بينما تعمل شركات صناعة السيارات على تحسين السيارات الكهربائية باستمرار، تتجه معظم الأنظار إلى شحن السيارات الكهربائية وبنيتها التحتية، وهو الجزء الأساسي من التنقل الإلكتروني الذي لا يزال متخلفاً عن الركب.
ثورة التنقل الإلكتروني قادمة بسرعة.
هل ستنجح أم ستفشل؟
ولإجراء هذا التحول الكبير من السيارات التي تعمل بالبنزين إلى السيارات الكهربائية، يجب أن يكون مالكو السيارات الكهربائية قادرين على شحن سياراتهم بسهولة وسرعة.
لهذا، يحتاج العالم إلى بنية تحتية فعالة لشحن السيارات الكهربائية.
ولتحقيق ذلك، نواجه بعض التحديات.
جدول المحتويات
- ما هي البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية أو السيارات الكهربائية؟
- مالكو السيارات الكهربائية وقلق المدى
- سيظل الشحن المنزلي رقم 1.
- كيف يمكن تطوير البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية؟
- نقص نقاط شحن السيارات الكهربائية
- كم عدد محطات الشحن التي نحتاجها؟
- هل يمكن للشبكة الكهربائية أن تدعم ثورة السيارات الكهربائية؟
- الإدارة الذكية لشحن السيارات الكهربائية للإنقاذ
- تقنية تحويل المركبة إلى شبكة (V2G)
- حول برنامج الشحن الذكي للمركبات الكهربائية Tridens
ما هي البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية أو السيارات الكهربائية؟
تشمل البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية أو البنية التحتية القصيرة لشحن السيارات الكهربائية جميع البنى التحتية ومعدات إمداد السيارات الكهربائية (EVSE) اللازمة لتوصيل الطاقة وشحن السيارات الكهربائية.
النقطة المركزية هي محطة الشحن، وتسمى أيضاً نقطة شحن السيارات الكهربائية أو شاحن السيارات الكهربائية. يتم توصيل نقطة الشحن بالشبكة الكهربائية، التي تتكون من توليد الطاقة ونقل الجهد العالي إلى مراكز التحميل وتوزيعها على المستهلكين، وتعرف أيضاً باسم نقاط الشحن.
لا ينبغي الخلط بين البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية وشبكة الشحن، وهو مصطلح يصف مجموعة من محطات الشحن في منطقة ما تديرها EV CPO أو EMSP.
هناك تحديان رئيسيان للبنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية الجاهزة للمستقبل، وهما بناء محطات شحن كافية في الأماكن المناسبة وتوفير شبكة كهربائية تدعم تشغيلها بدون مشاكل.
لا يمكن للبنية التحتية الحالية أن تدعم عدد محطات الشحن المطلوبة في المستقبل، لذلك ستلعب برمجيات الشحن الذكي للمركبات الكهربائية دوراً حاسماً في دعم استجابة الشبكة الكهربائية للأعداد المتزايدة من محطات الشحن.
مالكو السيارات الكهربائية وقلق المدى
السبب الرئيسي ضد السيارات الكهربائية التي يستخدمها الجميع هو القلق بشأن إعادة الشحن. المصطلح المستخدم هو القلق من مدى السيارة الكهربائية. يصف الخوف من عدم كفاية مخزون الطاقة في السيارة لتغطية المسافة المخطط لها إلى الوجهة المقصودة.
كما سبق أن وصفنا في مدونتنا على حلول محطات شحن السيارات الكهربائيةفإن المشكلة ليست في السيارات. فمعظم مستخدمي السيارات الكهربائية لديهم تجارب رديئة مع السيارات الكهربائية بسبب مشاكل في البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية.
لذا، وللقضاء على القلق بشأن المدى الذي يعتبر السبب الرئيسي ضد السيارات الكهربائية، يجب التركيز على بناء بنية تحتية مناسبة وفعالة لشحن السيارات الكهربائية.
سيظل الشحن المنزلي رقم 1.
تُظهر أبحاث الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا أن حوالي 80% من القيادة اليومية تتم على مسافات قصيرة. يبلغ متوسط مسافة القيادة إلى العمل والعودة في ألمانيا 32 كم. وهو الأمر نفسه تقريباً في كل مكان، في بقية دول الاتحاد الأوروبي والبلدان الأخرى في جميع أنحاء العالم، وحتى في الولايات المتحدة الأمريكية.
وحتى إذا ضاعفنا هذا الرقم، مع وجود مدى فعلي لكل سيارة كهربائية عملياً لا يقل عن 100 كيلومتر، فإن الشحن المنزلي يمكن أن يلبي احتياجات الغالبية العظمى من مستخدمي السيارات الكهربائية.
مع الشحن المنزلي والعديد من أماكن العمل التي توفر أيضاً خدمة الشحن للموظفين، سيكون من السهل افتراض أن تركيب عدد قليل من أجهزة الشحن على طول الطرق السريعة سيكون كافياً للحصول على بنية تحتية فعالة لشحن السيارات الكهربائية.
لكن التفكير بهذه الطريقة هو في الواقع خاطئ للغاية وتمييزي. ففرض رسوم على المنازل يتماشى مع أصحاب الدخل المرتفع - أصحاب المنازل. ولكن ماذا عن كل من ليس لديهم موقف سيارات خاص؟ أو مرآب أو سهولة الوصول إلى شاحن؟
عادةً ما تكون أجهزة الشحن المنزلي أو شواحن العمل بطيئة ومفيدة فقط للشحن ليلاً. إذا أرادت وسائل النقل الإلكترونية أن تتكيف بشكل كامل، فمن الضروري التركيز على جعل الشحن المنزلي والعام في متناول عامة الناس، وليس أصحاب المنازل.
لهذا، يجب أن يكون لديك مزيج من الشحن المنزلي ومكان العمل والشحن العام، مع إمكانية الشحن في الأماكن العامة، مع إتاحة فرصة الشحن في الأماكن العامة أيضاً بنفس التكلفة المنخفضة التي يحصل عليها أصحاب المنازل.
كيف يمكن تطوير البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية؟
قد يستغرق شحن السيارات الكهربائية وقتاً طويلاً!
لهذا السبب لا يمكننا المقارنة بين البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية وإعادة تزويد سيارات ICE "العادية" بالوقود.
إن شحن السيارات الكهربائية مختلف ويتطلب عقلية وجغرافية مختلفة لـ "إعادة تزويد" السيارات الكهربائية بالوقود.
سينجح اعتماد السيارات الكهربائية بشكل كامل عندما تفي البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية بالمعايير التالية:
- ستتاح لجميع مالكي المنازل إمكانية تركيب أجهزة شحن منزلية لشحن سياراتهم الكهربائية للاستخدام اليومي
- سيكون لدى جميع أماكن العمل شواحن للسيارات الكهربائية. وهذا سيضمن للموظفين إمكانية إعادة شحنها بسهولة والقيادة إلى العمل والعودة منه دون قلق من المدى الذي يمكن أن تقطعه السيارة الكهربائية
- سيتمكن جميع الأشخاص في المناطق السكنية من الوصول إلى أجهزة الشحن العامة حيث يمكنهم الشحن طوال الليل بتكلفة منخفضة
- جميع الأماكن التي يمكث فيها الناس لفترة أطول، مثل مراكز التسوق أو المطاعم أو مراكز المدن، ستتيح للسائقين شحن السيارة الكهربائية
- على جميع الطرق الرئيسية، ستكون هناك إمكانية للشحن السريع أو فائق السرعة للمسافرين في الرحلات الطويلة.
كما رأينا أعلاه، لا توجد استراتيجية واحدة فقط لتطوير البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية أو حل واحد.
سيسير التطوير في اتجاهات مختلفة ولكن بهدف واحد. ألا وهو إنشاء بنية تحتية فعالة لشحن السيارات الكهربائية من خلال الشحن الذكي للمركبات الكهربائية وشبكات الطاقة الذكية.
نقص نقاط شحن السيارات الكهربائية
يعد الشحن المنزلي والشحن في مكان العمل تحديين من السهل جداً حلهما. يجب أن تصبح محطات الشحن ميسورة التكلفة، ويجب أن تقدم الحكومات إعانات أو مزايا ضريبية. عندها لن يكون لدى أصحاب المنازل والشركات أي سبب لعدم تركيب أجهزة شحن السيارات الكهربائية.
كما هو موضح في مدونتنا حول الاستثمار في شحن السيارات الكهربائية و نماذج أعمال شحن السيارات الكهربائية، ستدرك مراكز التسوق والمطاعم والفنادق أيضاً القيمة المضافة التي يمكن أن تحققها أجهزة شحن السيارات الكهربائية في تحسين تجربة العملاء. من المنطقي جداً أن نفترض أنها ستزيد أيضاً من عدد نقاط شحن السيارات الكهربائية.
لذلك بالنسبة للحكومات والصناعات، سيكون التركيز الرئيسي بالنسبة للحكومات والصناعات على بناء المزيد من محطات الشحن العامة أو شبكات الشحن في المناطق التي يمكن لعامة الناس استخدامها بدلاً من الشحن المنزلي.
تتمثل إحدى الطرق في إدراج محطات الشحن في التطوير العقاري. وقد شهدنا بالفعل وضع قوانين لمحطات الشحن الإلزامية في مشاريع التطوير العقاري الجديدة.
وفقًا لمصادر مختلفة، ستخطو معظم الحكومات في هذا الاتجاه.
مع ارتفاع عدد السيارات الكهربائية، أصبح شحن السيارات الكهربائية مثيراً للاهتمام أيضاً بالنسبة للمستثمرين. لذلك تظهر شبكات عامة جديدة في كل مكان. ومع ذلك، هناك شيء واحد يجب أخذه بعين الاعتبار عند التخطيط! وهو الفجوة الحالية في كثافة محطات الشحن بين المناطق الحضرية والريفية.
الحل الأكثر احتمالاً للرحلات الطويلة هو التخطيط لرحلة باستخدام أجهزة الشحن العامة السريعة في المطاعم والفنادق. إذا لم يكن ذلك ممكناً، يمكن للسائقين استخدام الشواحن الفائقة الموضوعة بشكل استراتيجي على طول الطرق السريعة، ومعظمها في محطات الوقود الموجودة حالياً.
كم عدد محطات الشحن التي نحتاجها؟
ظاهرياً، تبدو كل الأمور جيدة جداً بالنسبة لثورة التنقل الإلكتروني!
وفقًا لآخر إحصائيات مبيعات السيارات الكهربائية والإحصاءات المتعلقة بنمو محطات شحن السيارات الكهربائية العامة، فإن الأعداد آخذة في الارتفاع. ولكن هل ترتفع بسرعة كافية؟
سيقوم أصحاب المنازل وأماكن العمل ببناء محطات الشحن الخاصة بهم. كما ستقوم الشركات التجارية المختلفة ببنائها لجذب المزيد من العملاء.
كما ستقوم محطات الوقود بتركيب أجهزة شحن للتعامل مع انخفاض الطلب على البنزين.
ستضع الحكومات خططاً تأسيسية مع فواتير البنية التحتية للمركبات الكهربائية لتوسيع شبكات الشحن العامة.
لذا يبدو أنه لا يوجد شيء يمكن أن يقف في طريق اعتماد السيارات الكهربائية.
وكما يحدث عادةً، إذا تعمقنا أكثر تحت السطح، فإن الأمر ليس بهذه البساطة، وبعض الأرقام التي تتوقع عدد محطات الشحن التي سنحتاج إليها في المستقبل مذهلة حقاً.
تُظهر العديد من التقارير بالفعل أن الازدحام حول محطات شحن السيارات الكهربائية سيئ في المناطق التي ترتفع فيها نسبة استخدام السيارات الكهربائية. ولكن هذا لا يقارن بما يمكن أن نراه في المستقبل.
الطلب على محطات شحن السيارات الكهربائية العامة بالأرقام
دراسة أمريكية أجرتها المختبر الوطني للطاقة المتجددة تشير التقديرات إلى أن دعم 1000 سيارة كهربائية يتطلب 3,4 محطات شحن سريع و40 محطة شحن من المستوى الثاني.
مجموعة Brattle Group هي شركة استشارات اقتصادية. وهي المشروع أنه قد يكون هناك 35 مليون سيارة كهربائية في الولايات المتحدة وحدها بحلول عام 2030. ما هو عدد محطات الشحن العامة اللازمة لدعم ذلك؟ ما يقرب من 2 مليون شاحن عام 2 مليون. وهذا يعني أنه يجب تركيب 380 شاحن كهربائي يومياً على مدار السنوات التسع القادمة!
الوضع في أوروبا أكثر إثارة للقلق!
A الدراسة من شركة EY-Eurelectric أنه بحلول عام 2035 قد يكون لدينا 130 مليون سيارة كهربائية في شوارع أوروبا. وبالتالي، سنحتاج إلى 65 مليون شاحن لدعمها!
سيتم تركيب حوالي 85% منها في المناطق السكنية و4% على الطرق السريعة العامة.
الأحدث الخطة الرئيسية للبنية التحتية الأوروبية لشحن السيارات الكهربائية يُظهر أنه في الاتحاد الأوروبي وحده، ستكون هناك حاجة إلى ما يصل إلى 6,8 مليون نقطة شحن عامة بحلول عام 2030.
عند النظر إلى الأرقام من وجهة النظر هذه، يمكننا أن نرى بسرعة أن المعدل الحالي لتطوير البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية ليس بالسرعة الكافية لدعم هذا النمو في السيارات الكهربائية.
هل يمكن للشبكة الكهربائية أن تدعم ثورة السيارات الكهربائية؟
إن النقاش الساخن عند الحديث عن ثورة السيارات الكهربائية هو ما إذا كانت الشبكات الكهربائية الحالية قادرة على دعم هذا النمو في السيارات الكهربائية؟
الإجابة المختصرة هي "ليس بدون الاستثمار في البنية التحتية للشبكة الكهربائية."
الشحن الذكي للمركبات الكهربائية: إطلاق العنان لإمكاناتها الكاملة
يمكن أن تستهلك محطات الشحن، وخاصة أجهزة الشحن السريع، كميات كبيرة من الطاقة. ولذلك، ستحتاج الشبكة مع المحولات والمحطات الفرعية وخطوط النقل إلى ترقيات في كثير من الحالات.
خلصت مجموعة Brattle Group إلى أنه بحلول عام 2030 يجب أن تستثمر الولايات المتحدة حوالي $75 إلى 1T17T125 مليار دولار لخدمة 20 مليون سيارة كهربائية.
تشير EY-Eurelectric إلى أن شبكة الطاقة الأوروبية يمكن أن تدعم حوالي 100 مليون سيارة كهربائية. وفي الوقت نفسه، تشير التوقعات إلى أنه بحلول عام 2035، سيكون هناك 130 مليون سيارة كهربائية في الاتحاد الأوروبي.
ولكن من سيدفع ثمن هذه التحسينات؟ سيكون الحل الأبسط هو زيادة السعر الإجمالي للكهرباء. ومع ذلك، ستكون أيضاً خطوة غير عادلة للغاية حيث سيدفع الجميع تكلفة "ثورة السيارات الكهربائية".
إذا تم احتساب التحسينات في سعر الشحن، فسيكون ذلك أيضاً خطوة في الاتجاه المعاكس. فارتفاع تكلفة الشحن سيجعل التحول من السيارات الكهربائية إلى السيارات الكهربائية أقل جاذبية.
إذا لم يكن الأمر كذلك من قبل، فمن الواضح الآن أن تطوير البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية وثورة السيارات الكهربائية بأكملها تواجه تحديات مهمة يجب معالجتها.
الإدارة الذكية لشحن السيارات الكهربائية للإنقاذ
مفتاح جعل شبكة الطاقة أكثر استقرارًا هو الشحن الذكي للمركبات الكهربائية. وهي تعني الإدارة الذكية لشحن السيارات الكهربائية التي لا تزعزع استقرار شبكة الطاقة أو تفرط في تحميلها.
إذا تم توصيل سيارة كهربائية بشاحن قياسي، فإنها ستأخذ الطاقة اللازمة لشحنها من الشبكة حتى يتم شحنها بالكامل. إذا قام جميع مالكي السيارات الكهربائية بذلك، لنقل في المساء، فمن شبه المؤكد أن ذلك سيؤدي إلى زيادة الحمل على شبكة الطاقة.
وبدلاً من ذلك، تتواصل إدارة الشحن الذكية مع الشبكة (شركة المرافق) ومشغل نقطة الشحن (CPO) وبطارية السيارة.
يتيح هذا الاتصال تحسين الشحن من حيث موازنة الشبكة الكهربائية مع ذروة الحلاقة, موازنة حمل شحن السيارات الكهربائيةو إدارة الأحمال الديناميكية لشحن السيارات الكهربائية.
والنتيجة هي أنه يمكن لمزوّدي خدمات الطاقة ومزوّدي المرافق تلبية متطلبات الطاقة دون الاستثمار في تركيب الشبكة الكهربائية أو مكوناتها.
الشحن الذكي في براكسيس
دعونا نوضح ذلك بحالة عملية. في منطقة سكنية، يبدأ 100 مستخدم في شحن سياراتهم الكهربائية في المساء. إذا لم يكن لديهم شحن ذكي، فسيشحنون جميعًا بكامل طاقتهم حتى تمتلئ بطاريتهم جميعًا. لن يحدث الشحن إلا في الساعات القليلة الأولى من الليل.
من خلال الشحن الذكي، يمكن للمستخدمين تحديد موعد شحن السيارات حتى الساعة 7 صباحاً. سيقوم نظام إدارة محطات شحن السيارات الكهربائية الذكي القائم على السحابة بتوزيع طاقة الشحن تلقائياً وفي الوقت الفعلي بين السيارات. وسيقوم بذلك وفقاً للذروة والانخفاض في الطلب على الطاقة وحالة الشبكة الكهربائية.
ستكون جميع السيارات مشحونة بالكامل في الصباح دون أن يشكل ذلك ضغطاً كبيراً على الشبكة.
فيما يتعلق بنظام فوترة السيارات الكهربائية لمقدمي خدمات التنقل الكهربائي، يمكن للمستخدمين اختيار خطط فوترة متغيرة للشحن.
إذا كانوا بحاجة إلى الشحن بسرعة، فسوف يدفعون أكثر. ومع ذلك، إذا استخدموا الشحن الذكي الأمثل، يمكنهم الشحن بسعر أرخص.
تجيب إدارة الشحن الذكي على المنتقدين الذين يقولون إن الشبكات الكهربائية ستحتاج إلى استثمارات كبيرة لتبني ثورة السيارات الكهربائية أو مواجهة سيناريوهات يوم القيامة.
تقنية تحويل المركبة إلى شبكة (V2G)
تحتوي السيارات الكهربائية على بطاريات قادرة. وإذا ضربنا ذلك في عدد السيارات الكهربائية المتوقع أن يزيد عن 100 مليون سيارة كهربائية في المستقبل، فإن هذه البطاريات تمثل قدرة كبيرة على تخزين الطاقة. إن توافق التخزين أمر بالغ الأهمية لشبكات الطاقة الكهربائية في المستقبل لأن الطاقة المتجددة متقلبة للغاية ولديها العديد من الذروات والانخفاضات في الإنتاج.
هذا هو المكان الذي يوجد فيه مفهوم جديد لـ V2G تعد تقنية (من المركبة إلى الشبكة) بإمكانيات كبيرة وفرصة للمركبات الكهربائية للمشاركة في المساعدة في تحقيق التوازن في النظام.
إنه مفهوم يتوقع أن يقوم المستخدمون بشحن سياراتهم عندما يتوفر الكثير من الطاقة وإعادتها من البطارية عندما ينخفض الإمداد.
إنه مفهوم "الشحن الرخيص والبيع الغالي"، بكل بساطة.
ناقشنا تقنية V2G ومفهومها وإمكاناتها ومخاوف المستخدمين في مدونتنا على اتجاهات صناعة شحن السيارات الكهربائية.
حول برنامج الشحن الذكي للمركبات الكهربائية Tridens
يمثل مستقبل السيارات الكهربائية والتنقل الإلكتروني تحديًا كبيرًا، ولكننا في Tridens واثقون من أن هذه التحديات قابلة للحل. ولهذا السبب قامت شركة Tridens بتطوير برنامج الشحن الذكي للمركبات الكهربائية. يمكنها مواجهة هذه التحديات وتوفير مستقبل مشرق لثورة السيارات الكهربائية.
