فوائد تبديل البطاريات للسيارات الكهربائية

قد تؤدي الحاجة إلى شحن بطاريات السيارات الكهربائية إلى إبعاد المشترين المحتملين. يمكن أن يساعد تبديل البطارية في التغلب على المشكلة بمساعدة المعايير الدولية.

أصبح تبديل البطارية أمرًا شائعًا حتى بالنسبة إلى الدراجات البخارية الإلكترونية-.

يعد اعتماد السيارات الكهربائية على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم أحد الطرق للوصول إلى أهداف الانبعاثات لعامي 2030 و2050. وقد دأبت الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) على نشر هذه الرسالة باستمرار، كما أوضح جايديف دافل، مسؤول البرامج المساعد في IRENA في مقال حديث له.ه-تقنيةمقابلة. ويقول: " إن أحد الأساليب التي نتبعها هو التركيز على قطاعات "الاستخدام النهائي-" الحاسمة التي يمكن أن تستفيد من نموذج أكثر مراعاة للبيئة. وفي مركز الابتكار والتكنولوجيا في بون الذي أعمل فيه، هناك خمسة مجالات-للاستخدام النهائي ذات أهمية رئيسية والتي تشمل الترويج لاعتماد السيارات الكهربائية وحلول تخزين الطاقة."

الأرقام تسير على الطريق الصحيح ولكن…

في حين ارتفع اعتماد المركبات الكهربائية على مدى السنوات العشر الماضية، يشكك الكثيرون في أن السوق سوف تكون قادرة على النمو بالقدر الكافي للمساعدة في الوصول إلى أهداف صافي الانبعاثات الصفرية بحلول عام 2050. ووفقا لوكالة الطاقة الدولية، يساهم النقل البري في سدس الانبعاثات العالمية. ويحذر من أنه لتحقيق سيناريو الصفر الصافي، "يجب أن تصل مبيعات السيارات الكهربائية إلى حوالي 65% من إجمالي مبيعات السيارات في عام 2030".

وبينما كان النمو يسير على المسار الصحيح في عام 2023، يجب بذل جهود متواصلة للبقاء على المسار الصحيح، بما في ذلك نشر البنية التحتية للشحن بشكل أكبر، والتي لا تلبي المتطلبات في الوقت الحالي. وتنصح المنظمة بأن "عدد نقاط الشحن العامة آخذ في الازدياد ولكن يجب تسريع عملية النشر".

يتم إلقاء اللوم على القلق بشأن المدى والشحن

قم بإجراء مقابلة مع أي عدد من أصحاب السيارات الذين لم يشتروا سيارة كهربائية بعد، وسيلومون عدم وجود نقاط شحن على ترددهم. يشير القلق من المدى، كما يطلق عليه غالبًا، إلى المدى الذي يمكن أن تقطعه المركبات الكهربائية دون نفاد طاقة البطارية. لكن هناك نوع آخر من الخوف، يسمى القلق من الشحن، والذي يركز على موثوقية نقاط الشحن، أصبح منتشرًا أيضًا. وفقا لمزود الطاقة في المملكة المتحدة ناشيونال غريد، فإن المخاوف من الطوابير الطويلة خلال أوقات الذروة للشحن، أو المعدات المخربة أو المعطلة، أو البرامج أو الأجهزة غير الموثوقة، تعمل على إبعاد المشترين المحتملين.

تشتمل البنية التحتية للشحن على إلكترونيات معقدة تم توحيدها من قبل اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC). تم نشر العديد من المعايير لتسهيل الشحن الإلكتروني- عبر البلدان، بما في ذلك سلسلة معايير IEC 62196، التي تغطي المتطلبات الميكانيكية والكهربائية ومتطلبات الأداء للمقابس ومنافذ -المقابس وموصلات السيارة ومداخل السيارة للاتصال بين معدات إمداد المركبة الكهربائية والمركبة الكهربائية. تحدد سلسلة IEC 61851 البنية التحتية لشحن التيار المباشر والتيار المتناوب، بينما تحدد IEC 63110 بروتوكول الإدارة للبنية التحتية لشحن وتفريغ المركبات الكهربائية.

عندما يتعلق الأمر بدمج المركبات الكهربائية في شبكة الكهرباء، فقد نشرت TC 57 مؤخرًا العديد من المعايير التي تساعد المركبات الكهربائية على العمل كمورد للطاقة للشبكة. (لمعرفة المزيد، اقرأ المقابلة مع فرانسيس كليفلاند فيه-تقنية.)

بل إن اللجنة الكهرتقنية الدولية تمهد الطريق لتكنولوجيات المستقبل، التي لم تنتشر بعد على نطاق واسع. لقد نشرت عدة معايير لنقل الطاقة لاسلكيًا (WPT) - مما يعني أن السيارة الكهربائية يمكنها شحن بطاريتها عن طريق وضعها على وسادة حثية على الأرض، دون أي مقابس أو كابلات. تستخدم أنظمة WPT الحثية اقتران المجال المغنطيسي بين الملفات الموصلة المدمجة في الطريق والمركبة. تعد أنظمة WPT الديناميكية - التي تمكن السيارات من الشحن أثناء التنقل - مجالًا واعدًا أيضًا، وقد نشرت اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) بالفعل مواصفات متاحة للجمهور (PAS) تتناول هذه التكنولوجيا.

سوق مزدهر يعتمد على المعايير الدولية

هناك حل آخر يفعل الكثير للتخفيف من مخاوف مشتري السيارات الكهربائية ويخرج عنصر الشحن من المعادلة: تبديل البطارية. وهو يتضمن استبدال بطارية السيارة الكهربائية المستنفدة بأخرى مشحونة بالكامل في محطات التبديل المتخصصة. إن الآفاق التجارية لتبديل البطاريات متفائلة للغاية. وفقًا لهذا التقرير الصادر عن BCC Research، من المتوقع أن يحقق السوق معدل نمو سنوي مركب قدره 25,5٪ من عام 2024 إلى عام 2029، ليقفز من 894,2 مليون دولار أمريكي في عام 2024 إلى 2,8 مليار دولار أمريكي بحلول نهاية عام 2029.

ذكرت مجلة Forbes العديد من اللاعبين الذين وضعوا أنفسهم بالفعل في السوق: شركة NIO الصينية المصنعة للمركبات الكهربائية، وعملاق البطاريات CATL، وشركة Ample التي يقع مقرها في سان فرانسيسكو -تقدم خدمات تبديل البطاريات- في أوروبا والصين والولايات المتحدة. لقد مهدت اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) الطريق لتبديل البطاريات من خلال نشر IEC TS 62840-1، الذي يقدم نظرة عامة على أنظمة تبديل البطاريات في المركبات الكهربائية، وIEC TS 62840- 2، الذي يحدد متطلبات السلامة لأنظمة تبديل البطاريات في المركبات الكهربائية. تحدد مواصفة IEC المتاحة للجمهور رقم 62840-3 متطلبات التشغيل البيني لأنظمة تبديل البطاريات التي تعمل مع أنظمة البطاريات القابلة للإزالة.

إيجابيات وسلبيات تبديل البطارية

من بين مزايا تبديل البطارية، أولاً، مكاسب الوقت: حتى مع خيار الشحن السريع، يجب على مالكي السيارات تخصيص 30 دقيقة على الأقل لشحن السيارة - على الرغم من أن شركة تصنيع السيارات الكهربائية الصينية تدعي أن إحدى سياراتها الكهربائية قادرة على الشحن خلال 5 دقائق. تشمل المزايا الأخرى التكلفة، ربما بشكل غير بديهي إلى حد ما: يمكن للمشترين شراء سيارة كهربائية بدون البطارية، مما يجعل الحصول عليها أرخص بكثير.

كما أن صناعة تبديل البطاريات قادرة أيضًا على الحفاظ على البطاريات بشكل فعال، مما يزيد من عمرها الافتراضي وهو ما يعد ميزة إضافية في نهج الاقتصاد الدائري. تشغل محطات تبديل البطاريات مساحة أقل من محطات شحن السيارات الكهربائية، وهو أمر مفيد في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية مثل المدن. ومن وجهة نظر المنفعة، يمكن لشركات تبديل البطاريات إعادة شحن البطاريات في لحظات استخدام منخفضة جدًا للكهرباء، أو خارج-الذروة، وبالتالي وضع ضغط أقل على الشبكة الكهربائية.

على الجانب السلبي، البطاريات التي تقترحها شركات تبديل البطاريات لها سعر، وهو ما قد يعني، على المدى الطويل، أن تبديل البطاريات أقل ربحية للمستخدمين من الحصول على سيارة كهربائية ببطارية. الخيارات المتاحة للمستخدمين الحاليين هي إما الحصول على بطارية من خلال خدمة اشتراك سنوي، أو من خلال نظام الدفع-لكل-استخدام. كما هو الحال مع شحن السيارات الكهربائية، لا يزال الافتقار إلى البنية التحتية يمثل تحديًا وسيتعين إنشاء العديد من محطات تبديل البطاريات حتى يتمكن المستهلكون من اعتماد الحل بالكامل. تقدم العديد من المحطات الحالية التبديل اليدوي بدلاً من التبديل الآلي، مما قد يؤدي إلى إبعاد بعض المستخدمين. توجد أيضًا مخاوف تتعلق بالسلامة: إذا لم يتم تنفيذ عملية تبديل البطارية بشكل صحيح، فقد يحدث ماس كهربائي، مما يتسبب في نشوب حريق.

وهنا يأتي دور معايير IEC: من خلال تحديد سلامة متطلبات البطارية لأنظمة تبديل البطاريات، تساعد IEC 62840-2 في التغلب على بعض العوائق التي تحول دون أن يصبح النظام أكثر انتشارًا. IECEE (نظام IEC لخطط تقييم المطابقة للمعدات والمكونات الكهروتقنية) هو أحد أنظمة تقييم المطابقة الأربعة التي تديرها IEC. وهي تدير مخططًا يختبر السلامة والأداء وقابلية التشغيل البيني للمكونات وكفاءة الطاقة والتوافق الكهرومغناطيسي والمواد الخطرة للبطاريات.

كما هو الحال مع أنظمة الشحن بالقابس والكابلات ومع الشحن اللاسلكي، فإن معايير IEC وأنظمة تقييم المطابقة تمهد الطريق للبنية التحتية للمركبات الكهربائية المستقبلية.