السيارات الكهربائية: التاريخ والمستقبل

السيارات الكهربائية ليست جديدة وتيسلا هي مجرد علامة تجارية واحدة من بين العديد من العلامات التجارية التي سعت لتحقيق حلم التنقل الكهربائي.

السيارة الكهربائية أو EV هي أي مركبة تستخدم الطاقة الكهربائية للدفع. يمكن أن تأتي هذه الطاقة من مجموعة واسعة من المصادر ، طالما أنها كهربائية.

يجعل استخدام الكهرباء السيارات أسهل في القيادة ، وأكثر صداقة للبيئة ، وأقل ضوضاء ، وأكثر راحة بشكل عام لجميع أفراد الأسرة.

يلقي هذا المنشور نظرة فاحصة على المركبات الكهربائية وما تعنيه للإنسانية وما يخبئه المستقبل.

أول السيارات الكهربائية

يعود تاريخ السيارات الكهربائية إلى القرن التاسع عشر عندما لم يكن محرك الاحتراق الداخلي قد حقق الكفاءة العالية التي نعرفها اليوم. أقدم محرك كهربائي تم تسجيله هو من الكاهن المجري أنوس جيدليك في عام 1827 ، بينما جاء أول استخدام للكهرباء في تشغيل السيارة في عام 1835.

ظهرت القاطرات أيضًا في دائرة الضوء بحلول عام 1838. وصل قارب Le Telephone الذي يبلغ طوله 5 أمتار والذي اخترعه الفرنسي Gustave Trouve إلى سرعة قصوى تبلغ 5.6 ميل في الساعة في عام 1818 ، وبحلول أوائل القرن العشرين ، أصبحت السيارات الكهربائية ذات الإنتاج الضخم حقيقة واقعة.

كانت السرعة والمدى محدودة ، ولكن الكهرباء كانت بديلاً أفضل بكثير في ذلك الوقت من المحرك البخاري ، والذي غالبًا ما كان يتطلب أكثر من نصف ساعة للتدفئة في الأيام الباردة.

حامض الرصاص والطيور الطنانة

يمكن إرجاع السبب الرئيسي لنجاح السيارة الكهربائية إلى اختراع بطارية الرصاص الحمضية بواسطة عالم فرنسي جاستون بلانت ، في عام 1859. ومع تطور التكنولوجيا ، أدى ذلك إلى جعل السيارات التي تعمل بالكهرباء عملية للغاية لأنه يمكنك اشحنها قبل الاستخدام.

لندن ، على سبيل المثال ، حصلت على أسطول من سيارات الأجرة التي تعمل بالبطاريات في عام 1897 وكان يطلق عليها باعتزاز "الطيور الطنانة" بسبب ضوضاءها الهادئة والصاخبة. حققت السيارات الكهربائية نجاحًا كبيرًا حتى أنه بحلول عام 1900 ، كانت 38٪ من السيارات في الولايات المتحدة تعمل بالكهرباء ، و 40٪ بالبخار ، و 22٪ فقط لديها محرك احتراق داخلي (يعمل بالبنزين).

ومع ذلك ، غالبًا ما يشار إليها باسم السيارات النسائية ، لأن النساء استفدن أكثر من سهولة استخدامها. كما أن نطاقها المحدود وتوافر محطة الشحن المحدود يعني أيضًا أنها كانت مفيدة للغاية مثل سيارات المدينة.

نموذج T وسقوط المركبات الكهربائية

كان محرك الاحتراق الداخلي يشهد تطورًا متساويًا طوال هذا الوقت. ومع توسع الطرق خارج المدن وتحولها إلى طرق سريعة ، يمكن لمحركات الاحتراق الداخلي أن تسافر بشكل أسرع وأبعد ، في حين اقتصرت المركبات الكهربائية في الغالب على سرعة قصوى تبلغ 20 ميلاً في الساعة ونطاق يصل إلى 40 ميلاً.

بدأ هذا التطور في إمالة المقياس لصالح ICE. لذلك ، عندما قدم هنري فورد نظام الإنتاج الضخم الخاص به وأدخل الموديل- T إلى حيز الوجود ، بدأت الأمور تتغير.

كانت السيارات ذات محرك الاحتراق الداخلي أرخص بينما كان تطوير السيارات الكهربائية راكدًا ، وبحلول عام 1913 ، كانت تكلفة السيارة التي تعمل بالبنزين حوالي نصف سعر السيارة الكهربائية. هذه هي الطريقة التي اختفت بها السيارات الكهربائية ببطء من السوق الشامل ، ويرجع الفضل في ذلك في الغالب إلى شركة فورد.

بداية جديدة

بدأ البحث الجديد في تكنولوجيا السيارات الكهربائية مرة أخرى في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي. طرحت العديد من الشركات أفكارًا لامعة مختلفة في هذه الفترة ، لكن لم يكن أي منها نجاحًا تجاريًا.

ساعدت أزمة الطاقة في السبعينيات والثمانينيات أيضًا في خلق المزيد من الضغط لإيجاد حلول بديلة للطاقة والتنقل. تحولت هذه الجهود إلى كفاءة الوقود وخفض انبعاثات المحرك بحلول التسعينيات. لا تزال المركبات الكهربائية تُصنع هنا وهناك ، ولكن لم تحقق أي منها نجاحًا تجاريًا كبيرًا.

ليثيوم أيون وتيسلا

بدأت شركة Tesla Motors في تطوير سيارة Tesla Roadster في عام 2004 وسلمت الوحدات الأولى في عام 2008. وكانت تعمل على بطاريات ليثيوم أيون ، وهي تقنية اخترعت في الثمانينيات واستخدمت بشكل أساسي في الأدوات الإلكترونية.

يمكن أن تسافر سيارة Tesla Roadster هذه أيضًا لمسافة تصل إلى 200 ميل (320 كم) لكل شحنة. تتميز بحزمة بطارية بقدرة 53 كيلو وات في الساعة ومحرك تيار متردد ثلاثي الأطوار بقدرة 185 كيلو وات ينتج 248 حصانًا. ساعد هذا في تسريعها من 0 إلى 60 في 2.9 ثانية ، على الرغم من أنها محدودة بـ 5.7 ثانية ، وتصل إلى 130 ميل في الساعة.

أحب الناس سيارة Roadster. بدا رائعًا وحديثًا وعصريًا. لذلك ، باعت Tesla طنًا منها ، ووصلت إلى 2450 وحدة في عام 2012 والباقي هو التاريخ.

مشكلة السيارات الكهربائية

أكبر مشكلة في السيارات الكهربائية هي قابلية نقل الطاقة. أي ، توليد الطاقة أو نظام التخزين الذي يكون مضغوطًا بما يكفي ليناسب كل مكان تقريبًا ولكنه لا يزال ينتج طاقة كافية لمئات ، إن لم يكن آلاف الأميال.

هناك تطبيقان رئيسيان هنا هما مولد خلايا الهيدروجين وتخزين البطارية. كلتا التقنيتين لهما مزايا وعيوب على بعضهما البعض.

تم عرض خلايا الوقود التي تعمل بالهيدروجين وتنتج طاقة كافية لتحريك السيارات ، لكنها ليست عملية بعد. عيبهم الرئيسي هو التكلفة العالية لمولد خلايا الوقود ، الأمر الذي يتطلب إنتاج مواد نادرة وباهظة الثمن. هذا يجعل مستقبل خلايا الوقود يبدو قاتمًا عند مقارنته بتخزين البطارية. ومع ذلك ، يمكن أن تكون قطارات الهيدروجين وحالات الاستخدام المتخصصة الأخرى أكثر عملية.

بالنسبة للبطاريات ، جاءت إعادة إحياء المركبات الكهربائية القابلة لإعادة الشحن مع تحسينات في تكنولوجيا التخزين. ولكن على الرغم من التحسينات العديدة وتطوير بطارية ليثيوم أيون ، لا تزال هناك بعض المشكلات.

تبديل البطارية ، على سبيل المثال ، لا يزال غير ممكن في معظم السيارات الكهربائية ، نظرًا لحجمها. تميل بطاريات الليثيوم أيون أيضًا إلى السخونة الزائدة ، خاصة عند تلفها في حادث. وهذا يمكن أن يؤدي إلى نشوب حرائق.

ثالثًا ، بينما يتم تحويل حوالي 90٪ من الطاقة المخزنة من البطارية إلى طاقة ميكانيكية ، فإن هذه الطاقة لا تزال تتلخص في حوالي 60٪ من إجمالي طاقة الشبكة المستخدمة في إعادة شحن البطارية. لذلك ، لا يزال هناك مجال للتحسين.

شروط السيارة الكهربائية الشائعة

غالبًا ما تجد بعض المصطلحات المتعلقة بالمركبات الكهربائية يتم طرحها حول السيارات الكهربائية وقد يكون هذا مربكًا للبعض. إذن ، إليك أهمها وما تعنيه.

• HEV - مركبة كهربائية هجينة. تستخدم هذه السيارة الوقود السائل لتوليد الطاقة التي تشحن بطاريتها وتزود العجلات بالطاقة. لا يمكنك توصيله أو شحنه خارجيًا.
  
  
• PEV - مركبة كهربائية تعمل بالكهرباء. يشير هذا المصطلح إلى أي مركبة يمكنك توصيلها لإعادة الشحن. لا يهم ما إذا كان لا يزال يستخدم الوقود السائل أم لا.
  
  
• PHEV - مركبة كهربائية هجينة تعمل بالكهرباء. تجمع PHEVs بين الوقود السائل ومصادر المكونات لتوليد طاقتها. هذا يجعلها أكثر تنوعًا ويوسع نطاقها ، حيث يمكنك التبديل بسهولة إلى الوقود السائل بمجرد نفاد البطارية.
  
  
• AEV - مركبة كهربائية بالكامل. هذه هي أي مركبة تعتمد كليًا على الكهرباء لتوليد الطاقة. يتضمن ذلك المركبات الموصولة بالكهرباء وتلك التي يمكنك فقط تبديل بطارياتها.

المركبات الكهربائية الأخرى

لا يقتصر التنقل الكهربائي على السيارات وحدها. لذا ، فإن مصطلح "السيارة الكهربائية" يشير أيضًا إلى وسائل النقل الأخرى. فيما يلي السيارات الكهربائية من غير السيارات:

• الدراجات - الدراجات الإلكترونية هي تقنية ناضجة ، نظرًا لاحتياجاتها في البناء والطاقة نسبيًا. إنها تكتسب شعبية باستمرار وهي متوفرة في جميع الأنماط ، من الجبل ، والطراد ، والبضائع ، والطي ، وما إلى ذلك.
  
  
• القوارب - تتوفر القوارب والسفن الكهربائية منذ أكثر من قرن. ولكن نظرًا لعدم وجود محطات شحن في البحار ، فمن الأفضل استخدامها حول الشواطئ وللمسافات القصيرة. القوارب الكهربائية لمسافات طويلة ممكنة فقط باستخدام الألواح الشمسية.
  
  من الممكن أيضًا استخدام قوارب الترولي ، إذا كانت العبارة تحتوي على مسار ثابت ، على سبيل المثال. حتى تتمكن من الحصول على قوتها من سلك مغزول عبر النهر.
  
  
• الطائرات - شهدت الطائرات الكهربائية تطورًا مطردًا لعقود من الزمن ، حيث تم بناء واختبار الطائرات المأهولة وغير المأهولة. ومع ذلك ، فإنها تعوقها قضايا كثافة الطاقة للبطاريات ، حتى الطائرات التي تعمل بالطاقة الشمسية تتطلب بطاريات.
  
  لذلك ، لكي تصبح الطائرات التجارية الكهربائية حقيقة واقعة ، يحتاج العالم إلى بطارية خفيفة الوزن أكثر من بطارية ليثيوم أيون ، والتي يمكنها تخزين كمية مساوية أو أعلى من الطاقة لكل أبعاد معينة ، مع تكلفتها نفسها أو حتى تكون أرخص.
  
  
• الدراجات النارية - كشفت العلامات التجارية من Piaggio إلى BMW و Harley Davidson النقاب عن الدراجات البخارية والدراجات الكهربائية في الآونة الأخيرة. يتميز Harley LiveWire بمحرك بقدرة 78 كيلو وات ويصل سرعته إلى 95 ميلاً في الساعة (153 كم / ساعة). بينما يقدم Vespa Electtrica نطاقًا يبلغ 62 ميلاً (100 كم).
  
  ومع ذلك ، فإن إحدى العلامات التجارية البارزة للدراجات الإلكترونية هي Zero Motorcycles. يستخدم حزم طاقة ليثيوم أيون في نظام 102 فولت لتشغيل محركات التيار المتردد ثلاثية الطور الخالية من الفرشاة. إنها مبنية في متغيرات استخدام الشارع ، وسباق الشوارع ، وسباق موتوكروس.
  
  
• Formula E - النسخة الكهربائية لسباقات الفورمولا 1. تبدو المركبات متشابهة ، لكن محركاتها لا تصدر زئيرًا ، فهي تتذمر.
  
  
• القطارات والترام - كانت القطارات والترام الكهربائية موجودة منذ عقود عديدة. تستخدم في الغالب لوسائل النقل العام ، ولديها مصدر طاقة مخصص. يعد كل من ICE الألماني و French TGV و Transrapid maglev أمثلة رائعة على القطارات الكهربائية عالية السرعة.
  
  
• الحافلات - ستجد أيضًا حافلات كهربائية بها خطوط طاقة مخصصة في مدن عالمية معينة مثل زيورخ ، سويسرا. على الرغم من ذلك ، في السنوات الأخيرة ، تقود الصين الحافلات الكهربائية لصناعة النقل العام مع مئات الآلاف من الحافلات التي تعمل بالبطاريات تعمل في البلاد.

موديلات السيارات الكهربائية القادمة

يبدو أن معظم مصنعي السيارات قد نكروا حتمية مستقبل كهربائي بالكامل ويتخذون خطوات عملاقة. فيما يلي الشاحنات السوبر القادمة البارزة ، تليها EVs أخرى مثيرة للاهتمام.

• Tesla CyberTruck - المعجبون يهتمون بهذا. ومن المتوقع بحلول Xmas 2021 ، فهو يعد بتصميم خارجي مقاوم للرصاص ، ويتميز ببنية شديدة الصلابة من الفولاذ المقاوم للصدأ. هناك 100 متر مكعب. قدم من التخزين ، 7500 رطل من قدرة القطر ، ونطاق يصل إلى 250 ميلاً.
  
  
• هامر EV - قفزت جي إم سي أيضًا على العربة ووعدت بشاحنة هامر سوبر كهربائية بالكامل. يمكن لهذا الشخص أن يمشي قطريًا ، ويتقاضى رسومًا لمسافة 100 ميل في 10 دقائق ، ويبلغ نطاقه 350 ميلًا ، وخاصية الطراد التلقائي ، وقوة 1000 حصان ، و 0-60 ميل في الساعة في 3 ثوانٍ. نعم، لقد قرأت هذا بشكل صحيح.
  
  
• فورد F-150 - تعد فورد أيضًا بنسخة كهربائية بالكامل من شاحنتها F-150. يجب أن تأتي بمحركات مزدوجة ، وتتميز بخزانة كبيرة (صندوق أمامي) ، وتصبح أيضًا أقوى شاحنة فورد حتى الآن. يجب أن يبدأ الإنتاج والمبيعات في عام 2022.
  
  
• Aspark Owl - EV إنتاج ياباني محدود بأربعة محركات وتصميم قاتل. إنها توفر 1،984 حصانًا ، ومدى 280 ميلًا ، وسرعة قصوى تبلغ 249 ميلًا ، وسعرًا مؤلمًا يبلغ 3.2 مليون دولار.
  
  
• BMW i4 - تصميم أقل غرابة من i3 ، لكنه لا يزال فائق الأناقة. ستشحن ما يصل إلى 80٪ من بطاريتها البالغة 80 كيلو وات في الساعة في 35 دقيقة ومن المتوقع أن توفر ما يزيد عن 500 حصان.

تشمل المركبات الأخرى القادمة كاديلاك ليريك ، كاديلاك سيليستيك ، مرسيدس بنز إي كيو إيه ، جينيسيس إسينتيا ، هيونداي أيونيك 5 ، جيب رانجلر ماجنيتو ، لكزس إي في إس يو في ، مازدا إم إكس -30 ، بورش ماكان إي في ، فولفو XC40 ، بولينجر B1 ، فاراداي FF91 ، وغيرها الكثير.

الخلاصة - ما يخبئه المستقبل

بينما لا يمكن لأحد أن يقول ما يخبئه المستقبل بالتأكيد ، فإن السيارات الكهربائية موجودة لتبقى على الأرجح. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنهم دائمًا التحسن.

هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتقليل أوقات الشحن ، وتحسين الكفاءة والمدى لكل شحنة ، وتحسين السلامة ، وتطوير المزيد من محطات الشحن والمعايير ، وخفض التكلفة الإجمالية للتنقل الكهربائي.