تعتبر وسائل النقل ركناً أساسياً في الحياة المعاصرة، إلّا أننا نشهد انخفاضاً سريعاً في استخدام المحركات القديمة كمحرك الاحتراق، كما هو الحال بالنسبة للسيارات التي تعمل على الديزل أو البنزين، إذ تستبدل حالياً بسيارات تعتمد على الكهرباء تماماً (السيارة الكهربائية)، وبما أن العقد القادم هو عقد السيارات الكهربائية (Electric Vehicles) التي قد يمتلكها معظم الناس خلال السنوات القادمة، فمن المهم التعرف عليها مسبقاً.
معلومات عن السيارات الكهربائية في الهند:
- تشهد الهند نموّاً واضحاً في صناعة السيارات الكهربائية، وتعتبر خامس أكبر دولة مصنّعة لها في العالم، وهي تعتزم على صناعة المزيد بحلول عام 2030.
- تحتلّ الهند المرتبة 13 من بين أكثر 20 دولة تلوثاً في العالم، ولتغيير ذلك، لابد من استخدام السيارات الكهربائية.
- السيارات الكهربائية صديقة للبيئة، فهي لا تطلق غازات ضارة أو دخاناً في الهواء، وبالتالي تساعد في التقليل من التلوث والحد من ظاهرة الاحتباس الحراري.
لدينا في هذا الفيديو شرح مرئي للمقال:
ما هي السيارات الكهربائية؟
- تعرف السيارة التي تعمل باستخدام الطاقة الكهربائية بـ “السيارة الكهربائية”، وهذا المصطلح أوسع بكثير مما نعتقد.
- يشير الاختصار”EV” إلى السيارة أو المركبة الكهربائية (Electric Vehicle)، وهي سيارات تعتمد على الكهرباء كمصدر الطاقة الرئيسي أو الوحيد.
- السيارة الكهربائية الكاملة هي تلك التي لا تملك محرك بنزين أو ديزل، وعند ضبطها على وضع «القيادة» فإنها تتسارع تمامًا مثل السيارة الأوتوماتيكية، ولا يوجد في السيارات الكهربائية والكهربائية الهجينة تروس (غيارات).
- يسبب المحرك الكهربائي دوران العجلات بعد تغذيته بكهرباء مُخزنة في بطاريات قابلة للشحن.
- تستخدم الكهرباء أو الطاقات المتجددة لتشغيل السيارات الكهربائية، ولا يصدر عنها أي انبعاثات أو غازات خطرة، ونتيجة لذلك تعتبر سيارات صديقة للبيئة تساهم في الحد من تلوث الهواء المتزايد باستمرار.
- تتميز السيارات الكهربائية بتكاليف تشغيل منخفضة لأنها لا تحتوي على الكثير من الأجزاء المتحركة التي تحتاج للإصلاح، كما أنها صديقة للبيئة لأنها لا تستخدم الوقود الأحفوري “الفيول” (البنزين أو الديزل) أو تستخدمه بكميات قليلة.
- تعد بطاريات الليثيوم-أيون الخيار الأفضل للسيارات الكهربائية المُعاصرة التي تعمل باستخدام البطاريات بسبب متانتها الفائقة وقدرتها الاستثنائية على تخزين الطاقة بمعدل تفريغ ذاتي يبلغ 5% فقط، وتستخدم بعض السيارات الكهربائية بطاريات حمض الرصاص أو بطاريات هيدريد معدن النيكل.
- تعتبر السيارة الكهربائية أكثر كفاءة من السيارة التقليدية (السيارة التي تعمل بالفيول) بثلاث مرات تقريبًا، إضافةً إلى أن استخدام طاقة أقل لتشغيل سيارتك يؤدي إلى تقليل التكاليف.
تاريخ السيارات الكهربائية:
- تمتلك السيارات الكهربائية تاريخاً طويلاً من عمليات التطوير يعود لأكثر من قرن ويستمر حتى يومنا هذا.
- كان استخدام السيارات الكهربائية شائعاً في بداية القرن العشرين، متفوقةً في انتشارها على سيارات البنزين، ولكن بدأ التحدي عندما سهّل خط الإنتاج المتحرك لشركة فورد Ford عملية تصنيع السيارات.
متى صُنعت أول سيارة كهربائية؟
بدأ المخترعون في كل من المجر وهولندا والمملكة البريطانية المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية في تركيز جهودهم على دمج التطورات التكنولوجية لإنتاج سيارة تعمل بالطاقة الكهربائية منذ بداية 1830، ولكن يعتقد العديد أنّ أول سيارة كهربائية صغيرة طُوِّرت بين عامي 1828 و1832.
من صنع أول سيارة كهربائية؟
- يقال أن المخترع البريطاني روبرت أندرسون (Robert Anderson) قد عرض أول سيارة كهربائية في مؤتمر صناعي في عام 1835، فقد كانت تعمل باستخدام بطارية غير قابلة للشحن تعمل باستخدام الفيول.
- لم يكن أندرسون الشخص الوحيد المهتم بالسيارات الكهربائية إذ طوّر كل من البروفيسور الهولندي سيبراندوس ستراتينغ (Sibrandus Stratingh) والعالم المجري نيوس جيدليك (Nyos Jedlik) نماذج لسيارات كهربائية في نفس الفترة.
- من ناحية أخرى، ينسب أيضاً إلى توماس دافنبورت (Thomas Davenport) -وهو حدّاد أمريكي أصبح فيما بعد مخترِعاً- إنشاء أجزاء أساسية من المحرك الكهربائي الذي أدّى إلى ظهور أول سيارة كهربائية في أوروبا الغربية.
ما هي أول سيارة كهربائية، وكيف بدأ شكلها؟
ابتكر ويليام موريسون (William Morrison) -كيميائي من دي موين بولاية آيوا- أول سيارة كهربائية فعلية في الولايات المتحدة الأميركية، وكانت عبارة عن عربة تقليدية تجرّها الخيول من نوع (Surrey)، فقد انتشرت في أمريكا في القرن التاسع عشر وعدّلت لاستيعاب بطارية، وقد كانت تتسع لـ12 راكباً كحد أقصى، بسرعة تصل إلى 32 كم / ساعة (20 ميلاً في الساعة)، وقد أثارت اهتمام الناس بالسيارات الكهربائية مع أنها كانت عربة كهربائية لا أكثر.
ثورة السيارات الكهربائية في أوائل القرن العشرين:
- لاحظ العديد من المخترعين الطلب الهائل على السيارات الكهربائية في عام 1901، حيث كانوا يعملون على تطوير التكنولوجيا، وقد حاول توماس إديسون (Thomas Edison) على سبيل المثال إنشاء بطارية أفضل لأنه اعتقد أن السيارات الكهربائية هي أفضل وسيلة للنقل.
- في مطلع القرن العشرين بين عامي 1908 و1912، اكتسبت السيارات الكهربائية شعبية في الولايات المتحدة الأميركية.
- أصبح البنزين بين عامي 1968-1973 متوفراً بأسعار مقبولة وعلى نطاق واسع واستمرت محرّكات الاحتراق الداخلي بالتطور، ونتيجة لذلك، انخفض الطلب على سيارات الوقود البديل على مدار الخمسين عاماً التالية.
- بدأت شركات صناعة السيارات الصغيرة والكبيرة عام 1973 دراسة إمكانيات سيارات الوقود البديل، وعلى سبيل المثال طوّرت شركة جينرال موتورز (General Motors) نموذج أولي للسيارة الكهربائية المدنية وعرضته في الندوة الأولى لتطوير أنظمة الطاقة منخفضة التلوث عام 1973.
- حظيت السيارة الكهربائية (Sebring-CitiCar vanguard) بشهرة واسعة بين عامي 1974 و1983، إذ أنتجت الشركة المصنّعة أكثر من 2000 سيارة، وهي سيارات صغيرة تتراوح سرعتها بين 50 و60 ميل في الساعة وشكلها يشبه الوتد، ونظراً لشهرتها الواسعة ارتفع ترتيب الشركة المصنّعة لها (Sebring-Vanguard) لتصبح سادس أكبر شركة لتصنيع السيارات في الولايات المتحدة الأمريكية بحلول عام 1975.
أنواع السيارات الكهربائية:
السيارات الكهربائية (all-electric vehicles (EVs – BEVs:
هناك ثلاث أنواع من السيارات الكهربائية تلبّي متطلبات القيادة المختلفة، وهي إمّا سيارات كهربائية بالكامل أو سيارات كهربائية هجينة أو سيارات كهربائية تعمل بخلايا الوقود.
تحتوي هذه السيارات على بطارية كبيرة تشغل محرّكاً واحداً أو أكثر بدلاً من استخدام البنزين، ومع إطلاق نماذج جديدة منها، ازداد نطاق المسافات التي تستطيع هذه السيارات أن تقطعها من 80 إلى أكثر من 300 ميل، ونجد عند مقارنتها مع السيارات التي تعمل باستخدام الفيول أنها تتطلّب صيانة أقل (مثل تغيير الزيت وفحص انبعاثات المحرك واستبدال شمعات الإشعال والمحوّل الحفّاز “وهو جهاز للتحكم في انبعاثات العادم، يحوّل الغازات السامة والملوثات في غاز العادم الناتجة عن محرك الاحتراق الداخلي إلى ملوثات أقل سمّية عبر تحفيز تفاعل أكسدة وإرجاع” أو أجزاء أخرى تتآكل بسرعة).
السيارات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن (Plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs:
تسمح هذه السيارات بالقيادة باستخدام الوقود أو الكهرباء حتى بسرعات عالية، وتستطيع أن تقطع مسافات تتراوح بين 20 و55 ميل باستخدام الكهرباء فقط دون إصدار أي انبعاثات ضارة، وهي تستخدم بطاريات أصغر من بطاريات السيارات الكهربائية بالكامل، وعندما تفرغ بطارية السيارة فإنها تتحول إلى الوقود وتستمر في العمل كسيارة عادية.
السيارات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود (Electric vehicles with fuel cells (FCEVs)):
تستخدم السيارات التي تعمل بالكهرباء أو السيارات الهجينة الكهرباءَ لتشغيل محركاتها أما السيارات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود تستخدم الكهرباء بطريقة مختلفة، إذ يتكوّن نظام الطاقة الخاص بها من مجموعة من الخلايا المتعددة التي تجمع كيميائياً بين غاز الهيدروجين الموجود في خزان السيارة وأوكسجين الجو لتوليد الكهرباء.
تستطيع هذه السيارات أن تقطع من 300 إلى 400 ميل باستخدام خزّان وقود واحد، ويمكن إعادة تزويدها بالوقود في محطات الوقود الهيدروجيني والتي تنتشر بكثرة في كاليفورنيا، وتستغرق هذه العملية حوالي خمس دقائق.
مبدأ عمل السيارات الكهربائية المختلفة
السيارات الكهربائية BEV:
بالنسبة للمحرك الكهربائي، يتحوّل التيار المستمر DC لبطارية السيارة إلى تيار متناوب AC، حيث ترسل دوّاسة الوقود إشارة إلى وحدة التحكم مما يغيّر تردد طاقة التيار المتناوب المنتقلة من العاكس الكهربائي (Inverter) إلى المحرك لضبط سرعة السيارة، ويقترن المحرك بالعجلات ويدوِّرها من خلال ترس، وفي حالة إبطاء السيارة الكهربائية أو استخدام المكابح يتحول المحرك إلى مولد كهربائي ويولّد طاقة تشحن البطارية.
السيارات الكهربائية الهجينة ذاتية الشحن HEV:
تمتلك هذه السيارات خزان وقود مشابه للخزان الموجود في السيارات العادية التي تزوّد المحرك بالوقود، إضافةً إلى ذلك يوجد مجموعة من البطاريات التي تغذي مولداً كهربائياً، ومن الممكن تشغيل ناقل الحركة بواسطة المحرك أو المولد الكهربائي (تُدعى بذاتية الشحن لأن بطارياتها تشحن بوساطة المحرك عند الإبطاء أو استخدام المكابح).
السيارات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن PHEV:
تبدأ سيارات PHEV العمل عادةً في الوضع الكهربائي فقط وتستمر بالسير اعتماداً على الكهرباء حتى نفاد البطاريات، وعلى الطرق السريعة التي عادةً ما تكون السرعة فيها أكبر من 60 أو 70 ميلاً في الساعة، تنتقل بعض السيارات إلى الوضع الهجين (وهي سيارات قابلة للشحن بوساطة الكهرباء)، وعند نفاد البطارية تماماً يتولى المحرك زمام الأمور وتبدأ السيارة بالعمل كسيارة هجينة ذاتية الشحن.
مكونات السيارات الكهربائية:
تتكون السيارات الكهربائية من:
البطارية الداعمة:
تعمل البطارية الداعمة على تغذية مُلحقات السيارة الكهربائية.
منفذ الشحن:
توصل السيارة بكابل الشحن من خلال هذا المنفذ لشحن بطاريات الدفع.
مبدل DC/DC:
يستخدم مبدل DC/DC لإعادة شحن البطارية الداعمة ويُساهم بتشغيل ملحقات السيارة، إذ يحوّل الكهرباء المستمرة عالية الجهد من بطاريات الدفع إلى كهرباء مستمرة منخفضة الجهد.
محرك الدفع الكهربائي:
يقود المحرك عجلات السيارة ويستمد الطاقة من بطاريات الدفع، وأيضاً تستخدم بعض السيارات المحركات المولّدة Motor generators التي تعمل لدفع السيارة أو توليد الطاقة الكهربائية المطلوبة، وتُشحن بطاريات الدفع عموماً باستخدام شاحن البطارية الذي يحوّل التيار المتناوب الوارد من منفذ الشحن إلى تيار مستمر.
شاحن البطارية المدمج:
يحوّل الشاحن التيار المتناوب الوارد من منفذ الشحن إلى تيار مستمر من أجل شحن البطارية، إضافةً إلى ذلك يراقب خصائص البطارية خلال عملية الشحن مثل درجة الحرارة والجهد والتيار وحالة الشحن من خلال التواصل مع محطة الشحن.
وحدة تحكم إلكترونيات الطاقة:
تتحكم في سرعة وعزم دوران محرك الدفع الكهربائي، وتنظّم تدفق الطاقة الكهربائية الواردة من بطاريات الدفع.
النظام الحراري (التبريد):
يحافظ على نطاق آمن لدرجة حرارة تشغيل المحرك الكهربائي وإلكترونيات الطاقة وأجزاء أخرى.
بطاريات الدفع:
تخزّن الكهرباء التي يستخدمها محرك الدفع.
ناقل الحركة الكهربائي:
يقود محرك الدفع الكهربائي العجلات عن طريق نقل الطاقة الميكانيكية عبر ناقل الحركة.
كيف تعمل السيارات الكهربائية؟
- تعتمد السيارة الكهربائية في عملها على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، والتي تستخدم بعد ذلك لتوليد طاقة حركية تسبب حركة السيارة.
- تمتلك السيارات الكهربائية مولّداً كهربائياً بدلاً من محرك الاحتراق الداخلي التقليدي، وبالتالي يستبدل الوقود التقليدي (بنزين وديزل) بالطاقة الكهربائية التي تحولها المولدات الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.
- تعمل السيارة الكهربائية مثل السيارات الأوتوماتيكية حيث تتوفّر خيارات السير للأمام والخلف، فعند ضبط السيارة الكهربائية على وضع “القيادة” فإنها تتسارع بطريقة مشابهة للسيارة الأوتوماتيكية.
- يُحوّل التيار المستمر لبطاريات الدفع إلى تيار متناوب لتشغيل المحرك الكهربائي.
- تتلقى وحدة التحكم إشارة من دوّاسة الوقود وتغيّر تردد التيار المتناوب الناتج عن العاكس الكهربائي (الإنفرتر) إلى المحرك لتغيير سرعة السيارة.
كيف يعمل المحرك الكهربائي في السيارات الكهربائية؟
- تستخدم بعض السيارات المحركات المولدة التي تعمل لدفع السيارة أو توليد الطاقة الكهربائية المطلوبة.
- يمكن شحن السيارة الكهربائية بتوصيلها إلى الشبكة الكهربائية بوساطة محطة الشحن.
- تُخزّن الكهرباء في بطاريات قابلة للشحن وتستخدم لتشغيل المحرك الكهربائي الذي يدير العجلات.
- تتميز السيارات الكهربائية بانسيابية أعلى أثناء القيادة لأنها تتسارع بزمن أقل من السيارات التي تعمل بالوقود التقليدي.
كيف تُشحن السيارات الكهربائية؟
- يمكن شحن السيارة الكهربائية عبر توصيلها بشاحن منزلي أو محطة شحن عامة.
- يوجد العديد من محطات الشحن المتاحة في جميع أنحاء المملكة البريطانية المتحدة، وبالتالي يمكن الحفاظ على السيارات الكهربائية هناك مشحونة بالكامل أثناء التواجد في الخارج.
- من الضروري حساب تكلفة استهلاك الكهرباء للسيارات الكهربائية بدقة للتمكن من التوفير في الفاتورة الكهربائية إن أمكن.
ميزات السيارات الكهربائية
تتميّز السيارات الكهربائية بأنها ممتعة واقتصادية وهادئة ومريحة، ونظراً لحجم المحرك الكهربائي الصغير مقارنة بمحرك الاحتراق الداخلي فإن المساحة الداخلية واسعة، والقيادة هادئة، ولا يوجد حاجة لتغيير السرعة يدويًا كما هو الحال في السيارات التقليدية، إذ يوفر المحرك الكهربائي عزم الدوران أو القوة الدافعة على الفور، وأيضاً تتجاوز السرعات القصوى لهذه السيارات الحدود القانونية، وتعدّ جميع السيارات الكهربائية أوتوماتيكية وتتميز بوسائل الراحة كما في السيارات الراقية.
ويتميز عدد كبير منها بوجود شاشات تعمل باللمس وشاشات عرض ذكية عالية الدقة ومسّاحات أوتوماتيكية وأضواء وشحن سريع تلقائي لمدة 30 دقيقة وكاميرات مساعدة في ركن السيارة وتصاميم مميزة وأجزاء صديقة للبيئة.
إيجابيات السيارات الكهربائية
تكلفة صيانة منخفضة:
تتطلب السيارات الكهربائية صيانة قليلة نسبياً نظراً لوجود أجزاء متحركة قليلة مقارنةً مع السيارات التقليدية التي تعمل بالبنزين أو الديزل، وتخزن الكهرباء في بطاريات قابلة للشحن وتستخدم لتشغيل محرك كهربائي يدير العجلات، ونتيجة لذلك فإن تكلفة التشغيل السنوية منخفضة للغاية، وأيضاً لا تسبب السيارات الكهربائية ضوضاء قوية فهي أكثر هدوءً من السيارات التقليدية.
سهلة التشغيل وهادئة:
تعتبر السيارات الكهربائية مريحة للغاية في القيادة ولا تحتوي على غيارات، إذ يجب التحكم بالمسرّع والفرامل وعجلة القيادة فقط، ويكفي أن توصل سيارتك بشاحن منزلي أو عام لشحنها، وكما ذكرنا فهي تسبب ضوضاء منخفضة أي أنها أكثر هدوءً من السيارات التقليدية.
لا تسبب تلوث ضوضائي:
يمكن للسيارات الكهربائية أن تعمل دون صوت نظراً لعدم احتوائها على محرك تقليدي، إذ يعمل المحرك الكهربائي بهدوء شديد لدرجة أنه عليك النظر في لوحة التحكم لمعرفة حالة تشغيله، لهذا ولجعل المركبات الكهربائية آمنة للمشاة يتعين على الشركات المصنعة تزويدها بأصوات مزيفة.
سلبيات السيارات الكهربائية
على الرغم من مزايا السيارات الكهربائية إلا أنّ هناك بعض العيوب التي يجب على الشخص أخذها بعين الاعتبار قبل شراء سيارة كهربائية وتشمل هذه العيوب ما يلي:
محطّات الشحن:
لا يزال تطوير المحطات الكهربائية في مراحله الأولى، وبالتالي إذا كنت في رحلة طويلة أو قررت زيارة العائلة في الضواحي أو منطقة ريفية ونفد منك الشحن قد يكون من الصعب العثور على محطة شحن، وقد تنقطع بك السبل نظراً لعدم وجود العديد من الأماكن التي تحتوي على تلك المحطات.
الكهرباء ليست مجانية:
من الممكن أن يكون شرائك للسيارة الكهربائية دون دراسة جيدة لخياراتك استثماراً سيئاً، فمن الوارد أن تؤثر سلباً على فاتورة الكهرباء، وبالتالي يجب تقييم كافة الخيارات المتاحة بعناية قبل اتخاذ القرار النهائي.
مدّة طويلة للشحن:
يمكن أن يستغرق شحن السيارة الكهربائية يوم كامل بينما يستغرق ملء السيارة التي تعمل بالبنزين بضع دقائق فقط.
عادةً ما يكون عدد المقاعد 2 فقط:
إن غالبية السيارات الكهربائية الموجودة في السوق اليوم صغيرة و تتسع لشخصين فقط، فهي ليست مخصصة لجميع أفراد الأسرة، ويمكن أن تصبح الرحلة غير مريحة بوجود شخصٍ ثالث.
الخاتمة
بات عصر السيارات الكهربائية حاضراً بقوة، إذ تعمل الشركات بجهد كبير لنشر استخدام هذه السيارات المتطورة بدلاً من السيارات التقليدية، فامتلاك سيارة كهربائية متكاملة مع توفير البنية التحتية المناسبة له الكثير من الإيجابيات، وبفضل مزاياها العديدة قد يكون هذا العام هو الوقت المناسب للاستثمار في شراء سيارة كهربائية.
المصدر: هنا.
ترجمة: أماني صالح، مراجعة: يارا قاضون ، تصميم: علي العلي، تدقيق لغوي: غزل روميه، تحرير: معتصم حفيان.
