يجري تطوير مركبات الطاقة الجديدة على قدم وساق، كما أصبحت مسألة تجديد الطاقة إحدى القضايا التي أولتها الصناعة الاهتمام الكامل. بينما يناقش الجميع مزايا الشحن الزائد وتبديل البطاريات، هل هناك "خطة ج" لشحن مركبات الطاقة الجديدة؟
ولعل الشحن اللاسلكي للسيارات، ربما متأثرًا بالشحن اللاسلكي للهواتف الذكية، أصبح أيضًا إحدى التقنيات التي تغلب عليها المهندسون. وفقا لتقارير وسائل الإعلام، منذ وقت ليس ببعيد، تلقت تكنولوجيا الشحن اللاسلكي للسيارة اختراقا في الأبحاث. ادعى فريق البحث والتطوير أن لوحة الشحن اللاسلكية يمكنها نقل الطاقة إلى السيارة بقوة خرج تبلغ 100 كيلوواط، مما يمكن أن يزيد من حالة شحن البطارية بنسبة 50% خلال 20 دقيقة.
وبطبيعة الحال، فإن تقنية الشحن اللاسلكي للسيارة ليست تقنية جديدة. مع ظهور مركبات الطاقة الجديدة، قامت قوى مختلفة باستكشاف الشحن اللاسلكي لفترة طويلة، بما في ذلك BBA وVolvo والعديد من شركات السيارات المحلية.
بشكل عام، لا تزال تقنية الشحن اللاسلكي للسيارات في مراحلها الأولى، كما تغتنم العديد من الحكومات المحلية هذه الفرصة لاستكشاف إمكانيات أكبر لوسائل النقل المستقبلية. ومع ذلك، نظرًا لعوامل مثل التكلفة والطاقة والبنية التحتية، تم تسويق تقنية الشحن اللاسلكي للسيارات على نطاق واسع. هناك العديد من الصعوبات التي لا يزال يتعين التغلب عليها. ليس من السهل سرد القصة الجديدة حول الشحن اللاسلكي في السيارات بعد.
كما نعلم جميعًا، فإن الشحن اللاسلكي ليس بالأمر الجديد في صناعة الهواتف المحمولة. لا يحظى الشحن اللاسلكي للسيارات بشعبية كبيرة مثل شحن الهواتف المحمولة، لكنه اجتذب بالفعل العديد من الشركات لتطمع في هذه التكنولوجيا.
بشكل عام، هناك أربع طرق رئيسية للشحن اللاسلكي: الحث الكهرومغناطيسي، ورنين المجال المغناطيسي، اقتران المجال الكهربائي، وموجات الراديو. من بينها، تستخدم الهواتف المحمولة والمركبات الكهربائية بشكل رئيسي الحث الكهرومغناطيسي ورنين المجال المغناطيسي.
من بينها، يستخدم الشحن اللاسلكي الحث الكهرومغناطيسي مبدأ الحث الكهرومغناطيسي للكهرومغناطيسية والمغناطيسية لتوليد الكهرباء. تتميز بكفاءة شحن عالية، ولكن مسافة الشحن الفعالة قصيرة ومتطلبات موقع الشحن صارمة أيضًا. نسبيًا، يتمتع الشحن اللاسلكي بالرنين المغناطيسي بمتطلبات موقع أقل ومسافة شحن أطول، والتي يمكن أن تدعم عدة سنتيمترات إلى عدة أمتار، لكن كفاءة الشحن أقل قليلاً من السابق.
ولذلك، في المراحل الأولى من استكشاف تكنولوجيا الشحن اللاسلكي، فضلت شركات السيارات تكنولوجيا الشحن اللاسلكي بالحث الكهرومغناطيسي. وتشمل الشركات التمثيلية BMW وDaimler وشركات السيارات الأخرى. منذ ذلك الحين، تم الترويج تدريجيًا لتقنية الشحن اللاسلكي بالرنين المغناطيسي، ممثلة بموردي الأنظمة مثل Qualcomm وWiTricity.
في وقت مبكر من يوليو 2014، أعلنت BMW ودايملر (الآن مرسيدس بنز) عن اتفاقية تعاون لتطوير تكنولوجيا الشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية بشكل مشترك. في عام 2018، بدأت BMW في إنتاج نظام شحن لاسلكي وجعلته جهازًا اختياريًا للطراز الهجين من الفئة الخامسة. تبلغ قوة الشحن المقدرة 3.2 كيلو واط، وتصل كفاءة تحويل الطاقة إلى 85%، ويمكن شحنها بالكامل خلال 3.5 ساعة.
وفي عام 2021، ستستخدم فولفو سيارة الأجرة الكهربائية النقية XC40 لبدء تجارب الشحن اللاسلكي في السويد. قامت فولفو بإنشاء مناطق اختبار متعددة خصيصًا في مدينة جوتنبرج بالسويد. تحتاج مركبات الشحن فقط إلى الوقوف على أجهزة الشحن اللاسلكي المدمجة في الطريق لبدء وظيفة الشحن تلقائيًا. وقالت فولفو إن قوة الشحن اللاسلكي الخاصة بها يمكن أن تصل إلى 40 كيلووات، ويمكنها السفر لمسافة 100 كيلومتر في 30 دقيقة.
وفي مجال الشحن اللاسلكي للسيارات، كانت بلدي دائمًا في طليعة هذه الصناعة. في عام 2015، قام معهد قوانغشي لأبحاث الطاقة الكهربائية التابع لشبكة الطاقة الجنوبية الصينية ببناء أول مسار اختبار للشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية المحلية. وفي عام 2018، أطلقت شركة SAIC Roewe أول طراز كهربائي خالص مزود بشحن لاسلكي. أطلقت FAW Hongqi جهاز Hongqi E-HS9 الذي يدعم تقنية الشحن اللاسلكي في عام 2020. وفي مارس 2023، أطلقت SAIC Zhiji رسميًا أول حل شحن لاسلكي ذكي للسيارة عالي الطاقة بقدرة 11 كيلو وات.
وتعد تسلا أيضًا أحد المستكشفين في مجال الشحن اللاسلكي. في يونيو 2023، أنفقت تسلا 76 مليون دولار أمريكي للاستحواذ على Wiferion وأعادت تسميتها إلى Tesla Engineering Germany GmbH، وتخطط للاستفادة من الشحن اللاسلكي بتكلفة منخفضة. في السابق، كان للرئيس التنفيذي لشركة Tesla Musk موقف سلبي تجاه الشحن اللاسلكي وانتقد الشحن اللاسلكي باعتباره "منخفض الطاقة وغير فعال". والآن يسميه مستقبلاً واعداً.
وبطبيعة الحال، تعمل العديد من شركات السيارات مثل تويوتا وهوندا ونيسان وجنرال موتورز أيضًا على تطوير تقنية الشحن اللاسلكي.
على الرغم من أن العديد من الأطراف أجرت استكشافات طويلة المدى في مجال الشحن اللاسلكي، إلا أن تقنية الشحن اللاسلكي للسيارات لا تزال بعيدة عن أن تصبح حقيقة. والعامل الرئيسي الذي يقيد تطورها هو القوة. خذ Hongqi E-HS9 كمثال. تتمتع تقنية الشحن اللاسلكي المجهزة بقدرة إخراج قصوى تبلغ 10 كيلو واط، وهي أعلى قليلاً فقط من قوة 7 كيلو واط الخاصة بكومة الشحن البطيء. يمكن لبعض الطرز تحقيق طاقة شحن للنظام تبلغ 3.2 كيلو واط فقط. بمعنى آخر، لا توجد راحة على الإطلاق مع كفاءة الشحن هذه.
وبطبيعة الحال، إذا تم تحسين قوة الشحن اللاسلكي، فقد تكون هناك قصة أخرى. على سبيل المثال، كما هو مذكور في بداية المقال، حقق فريق البحث والتطوير طاقة إنتاجية تبلغ 100 كيلوواط، مما يعني أنه إذا كان من الممكن تحقيق مثل هذه الطاقة الناتجة، فمن الممكن نظريًا شحن السيارة بالكامل في حوالي ساعة. على الرغم من أنه لا يزال من الصعب مقارنته بالشحن الفائق، إلا أنه لا يزال خيارًا جديدًا لتجديد الطاقة.
من منظور سيناريوهات الاستخدام، فإن أكبر ميزة لتقنية الشحن اللاسلكي للسيارات هي تقليل الخطوات اليدوية. بالمقارنة مع الشحن السلكي، يحتاج أصحاب السيارات إلى تنفيذ سلسلة من العمليات مثل ركن السيارة، والنزول من السيارة، والتقاط البندقية، والتوصيل والشحن، وما إلى ذلك. وعند مواجهة أكوام الشحن من طرف ثالث، يتعين عليهم ملء معلومات مختلفة ، وهي عملية مرهقة نسبيا.
سيناريو الشحن اللاسلكي بسيط للغاية. بعد أن يقوم السائق بإيقاف السيارة، يستشعر الجهاز ذلك تلقائيًا ثم يقوم بشحنها لاسلكيًا. بعد شحن السيارة بالكامل، تنطلق السيارة مباشرة ولا يحتاج المالك إلى إجراء أي عمليات أخرى. ومن منظور تجربة المستخدم، فإنه سيمنح الناس أيضًا شعورًا بالفخامة عند استخدام السيارات الكهربائية.
لماذا يجذب الشحن اللاسلكي للسيارة الكثير من الاهتمام من الشركات والموردين؟ من منظور التنمية، قد يكون وصول عصر القيادة الذاتية أيضًا وقتًا لتطور كبير في تكنولوجيا الشحن اللاسلكي. لكي تصبح السيارات بدون سائق حقًا، فإنها تحتاج إلى الشحن اللاسلكي للتخلص من أغلال كابلات الشحن.
ولذلك، فإن العديد من موردي الشحن متفائلون للغاية بشأن آفاق تطوير تكنولوجيا الشحن اللاسلكي. تتوقع شركة سيمنز الألمانية العملاقة أن يصل سوق الشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية في أوروبا وأمريكا الشمالية إلى 2 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2028. ولتحقيق هذه الغاية، في وقت مبكر من يونيو 2022، استثمرت شركة سيمنز 25 مليون دولار أمريكي للحصول على حصة أقلية في مزود الشحن اللاسلكي WiTricity لتعزيز البحث التكنولوجي وتطوير أنظمة الشحن اللاسلكي.
وتعتقد شركة سيمنز أن الشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية سيصبح سائداً في المستقبل. بالإضافة إلى جعل الشحن أكثر ملاءمة، يعد الشحن اللاسلكي أيضًا أحد الشروط الضرورية لتحقيق القيادة الذاتية. إذا أردنا حقًا إطلاق السيارات ذاتية القيادة على نطاق واسع، فلا غنى عن تقنية الشحن اللاسلكي. وهذه خطوة مهمة في عالم القيادة الذاتية.
وبطبيعة الحال، الآفاق كبيرة، ولكن الواقع قبيح. في الوقت الحاضر، أصبحت طرق تجديد الطاقة في السيارات الكهربائية أكثر تنوعًا، ومن المتوقع بشدة أن يكون هناك إمكانية للشحن اللاسلكي. ومع ذلك، من وجهة النظر الحالية، لا تزال تقنية الشحن اللاسلكي للسيارات في مرحلة الاختبار وتواجه العديد من المشكلات، مثل التكلفة العالية، والشحن البطيء، والمعايير غير المتسقة، وبطء التقدم التجاري.
مشكلة كفاءة الشحن هي إحدى العقبات. على سبيل المثال، ناقشنا مسألة الكفاءة في جهاز Hongqi E-HS9 المذكور أعلاه. تم انتقاد الكفاءة المنخفضة للشحن اللاسلكي. حاليًا، كفاءة الشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية أقل من الشحن السلكي بسبب فقدان الطاقة أثناء النقل اللاسلكي.
من منظور التكلفة، يجب تقليل الشحن اللاسلكي للسيارة بشكل أكبر. يتطلب الشحن اللاسلكي متطلبات عالية للبنية التحتية. يتم وضع مكونات الشحن بشكل عام على الأرض، الأمر الذي سيتضمن تعديل الأرض ومشكلات أخرى. ستكون تكلفة البناء حتماً أعلى من تكلفة أكوام الشحن العادية. بالإضافة إلى ذلك، في المرحلة المبكرة من الترويج لتكنولوجيا الشحن اللاسلكي، كانت السلسلة الصناعية غير ناضجة، وستكون تكلفة الأجزاء ذات الصلة مرتفعة، حتى عدة أضعاف سعر أكوام شحن التيار المتردد المنزلية بنفس الطاقة.
على سبيل المثال، فكرت شركة تشغيل الحافلات البريطانية FirstBus في استخدام تكنولوجيا الشحن اللاسلكي في عملية الترويج لكهربة أسطولها. لكن بعد الفحص تبين أن كل مورد للوحات الشحن الأرضي عرض 70 ألف جنيه. وبالإضافة إلى ذلك، فإن تكلفة إنشاء طرق الشحن اللاسلكي مرتفعة أيضًا. على سبيل المثال، تبلغ تكلفة بناء طريق للشحن اللاسلكي بطول 1.6 كيلومتر في السويد حوالي 12.5 مليون دولار أمريكي.
بالطبع، قد تكون مشكلات السلامة أيضًا إحدى المشكلات التي تقيد تقنية الشحن اللاسلكي. من منظور تأثيره على جسم الإنسان، فإن الشحن اللاسلكي لا يمثل مشكلة كبيرة. تنص "اللوائح المؤقتة بشأن إدارة الراديو لمعدات الشحن اللاسلكي (نقل الطاقة) (مسودة للتعليقات)" التي نشرتها وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات على أن الطيف 19-21 كيلو هرتز و79-90 كيلو هرتز يقتصر على سيارات الشحن اللاسلكي. تظهر الأبحاث ذات الصلة أنه فقط عندما تتجاوز طاقة الشحن 20 كيلو واط ويكون جسم الإنسان على اتصال وثيق بقاعدة الشحن، فقد يكون لذلك تأثير معين على الجسم. ومع ذلك، يتطلب هذا أيضًا من جميع الأطراف الاستمرار في الترويج للسلامة قبل أن يتمكن المستهلكون من التعرف عليها.
بغض النظر عن مدى عملية تقنية الشحن اللاسلكي للسيارة ومدى ملاءمة سيناريوهات الاستخدام، لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن يتم تسويقها على نطاق واسع. بالخروج من المختبر وتنفيذه على أرض الواقع، فإن الطريق إلى الشحن اللاسلكي للسيارات طويل وشاق.
وبينما تستكشف جميع الأطراف بقوة تكنولوجيا الشحن اللاسلكي للسيارات، فقد ظهر أيضًا مفهوم "روبوتات الشحن" بهدوء. وتمثل نقاط الضعف التي يتعين حلها عن طريق الشحن اللاسلكي مسألة سهولة الشحن للمستخدم، والتي ستكمل مفهوم القيادة بدون سائق في المستقبل. ولكن هناك أكثر من طريق إلى روما.
ولذلك، بدأت "روبوتات الشحن" أيضًا في أن تصبح مكملاً لعملية الشحن الذكي للسيارات. منذ وقت ليس ببعيد، أطلقت القاعدة التجريبية الجديدة لنظام الطاقة في منطقة بكين الفرعية المركزية للبناء الوطني للتنمية الخضراء، روبوتًا أوتوماتيكيًا بالكامل لشحن الحافلات يمكنه شحن الحافلات الكهربائية.
بعد دخول الحافلة الكهربائية إلى محطة الشحن، يلتقط نظام الرؤية معلومات وصول السيارة، ويقوم نظام إرسال الخلفية على الفور بإصدار مهمة شحن للروبوت. بمساعدة نظام تحديد المسار وآلية المشي، يتحرك الروبوت تلقائيًا إلى محطة الشحن ويمسك بمسدس الشحن تلقائيًا. باستخدام تقنية تحديد المواقع المرئية لتحديد موقع منفذ شحن السيارة الكهربائية وإجراء عمليات الشحن التلقائي.
وبطبيعة الحال، بدأت شركات السيارات أيضًا في رؤية مزايا "روبوتات الشحن". في معرض شنغهاي للسيارات 2023، أصدرت لوتس روبوت شحن فلاش. عندما تحتاج السيارة إلى الشحن، يمكن للروبوت تمديد ذراعه الميكانيكية وإدخال مسدس الشحن تلقائيًا في فتحة شحن السيارة. وبعد الشحن، يمكنه أيضًا سحب البندقية من تلقاء نفسه، مما يكمل العملية بأكملها من البدء إلى شحن السيارة.
في المقابل، لا تتمتع روبوتات الشحن بسهولة الشحن اللاسلكي فحسب، بل يمكنها أيضًا حل مشكلة تقييد الطاقة للشحن اللاسلكي. ويمكن للمستخدمين أيضًا الاستمتاع بمتعة الشحن الزائد دون الخروج من السيارة. وبطبيعة الحال، ستشمل روبوتات الشحن أيضًا مسائل تتعلق بالتكلفة والذكاء مثل تحديد المواقع وتجنب العوائق.
ملخص: لقد كانت مسألة تجديد الطاقة لمركبات الطاقة الجديدة دائمًا قضية توليها جميع الأطراف في الصناعة أهمية كبيرة. في الوقت الحاضر، يعد حل الشحن الزائد وحل استبدال البطارية من أكثر الحلول شيوعًا. من الناحية النظرية، يعد هذان الحلان كافيين لتلبية احتياجات تجديد الطاقة للمستخدمين إلى حد ما. وبطبيعة الحال، الأمور تسير دائما إلى الأمام. ربما مع ظهور عصر السيارات ذاتية القيادة، قد تفتح روبوتات الشحن والشحن اللاسلكي فرصًا جديدة.
وقت النشر: 13 أبريل 2024