافقة مع سيارتهم وغالباً ما كانوا يحملون محولات ضخمة. وقد أدركت الصناعة أن هذا التعقيد كان عائقاً كبيراً. يعمل المعيار الموحّد على تبسيط العملية بأكملها، مما يجعل الشحن العام بسيطاً مثل التوصيل بالكهرباء.
ظهور معيار الشحن في أمريكا الشمالية (NACS)
اكتسب معيار الشحن في أمريكا الشمالية (NACS) زخماً سريعاً باعتباره القابس الموحد المحتمل. وقد شهد ما بدأ كموصل خاص دعمًا واسع النطاق في الصناعة. يعمل مقدمو الخدمات المتقدمون تقنيًا مثل TPSON على تطوير حلول لسد الفجوة خلال هذا الانتقال. التزم تحالف قوي من صانعي السيارات ببناء شبكة شحن جديدة تتضمن نظام NACS.
- بي إم دبليو
- جنرال موتورز
- هوندا
- هيونداي
- كيا
- مرسيدس-بنز
- ستيلانتس
علاوة على ذلك، فإن العلامات التجارية مثل بوليستار أعلنت شركتا سوني هوندا موبيليتي وسوني هوندا موبيليتي عن خطط لتزويد سياراتهما الكهربائية المستقبلية بمنفذ NACS، مما يتيح لسائقيها الوصول إلى شبكة واسعة وموثوقة.
دور تقنية التوصيل والشحن
إن التوحيد القياسي هو المفتاح الذي يفتح تجربة سلسة حقًا من خلال مبادرة التوصيل والشحن. تعمل هذه التقنية على أتمتة عملية المصادقة والفوترة. ما على السائقين سوى توصيل سيارتهم الكهربائية بشاحن متوافق، وتبدأ الجلسة تلقائياً. ويتم الدفع من خلال حساب مرتبط مسبقاً. تلغي مبادرة التوصيل والشحن الحاجة إلى بطاقات RFID أو تطبيقات الهاتف المحمول، مما يجعل عملية الشحن سهلة.
تأثير اعتماد نظام الحسابات القومية على صناعة السيارات الكهربائية
تبسيط تجربة المستخدم
يؤدي التحول نحو معيار واحد مثل NACS إلى تبسيط تجربة المستخدم بشكل كبير. فهو يزيل حاجة السائقين إلى حمل محولات متعددة وإدارة حسابات مختلفة. هذا النهج المبسط يحل مشكلة عدم اتساق تجربة الشحن من طرف ثالث. يوفر النظام الموحّد تجربة شحن موثوقة ويمكن التنبؤ بها للمركبات الكهربائية في كل مرة.
تسريع عملية بناء الشبكة
يمنح المعيار المشترك مشغلي شبكات الشحن الثقة للاستثمار والتوسع. يمكن للشركات إنشاء البنية التحتية للشحن بسرعة أكبر دون القلق بشأن دعم أنواع متعددة ومتنافسة من المقابس. يؤدي هذا الاستثمار المركز إلى شبكة أكثر كثافة وقوة من محطات الشحن عالية السرعة لجميع السائقين.
ما الذي يعنيه ذلك بالنسبة ل CCS و CHAdeMO
يؤدي ظهور NACS إلى إعادة تشكيل المشهد التنافسي. و وقد شهد معيار CHAdeMO، الذي كان لاعباً رئيسياً في يوم من الأيام، تضاؤل حضوره في السوق مع تحويل شركات صناعة السيارات مثل نيسان تشكيلاتها المستقبلية إلى نظام NACS. وفي حين لا يزال معيار CCS معيارًا بارزًا، إلا أن الدعم المتزايد لمعايير نظام الحسابات القومية يشير إلى اتجاه واضح في الصناعة نحو الاندماج. ومن المرجح أن يشهد المستقبل سوقاً يهيمن عليها معيار أو معياران أساسيان بدلاً من مجال مجزأ.
مستقبل معايير الشحن العالمية
هل ستتوسع NACS عالميًا؟
الخطوة التي قام بها شركة سوني هوندا موبيليتي تتبنى نظام NACS في سيارتها الكهربائية AFEELA في أسواق أمريكا الشمالية واليابان يشير إلى إمكانية وصول المعيار إلى العالمية. فمع التزام المزيد من صانعي السيارات الدوليين بالقابس، يمكن أن يمتد تأثيره إلى ما هو أبعد من سوقه الأصلي.
الدفع نحو أنظمة الدفع العالمية
والهدف في النهاية هو نظام عالمي يمكن فيه لأي سيارة كهربائية استخدام أي شاحن عام دون أي احتكاك. تُعد مبادرة التوصيل والشحن خطوة كبيرة في هذا الاتجاه. إن مستقبل الشحن هو مستقبل قابلية التشغيل البيني الكامل، حيث تكون المدفوعات الآلية الآمنة والآلية هي القاعدة عبر جميع الشبكات.
الاتجاه 5: مستقبل نقاط الشحن السريع والطاقة المتجددة
لا يتعلق مستقبل نقاط الشحن السريع بالسرعة فقط، بل يتعلق بالاستدامة. يعد دمج مصادر الطاقة المتجددة مباشرة في مواقع الشحن أحد أهم الاتجاهات التي تشكل الصناعة. هذا التحرك نحو توليد الطاقة المكتفية ذاتياً يحول شحن السيارات الكهربائية من نشاط يعتمد على الشبكة إلى حل أخضر حقيقي. مزودو الخدمات المتقدمة تكنولوجياً مثل TPSON تستكشف ممارسات الطاقة المستدامة هذه لبناء بنية تحتية للشحن أكثر نظافة ومرونة.
لماذا تُعد مصادر الطاقة المتجددة في الموقع اتجاهات حاسمة الأهمية
ضمان الكيلومترات “الخضراء” حقاً
لا ينتج عن السيارة الكهربائية (EV) أي انبعاثات من العوادم، ولكن بصمتها الكربونية الإجمالية تعتمد على مصدر الكهرباء. لا يزال شحن السيارة الكهربائية من شبكة تعمل بالوقود الأحفوري ينطوي على تكلفة بيئية. تحل مصادر الطاقة المتجددة في الموقع هذه المشكلة.
- يجعل دمج الطاقة الشمسية دورة حياة السيارة بأكملها أنظف وأكثر استدامة.
- يؤدي استخدام الطاقة الشمسية لشحن السيارات الكهربائية إلى تقليل الانبعاثات بشكل كبير، حيث تعمل السيارة بشكل أساسي على ضوء الشمس.
- يساعد هذا النهج إزالة الكربون من النقل البري من خلال ضمان أن تكون الطاقة لكل كيلومتر أخضر حقيقي.
تحقيق استقلالية الشبكة
يوفر التوليد في الموقع لمشغلي محطات الشحن درجة من الاستقلالية عن الشبكة الكهربائية. ويكتسب هذا الأمر قيمة خاصة في المناطق النائية أو المواقع التي تكون فيها البنية التحتية للشبكة المحلية ضعيفة ولا يمكنها دعم متطلبات الطاقة العالية لشواحن سريعة متعددة. وهو يضمن الاستمرارية التشغيلية ويقلل من الضغط على المرافق العامة.
خفض التكاليف التشغيلية طويلة الأجل
في حين أن الإعداد الأولي يتطلب استثماراً كبيراً، فإن مصادر الطاقة المتجددة في الموقع توفر وفورات كبيرة على المدى الطويل. إن توليد الكهرباء المجانية من الشمس أو الرياح يقلل من الاعتماد على شراء الكهرباء من الشبكة، والتي تخضع لتقلبات الأسعار. وهذا يجعل نموذج الأعمال لمحطات الشحن العامة أكثر استقرارًا وربحية بمرور الوقت.
تقنيات التكامل المتجددة الرئيسية
مظلات شمسية في مراكز الشحن
تعتبر المظلات الشمسية شكلاً فعالاً ومرئياً للغاية من أشكال التكامل المتجدد. توفر هذه الهياكل مأوى للمركبات بينما تولد أسقفها المغطاة بألواح كهروضوئية طاقة كهربائية نظيفة. وتشمل الأمثلة المبتكرة ما يلي بابيليو 3تي بابيليو3, موقف سيارات صغير منبثق يعمل بالطاقة الشمسية مصنوع من حاويات الشحن المعاد تدويرها. يمكن نشر محطات الشحن المعيارية هذه التي تعمل بالطاقة الشمسية بسرعة لإنشاء حلول شحن مستدامة.
أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات في الموقع (BESS)
إن أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) هي الحلقة الحاسمة التي تجعل الشحن المتجدد عملياً. هذه الأنظمة تخزين الطاقة الشمسية الزائدة المتولدة خلال اليوم لاستخدامها لاحقاً.
يسمح ذلك للمشغلين بتقديم خدمة شحن السيارات الكهربائية طوال الليل أو خلال فترات انخفاض ضوء الشمس، باستخدام الطاقة الشمسية المخزنة. كما أنه يجنبك سحب الكهرباء الباهظة الثمن من الشبكة خلال ساعات الذروة، مما يمنح الشركات مزيداً من التحكم في إمدادات الطاقة.
حالات الاستخدام المتخصصة: تكامل توربينات الرياح
في حين أن توربينات الرياح الصغيرة الحجم أقل شيوعًا من الطاقة الشمسية، إلا أنه يمكن دمجها في مواقع الشحن في المواقع التي تتوفر فيها رياح ثابتة. وتوفر هذه التكنولوجيا وسيلة أخرى لتوليد الطاقة في الموقع، وغالباً ما تكون مكملة للطاقة الشمسية لتوفير إمدادات طاقة أكثر اتساقاً على مدار الساعة.
تحديات دمج مصادر الطاقة المتجددة
إدارة انقطاع التيار الكهربائي
يتمثل التحدي الرئيسي في مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في طبيعتها المتقطعة. فالشمس لا تشرق دائمًا، والرياح لا تهب دائمًا. يعد نظام بيس ضروريًا لإدارة هذا الأمر، ولكنه يضيف تعقيدًا وتكلفة للنظام، ويتطلب برنامجًا متطورًا لتحقيق التوازن بين التوليد والتخزين وشحن الطلب.
استثمار رأس المال المرتفع مقدمًا
العائق المالي كبير. يتطلب بناء شبكة شحن شاملة مع مصادر الطاقة المتجددة المتكاملة استثمارات كبيرة. لا تشمل التكاليف الألواح الشمسية والبطاريات فحسب، بل تشمل أيضاً ترقيات محتملة للشبكة المحلية للتعامل مع تدفق الطاقة، والتي يمكن أن تكون عقبة كبيرة أمام المطورين.
متطلبات المساحة والأرض
يتطلب توليد الطاقة المتجددة مساحة مادية. تحتاج مظلات الطاقة الشمسية الكبيرة أو مزارع الطاقة الشمسية المثبتة على الأرض إلى مساحة كبيرة من الأرض، والتي يمكن أن تكون باهظة الثمن أو غير متوفرة في المناطق الحضرية الكثيفة. وهذا يجعل اختيار الموقع جزءًا مهمًا وصعبًا في كثير من الأحيان من عملية التخطيط لمستقبل نقاط الشحن السريع.
الاتجاه 6: حلول شحن السيارات الكهربائية المتنقلة والمعيارية
تُعد محطات الشحن الثابتة العمود الفقري لمنظومة السيارات الكهربائية، ولكن الصناعة تتبنى أيضاً المرونة. تظهر الحلول المتنقلة والمعيارية لتلبية الاحتياجات المحددة للطاقة عند الطلب والبنية التحتية القابلة للتطوير. يعمل مقدمو الخدمات المتقدمة تقنيًا مثل TPSON على تطوير هذه الأنظمة القابلة للتكيف لجعل شحن السيارات الكهربائية أكثر سهولة وفعالية من حيث التكلفة في مجموعة واسعة من السيناريوهات.
ظهور الشحن عند الطلب
ما هي شواحن السيارات الكهربائية المتنقلة؟
شواحن السيارات الكهربائية المتنقلة هي في الأساس عبارة عن حزم بطاريات كبيرة محمولة مصممة لتوصيل الشحن إلى سيارة كهربائية في أي مكان. هذه الوحدات غير مرتبطة بالشبكة. ويمكن نقلها في شاحنة صغيرة أو على مقطورة صغيرة. توفر هذه التقنية الطاقة مباشرة إلى السيارة الكهربائية، مما يلغي الحاجة إلى انتقال السيارة إلى محطة ثابتة.
الفوائد التي تعود على الأساطيل والشركات
تكتسب الشركات ذات الأساطيل الكهربائية مرونة تشغيلية هائلة من الشحن المتنقل. يمكن للشركة شحن مركباتها في مستودع أو في موقف بعيد أو في موقع عمل دون تركيب بنية تحتية دائمة. يُعد هذا النهج مثالياً لإدارة جداول الشحن لعدد كبير من السيارات دون الحاجة إلى وجود شاحن مخصص لكل موقف سيارات.
حالات الاستخدام في المساعدة على الطريق
تعمل أجهزة الشحن المتنقلة على تغيير مفهوم المساعدة على الطريق لسائقي السيارات الكهربائية. يمكن لمزود الخدمة إرسال وحدة متنقلة إلى سيارة كهربائية تقطعت بها السبل ونفدت منها الطاقة. توفر هذه الخدمة طاقة كافية للسائق للوصول إلى أقرب محطة شحن ثابتة. إنها المكافئ الحديث لتوصيل علبة وقود إلى سيارة تقليدية.
بنية تحتية معيارية لنمو قابل للتطوير
تعريف أنظمة الشحن المعيارية
تتخذ البنية التحتية المعيارية للشحن المعياري نهجاً متكاملاً لنشر المحطات. فبدلاً من وحدة واحدة متجانسة، تتكون هذه الأنظمة من خزانات طاقة منفصلة وموزعات متعددة تواجه المستخدم. يسمح هذا التصميم بمزيد من المرونة وقابلية التوسع.
مزايا النشر المرحلي
البنى المعيارية مثالية للشركات التي تخطط للنمو المستقبلي. فهي تسمح بالتطبيق التدريجي الذي يوائم الاستثمار في البنية التحتية مع الطلب المتزايد. يوفر هذا النهج القابل للتطوير العديد من المزايا الرئيسية:
- يمكن للأنظمة دعم التوزيع عبر المواقع المعقدة ذات نقاط القياس أو المحولات المتعددة.
- تسهّل هذه البنية التوسّع المستقبلي، مما يسمح للمشغلين بإضافة سعة استيعابية مع تزايد احتياجاتهم.
- يتسبب التركيب في الحد الأدنى من التعطيل، حيث يمكن تركيب الوحدات الجديدة في الشبكات الحالية دون الحاجة إلى أعمال كهربائية كبيرة.
تقليل الاستثمار الأولي والبصمة الأولية
يقلل نموذج “النمو حسب الاستخدام” هذا من العائق المالي الأولي بشكل كبير. يمكن للشركات البدء بخزانة طاقة أصغر وعدد قليل من الموزعات، ثم إضافة المزيد من المكونات مع توسع أسطولها من السيارات الكهربائية. تجعل هذه الاستراتيجية الانتقال إلى التنقل الكهربائي أكثر قابلية للإدارة وقابلية للتطبيق من الناحية المالية.
يتم تحديد مستقبل نقاط الشحن السريع من خلال دفعة ابتكارية متعددة الأوجه. إن صناعة شحن السيارات الكهربائية تتقدم إلى ما هو أبعد من مجرد السرعة. فالاتجاهات الرئيسية مثل الشحن فائق السرعة وتوحيد معايير نظام التحكم في استهلاك الطاقة الكهربائية (NACS) تزيل الحواجز الرئيسية أمام السيارات الكهربائية. تعمل تكنولوجيا V2G الذكية وتكامل الطاقة المتجددة على تعزيز البنية التحتية للطاقة.
مستقبل شحن السيارات الكهربائية سلس. مبادرة التوصيل والشحن، استناداً إلى معيار ISO 15118, ستعمل على أتمتة عملية الشحن بالكامل. وهذا يجعل تشغيل السيارة الكهربائية أكثر راحة من أي وقت مضى.
تبشر الحلول الناشئة مثل الشحن اللاسلكي للمركبات الكهربائية والشحن عبر الهاتف المحمول بمستقبل لا يتطلب جهداً كبيراً في تشغيل السيارات الكهربائية. تعمل هذه التطورات الجماعية في مجال شحن السيارات الكهربائية على تسريع عملية الانتقال إلى نظام نقل كهربائي ومستدام بالكامل.
الأسئلة الشائعة
#P5T## ما الفرق الرئيسي بين الشحن السريع من المستوى 2 والشحن السريع بالتيار المستمر؟
يستخدم الشحن من المستوى 2 المحول البطيء في السيارة. يتجاوز الشحن السريع بالتيار المستمر هذا المكون. فهو يحول الطاقة خارجياً ويوفر طاقة عالية من التيار المستمر مباشرةً إلى البطارية للحصول على سرعات شحن أسرع بكثير.
#P5T### هل يمكن أن يؤدي الشحن فائق السرعة إلى تلف بطارية السيارة الكهربائية؟
تحتوي السيارات الكهربائية الحديثة على وسائل حماية متقدمة. يراقب نظام إدارة البطارية (BMS) درجة حرارة الخلية ويضبط سرعة الشحن لحماية البطارية. توازن هذه العملية بين الطلب على السرعة والحاجة إلى سلامة البطارية على المدى الطويل.
#P5T### كيف يعمل شحن السيارة الكهربائية اللاسلكي؟
يستخدم الشحن اللاسلكي الحث الكهرومغناطيسي. تنقل الوسادة الأرضية الطاقة عبر مجال مغناطيسي. وتقوم لوحة استقبال على السيارة الكهربائية بالتقاط هذه الطاقة. ثم يقوم النظام بشحن البطارية تلقائياً بدون أي كابلات مادية.
#1T1T1T1T1T1T1T5T ما هي تقنية توصيل المركبة بالشبكة (V2G)؟
تتيح السيارة إلى الشبكة (V2G) تدفق الطاقة في اتجاهين. يمكن للمركبة الكهربائية تصدير طاقة البطارية المخزنة إلى الشبكة. تساعد هذه الميزة على استقرار إمدادات الطاقة أثناء ذروة الطلب ويمكن أن تخلق تدفقات إيرادات لمالكي السيارات.
#5T1T1T1T1T1T1T5T لماذا يعتبر توحيد الشحن مهمًا جدًا؟
يعمل التوحيد القياسي على تبسيط تجربة المستخدم. فهو يلغي الحاجة إلى تعدد المحولات والحسابات. يعمل المعيار الموحّد على إنشاء عملية شحن موثوقة لجميع السائقين ويسرّع من توسيع شبكات الشحن العامة.
#P5T## ما هي فوائد دمج الطاقة الشمسية مع محطات الشحن؟
تضمن الطاقة الشمسية في الموقع تشغيل السيارات الكهربائية بالطاقة النظيفة. يوفر هذا التكامل استقلالية الشبكة ويقلل من تكاليف التشغيل على المدى الطويل. يستخدم المزودون المتقدمون تقنياً مثل TPSON مصادر الطاقة المتجددة لبناء بنية تحتية مستدامة حقاً للشحن.
#P5T## ما هو شاحن السيارة الكهربائية المتنقل المستخدم؟ 🔋
أجهزة الشحن المحمولة هي بنوك طاقة محمولة للمركبات الكهربائية. فهي تجلب الشحن مباشرة إلى السيارة. تشمل الاستخدامات الشائعة ما يلي:
- المساعدة على الطريق للسائقين الذين تقطعت بهم السبل.
- حلول شحن مرنة للأساطيل التجارية.
