تشهد صناعة بطاريات السيارات الكهربائية تحولًا بوتيرة سريعة، بدعم من التطورات المتلاحقة في التقنيات الحاسمة ذات الصلة، وفق متابعات القطاع لدى منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).

وتعزز تلك التقنيات المبتكرة الناشئة أداء المركبات الكهربائية ومواجهة التحديات الرئيسة التي تعرقل انتشار تلك التقنية النظيفة التي يُعوَّل عليها في إزالة الانبعاثات من قطاع النقل، تحقيقًا لأهداف الحياد الكربوني، مثل البنية التحتية للشحن، ومدى القيادة والاستدامة.

ويُعزى الكثير من التطورات في السيارات الكهربائية إلى تقنيات البطاريات المبتكرة؛ إذ أدت التطورات، على سبيل المثال، الحاصلة في كيمياء البطاريات والبنية التحتية للشحن إلى تقليص أوقات الشحن بشكل ملحوظ.

ومن الممكن شحن العديد من السيارات الكهربائية الحالية إلى 80% من سعتها في غضون ما يتراوح من نصف ساعة إلى ساعة باستعمال شاحن سريع يعمل بالتيار المستمر.

ويُتوقع أن يقفز نمو سوق بطاريات السيارات الكهربائية عالميًا إلى 616 مليار دولار بحلول عام 2035، بدعم من خطط طموحة يتبنّاها العديد من الشركات للتخلي عن مبيعات مركبات الوقود الأحفوري.

بحث متواصل

يواصل الباحثون دراسة كيفية تسهيل حركة أيونات الليثيوم داخل بطاريات السيارات الكهربائية لتقليل الازدحام، وتقييم أقطاب كهربائية ومواد مذيبة وإضافات مختلفة من شأنها أن تسرع عملية الشحن.

وعادةً ما تستغرق بطاريات الليثيوم أيون ما يتراوح بين 30 و60 دقيقة لشحنها بالكامل، وفق تقارير تقنية اطلعت عليها منصة الطاقة.

وفيما يلي أبرز 5 تقنيات شحن بطاريات السيارات الكهربائية التي من الممكن أن تُغيّر معادلة التقنية منخفضة الانبعاثات خلال السنوات القليلة المقبلة:

1. المادة السحرية

نجح علماء في الصين بتقليل أوقات شحن البطارية دون التضحية بسعة الطاقة أو العمر الوظيفي للبطارية، وذلك عبر استعمال مادة جديدة لتحسين حركة الأيونات.

ووفق نتائج دراسة بحثية حديثة نشرتها دورية نيتشر كوميونيكشنز (Nature Communications)، وتابعتها منصة الطاقة المتخصصة، طوّر الباحثون من جامعة ونتشو الصينية مادة بلورية يُطلق عليها أكسيد النيوبيوم التنغستن إن بي دبليو أو (NbWO) لتسريع عملية الشحن.

ويُسهّل التركيب البلوري الفريد للمادة الجديدة تدفق حركة الأيونات بحرية أكبر؛ وهو ما يُعد عاملًا حاسمًا لتقليل زمن الشحن.

وتتفوّق التقنية الجديدة على معيار الشحن السريع المحدد بوساطة اتحاد البطاريات المتقدم الأمريكي يو إس إيه بي سي (USABC) الذي يُعرّف الشحن السريع بأنه الوصول إلى 80% من حالة الشحن في غضون 15 دقيقة.

وأوضحت الدراسة أن المادة التي ابتكرها الباحثون، والمعروفة باسم rGO/Nb₁₆W₅O₅₅ وهي النسخة المعدلة من "إن بي دبليو أو"، تُشحَن عند 80 درجة مئوية، لتصل إلى 116 ميلي أمبير/ساعة/ غرام في غضون 45 ثانية، أي ما يعادل 68.5% من سعتها النظرية.

وفي الاختبارات الأولية حافظت بطاريات السيارات الكهربائية المزودة بالمادة المبتكرة على 77% من سعتها الأولية بعد 500 دورة شحن سريع.

وأظهرت المادة كثافة طاقة عالية؛ إذ تتيح ما يصل إلى 406 واط/ساعة/كيلوغرام عند مستويات الطلب المنخفض على الطاقة، والحفاظ على 186 واط/ساعة/كيلوغرام عند إنتاجية الطاقة العالية.

2. الشحن فائق السرعة

يُمثِّل الشحن فائق السرعة تقنية تحولية بالنسبة للسيارات الكهربائية؛ إذ تتيح كهرباء بقوة 150 كيلوواط أو أعلى.

وتمكن تقنية الشحن فائق السرعة شحن بطاريات السيارات الكهربائية من 10% إلى 80% في خلال مدة تتراوح من 15 إلى 30 دقيقة باستعمال التيار المباشر المتاح عادةً على الطرق السريعة ومراكز الشحن.

وتضم قائمة الشركات التي تقود هذا التطور إيه بي بي (ABB) التي تقدم أجهزة شحن فائق السرعة تصل قوتها إلى 350 كيلوواط، وسيمنس إي موبيليتي (Siemens eMobility) التي تصل قوة شحن نظامها سي تشارج دي (Sicharge D) إلى 300 كيلوواط، و شركة أيونيتي (IONITY) المعروفة بنشر أسرع شبكة شحن في أوروبا وقوتها 350 كيلوواط.

ويُظهِر الفيديو التالي شبكة شحن فائق السرعة للسيارات الكهربائية في الصين:

" title="YouTube video player" frameborder="0">

3. الشحن اللاسلكي

تسهم تقنية الشحن اللاسلكي بإحداث تحول جذري في إدارة كهرباء الأجهزة عن بُعْدْ؛ إذ تستعمِل تلك التقنية الخالية من أي كابلات أو وصلات تقنية الحث الكهرومغناطيسي لنقل الكهرباء؛ ما يوفر الراحة ويقلل من التآكل في منافذ الجهاز.

وتقود شركة آنكر إنوفيشنز تكنولوجي (Anker Innovations Technology) سوق شحن بطاريات السيارات الكهربائية لاسلكيًا، بإيرادات لامست 2 مليار دولار بحلول عام 2023.

ويُجنّب الشحن اللاسلكي من مشكلات تشابك الكابلات، ويُقلّل من خطر التخريب، ويُعزّز سلامة التوصيلات.

وإلى جانب آنكر إنوفيشنز تكنولوجي، تبرز شركات أخرى أمثال إنرجايزر (Energizer) في طليعة الكيانات التي تطور حلول شحن لاسلكي أكثر كفاءة لمجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية.

ويوضح الفيديو التالي طريقة الشحن اللاسلكي للمركبات الكهربائية:

" title="YouTube video player" frameborder="0">

4. السيارات الكهربائية العاملة بالطاقة الشمسية

تُمثّل السيارات الكهربائية العاملة بالطاقة الشمسية ابتكارًا تقنيًا مهمًا في قطاع السيارات؛ إذ تدمج استعمال الطاقة الشمسية في النقل الكهربائي.

وتستعمِل تلك المركبات الخلايا الكهروضوئية، التي تُركَّب غالبًا على أسطح المباني والأسطح الأخرى، لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء.

وتعمل الطاقة الشمسية على تشغيل المحرك أو شحن البطارية؛ ما يعزز مدى القيادة ويقلل الاعتماد على محطات الشحن.

وتشمل قائمة الشركات الرائدة في السيارات الكهربائية المزودة بالطاقة الشمسية: سونو موتورز (Sono Motors)، لايتيير (Lightyear)، تويوتا، فورد وهيونداي وأبتيرا (Aptera)، التي يُحرز كل منها تقدمًا ملحوظًا في تقنية السيارات العاملة بالطاقة الشمسية.

ويُتوقع أن تحقق السوق، المدفوعة بالاهتمام البيئي والتقدم التقني، نموًا كبيرًا ليصل إلى 7.33 مليار دولار أميركي بحلول عام 2032.

ويُبيّن الفيديو أدناه طريقة آلية شحن السيارات الكهربائية بالطاقة الشمسية:

" title="YouTube video player" frameborder="0">

5. حلول الشحن الذكي

تُحدِث حلول الشحن الذكي حاليًا ثورةً في مشهد صناعة السيارات الكهربائية التي تستعمِل التقنيات المتقدمة لتقليل أوقات الشحن وكفاءته، وفق معلومات اطلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

ووفق شركة غريد إكس (GridX)، تمكن أنظمة حلول الشحن الذكي التواصل الفعلي بين السيارات الكهربائية ومحطات الشحن والشبكة؛ ما يتيح إدارة طرق فعّالة على الطرق والدمج مع مصادر الطاقة المتجددة.

وتبرز شركة تشارج بوينت (ChargePoint) رائدًا عالميًا؛ إذ تمتلك واحدة من أكبر شبكات شحن بطاريات السيارات الكهربائية، وتقدم حلولًا ذكيةً مختلفة.

كما تُعد شركة إي في بوكس (EVBox) لاعبًا رئيسًا في السوق؛ إذ تنشر ما يزيد على 250 ألف نقطة شحن عالميًا؛ مع التركيز بصفة خاصة على تحسين كفاءة الطاقة والإدارة عن بُعد.

وبالمثل تؤدي شركة شل ريتشارج (Shell Recharge) دورًا لا يُستهان به في سوق شحن بطاريات السيارات الكهربائية عبر توفير البنية التحتية الشاملة للشحن الذكي والتطبيقات سهلة الاستعمال.

ويوضّح الفيديو أدناه جانبًا من حلول الشحن الذكي للسيارات الكهربائية:

" title="YouTube video player" frameborder="0">

موضوعات متعلقة..

• فائض المعروض من بطاريات الليثيوم أيون يستمر حتى 2032
• بطاريات الليثيوم أيون للاستعمال المنزلي.. هذه أبرز الأنواع والأسعار
• إيرادات صناعة البطاريات قد تتجاوز 168 مليار دولار بحلول 2030 (تقرير)

اقرأ أيضًا..

• دولتان عربيتان ضمن خطة شركة خدمات طاقة عالمية
• العراق يوقع عقدًا لتطوير 4 حقول نفطية.. ستنتج 420 ألف برميل يوميًا
• سعة توليد الكهرباء المتجددة تكسر حاجز 4.4 تيراواط في 2024

المصادر:

1. مادة جديدة تشحن بطاريات السيارات الكهربائية في ثواني من دراسة نشرتها دورية نيتشر كوميونيكشنز.
2. توقعات بأن تصل إيرادات سوق السيارات الكهربائية العاملة بالطاقة الشمسية إلى 7.33 مليار دولار أميركي بحلول عام 2032 من مجلة "إي في ماغازين".
3. من الممكن شحن العديد من السيارات الكهربائية الحالية إلى 80% من سعتها في غضون نصف ساعة من موقع "سباركيون".

تابعوا اخر اخبار الطاقة عبر Google New