يشهد تطوير مركبات الطاقة الجديدة زخمًا متزايدًا، وأصبحت مسألة تجديد الطاقة إحدى القضايا التي أولتها الصناعة اهتمامًا بالغًا. في حين يناقش الجميع مزايا الشحن الزائد وتبديل البطاريات، هل هناك خطة بديلة لشحن مركبات الطاقة الجديدة؟
ربما، متأثرًا بشحن الهواتف الذكية لاسلكيًا، أصبح شحن السيارات لاسلكيًا أيضًا إحدى التقنيات التي تفوق عليها المهندسون. ووفقًا لتقارير إعلامية، شهدت تقنية شحن السيارات لاسلكيًا مؤخرًا أبحاثًا رائدة. وقد زعم فريق بحث وتطوير أن لوحة الشحن اللاسلكي قادرة على نقل الطاقة إلى السيارة بقوة خرج تبلغ 100 كيلوواط، مما يزيد من شحن البطارية بنسبة 50% في غضون 20 دقيقة.
بالطبع، تقنية الشحن اللاسلكي للسيارات ليست جديدة. مع ظهور مركبات الطاقة الجديدة، انخرطت شركات عديدة في استكشاف الشحن اللاسلكي منذ فترة طويلة، بما في ذلك BBA وفولفو وشركات سيارات محلية مختلفة.
بشكل عام، لا تزال تقنية الشحن اللاسلكي للسيارات في مراحلها الأولى، وتستغل العديد من الحكومات المحلية هذه الفرصة لاستكشاف إمكانيات أكبر للنقل في المستقبل. ومع ذلك، نظرًا لعوامل مثل التكلفة والطاقة والبنية التحتية، تم تسويق تقنية الشحن اللاسلكي للسيارات على نطاق واسع. ولا تزال هناك صعوبات عديدة يتعين التغلب عليها. ولا يزال من الصعب سرد قصة الشحن اللاسلكي للسيارات الجديدة.
كما نعلم جميعًا، الشحن اللاسلكي ليس جديدًا في صناعة الهواتف المحمولة. صحيح أن الشحن اللاسلكي للسيارات ليس شائعًا كشحن الهواتف المحمولة، إلا أنه جذب بالفعل العديد من الشركات التي تتطلع إلى هذه التقنية.
بشكل عام، هناك أربع طرق رئيسية للشحن اللاسلكي: الحث الكهرومغناطيسي، والرنين المغناطيسي، وربط المجال الكهربائي، والموجات الراديوية. من بينها، تستخدم الهواتف المحمولة والمركبات الكهربائية بشكل رئيسي الحث الكهرومغناطيسي والرنين المغناطيسي.
من بينها، يعتمد الشحن اللاسلكي بالحث الكهرومغناطيسي على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي لتوليد الكهرباء. يتميز هذا النوع بكفاءة شحن عالية، لكن مسافة الشحن الفعالة قصيرة، ومتطلبات موقع الشحن صارمة. أما الشحن اللاسلكي بالرنين المغناطيسي، فيتميز بمتطلبات موقع أقل ومسافة شحن أطول، حيث يمكن أن يدعم مسافة تتراوح بين عدة سنتيمترات وعدة أمتار، لكن كفاءة الشحن أقل قليلاً من الشحن اللاسلكي بالرنين المغناطيسي.
لذلك، في المراحل الأولى لاستكشاف تقنية الشحن اللاسلكي، فضّلت شركات السيارات تقنية الشحن اللاسلكي بالحث الكهرومغناطيسي. ومن بين الشركات الممثلة في هذا المجال بي إم دبليو ودايملر وشركات سيارات أخرى. ومنذ ذلك الحين، رُوّج تدريجيًا لتقنية الشحن اللاسلكي بالرنين المغناطيسي، ممثلةً بموردين للنظام مثل كوالكوم وواي تريسيتي.
في يوليو 2014، أعلنت بي إم دبليو ودايملر (التي تُعرف الآن باسم مرسيدس-بنز) عن اتفاقية تعاون لتطوير تقنية الشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية. في عام 2018، بدأت بي إم دبليو بإنتاج نظام شحن لاسلكي وجعلته جهازًا اختياريًا لطراز الفئة الخامسة الهجين القابل للشحن. تبلغ طاقة الشحن المُقدرة 3.2 كيلوواط، وتصل كفاءة تحويل الطاقة إلى 85%، ويمكن شحنه بالكامل في 3.5 ساعة.
في عام ٢٠٢١، ستستخدم فولفو سيارة أجرة XC40 الكهربائية بالكامل لبدء تجارب الشحن اللاسلكي في السويد. وقد أنشأت فولفو خصيصًا مناطق اختبار متعددة في مدينة غوتنبرغ، السويد. لا تحتاج سيارات الشحن إلا إلى الركن على أجهزة الشحن اللاسلكي المدمجة في الطريق لبدء عملية الشحن تلقائيًا. وذكرت فولفو أن طاقة الشحن اللاسلكي تصل إلى ٤٠ كيلوواط، ويمكنها قطع مسافة ١٠٠ كيلومتر في ٣٠ دقيقة.
في مجال الشحن اللاسلكي للسيارات، لطالما كانت بلدي رائدة في هذا المجال. في عام ٢٠١٥، أنشأ معهد قوانغشي لأبحاث الطاقة الكهربائية التابع لشبكة كهرباء جنوب الصين أول مسار اختبار محلي للشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية. وفي عام ٢٠١٨، أطلقت شركة SAIC Roewe أول طراز كهربائي بالكامل مزود بشحن لاسلكي. وفي عام ٢٠٢٠، أطلقت شركة FAW Hongqi طراز Hongqi E-HS9 الذي يدعم تقنية الشحن اللاسلكي. وفي مارس ٢٠٢٣، أطلقت شركة SAIC Zhiji رسميًا أول حل شحن لاسلكي ذكي للسيارات عالي الطاقة بقدرة ١١ كيلوواط.
تُعدّ تيسلا أيضًا من روّاد مجال الشحن اللاسلكي. في يونيو 2023، أنفقت تيسلا 76 مليون دولار أمريكي للاستحواذ على شركة Wiferion، وأعادت تسميتها بشركة Tesla Engineering Germany GmbH، مُخططةً للاستفادة من الشحن اللاسلكي بتكلفة منخفضة. في السابق، كان لدى ماسك، الرئيس التنفيذي لشركة تيسلا، موقف سلبي تجاه الشحن اللاسلكي، وانتقده باعتباره "منخفض الطاقة وغير فعال". أما الآن، فهو يصفه بمستقبل واعد.
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 الجهات أجرت أبحاثًا طويلة الأمد في مجال الشحن اللاسلكي، إلا أن تقنية الشحن اللاسلكي للسيارات لا تزال بعيدة المنال. والعامل الرئيسي الذي يعيق تطويرها هو الطاقة. لنأخذ سيارة Hongqi E-HS9 كمثال. تبلغ طاقة خرجها القصوى من تقنية الشحن اللاسلكي 10 كيلوواط، وهي أعلى بقليل من طاقة الشحن البطيء البالغة 7 كيلوواط. في حين أن بعض الطرازات لا يمكنها تحقيق طاقة شحن نظامية تتجاوز 3.2 كيلوواط. بمعنى آخر، لا توجد أي راحة مع كفاءة الشحن هذه.
بالطبع، إذا تم تحسين قوة الشحن اللاسلكي، فقد يكون الأمر مختلفًا. على سبيل المثال، كما ذُكر في بداية المقال، حقق فريق بحث وتطوير طاقة خرج تبلغ 100 كيلوواط، مما يعني أنه إذا أمكن تحقيق هذه الطاقة، يُمكن نظريًا شحن السيارة بالكامل في غضون ساعة تقريبًا. على الرغم من صعوبة مقارنته بالشحن الفائق، إلا أنه لا يزال خيارًا جديدًا لتجديد الطاقة.
من منظور سيناريوهات الاستخدام، تتمثل أكبر ميزة لتقنية الشحن اللاسلكي للسيارات في تقليل الخطوات اليدوية. فمقارنةً بالشحن السلكي، يحتاج مالكو السيارات إلى إجراء سلسلة من العمليات، مثل ركن السيارة، والنزول منها، وحمل السلاح، وتوصيلها بالكهرباء والشحن، وغيرها. وعند مواجهة أكوام الشحن الخارجية، يتعين عليهم ملء معلومات مختلفة، وهي عملية مرهقة نسبيًا.
سيناريو الشحن اللاسلكي بسيط للغاية. بعد ركن السيارة، يستشعر الجهاز وجودها تلقائيًا، ثم يشحنها لاسلكيًا. بعد اكتمال شحن السيارة، تنطلق مباشرةً، دون الحاجة إلى إجراء أي عمليات إضافية. ومن منظور تجربة المستخدم، سيمنح هذا النظام المستخدمين شعورًا بالرفاهية عند استخدام السيارات الكهربائية.
لماذا يجذب الشحن اللاسلكي للسيارات هذا القدر الكبير من الاهتمام من الشركات والموردين؟ من منظور التطوير، قد يكون وصول عصر السيارات ذاتية القيادة فرصةً لتطوير كبير لتقنية الشحن اللاسلكي. لكي تصبح السيارات ذاتية القيادة بالفعل، تحتاج إلى الشحن اللاسلكي للتخلص من قيود أسلاك الشحن.
لذلك، يُبدي العديد من مُورّدي الشحن تفاؤلاً كبيراً بشأن آفاق تطوير تقنية الشحن اللاسلكي. وتتوقع شركة سيمنز الألمانية العملاقة أن يصل حجم سوق الشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية في أوروبا وأمريكا الشمالية إلى ملياري دولار أمريكي بحلول عام 2028. ولتحقيق ذلك، استثمرت سيمنز، في يونيو 2022، 25 مليون دولار أمريكي للحصول على حصة أقلية في شركة واي تريسيتي، مُورّد الشحن اللاسلكي، بهدف تعزيز البحث والتطوير في مجال أنظمة الشحن اللاسلكي.
تعتقد شركة سيمنز أن الشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية سيصبح شائعًا في المستقبل. فبالإضافة إلى تسهيل عملية الشحن، يُعد الشحن اللاسلكي أحد الشروط الأساسية لتحقيق القيادة الذاتية. وإذا أردنا حقًا إطلاق سيارات ذاتية القيادة على نطاق واسع، فإن تقنية الشحن اللاسلكي لا غنى عنها. إنها خطوة مهمة في عالم القيادة الذاتية.
بالطبع، الآفاق واعدة، لكن الواقع قاسٍ. في الوقت الحالي، تتزايد تنوع أساليب تجديد طاقة المركبات الكهربائية، وينتظر الجميع بفارغ الصبر آفاق الشحن اللاسلكي. مع ذلك، من وجهة النظر الحالية، لا تزال تقنية الشحن اللاسلكي للسيارات في مرحلة الاختبار، وتواجه العديد من المشاكل، مثل التكلفة العالية، وبطء الشحن، وعدم اتساق المعايير، وبطء التقدم التجاري.
تُعدّ مشكلة كفاءة الشحن إحدى العقبات. على سبيل المثال، ناقشنا مسألة الكفاءة في جهاز Hongqi E-HS9 المذكور سابقًا. وقد وُجّهت انتقادات لانخفاض كفاءة الشحن اللاسلكي. حاليًا، تُعتبر كفاءة الشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية أقل من الشحن السلكي بسبب فقدان الطاقة أثناء النقل اللاسلكي.
من منظور التكلفة، يجب تخفيض تكلفة الشحن اللاسلكي للسيارات بشكل أكبر. يتطلب الشحن اللاسلكي بنية تحتية عالية. عادةً ما تُوضع مكونات الشحن على الأرض، مما يتطلب تعديلات أرضية ومشاكل أخرى. ستكون تكلفة البناء أعلى حتمًا من تكلفة أعمدة الشحن العادية. بالإضافة إلى ذلك، في المرحلة المبكرة من الترويج لتقنية الشحن اللاسلكي، لا تزال السلسلة الصناعية غير ناضجة، وستكون تكلفة الأجزاء ذات الصلة مرتفعة، حتى أنها ستتجاوز سعر أعمدة الشحن المنزلية ذات التيار المتردد بنفس القدرة بعدة أضعاف.
على سبيل المثال، درست شركة تشغيل الحافلات البريطانية "فيرست باص" استخدام تقنية الشحن اللاسلكي في إطار جهودها لكهربة أسطولها. ومع ذلك، وبعد التفتيش، تبيّن أن كل مورد لألواح الشحن الأرضية عرض سعرًا قدره 70,000 جنيه إسترليني. إضافةً إلى ذلك، تُعدّ تكلفة إنشاء طرق الشحن اللاسلكي مرتفعة أيضًا. على سبيل المثال، تبلغ تكلفة إنشاء طريق شحن لاسلكي بطول 1.6 كيلومتر في السويد حوالي 12.5 مليون دولار أمريكي.
بالطبع، قد تكون قضايا السلامة أيضًا إحدى المشكلات التي تُقيّد تقنية الشحن اللاسلكي. من منظور تأثيرها على جسم الإنسان، لا تُعدّ الشحن اللاسلكي مشكلة كبيرة. تنص "اللائحة المؤقتة لإدارة الراديو لمعدات الشحن اللاسلكي (نقل الطاقة) (مسودة للتعليقات)" الصادرة عن وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات على أن نطاقي التردد 19-21 كيلوهرتز و79-90 كيلوهرتز حصريان لسيارات الشحن اللاسلكي. تُظهر الأبحاث ذات الصلة أنه فقط عندما تتجاوز طاقة الشحن 20 كيلوواط ويكون جسم الإنسان على اتصال وثيق بقاعدة الشحن، قد يكون لذلك تأثير مُعيّن على الجسم. ومع ذلك، يتطلب هذا أيضًا من جميع الأطراف مواصلة توعية المستهلكين بسلامة الشحن قبل أن يدركوا ذلك.
بغض النظر عن مدى عملية تقنية الشحن اللاسلكي للسيارات وسهولة استخدامها، لا يزال الطريق طويلاً قبل تسويقها على نطاق واسع. فبعد تطبيقها في المختبرات، يبقى طريق الشحن اللاسلكي للسيارات طويلاً وشاقاً.
بينما تستكشف جميع الأطراف بجدية تقنية الشحن اللاسلكي للسيارات، برز مفهوم "روبوتات الشحن" بهدوء. وتتمثل التحديات التي سيحلها الشحن اللاسلكي في سهولة شحن المستخدم، والتي ستُكمل مفهوم القيادة الذاتية مستقبلًا. ولكن هناك أكثر من طريق للوصول إلى روما.
لذلك، أصبحت "روبوتات الشحن" أيضًا مُكمّلًا لعملية الشحن الذكي للسيارات. ومؤخرًا، أطلقت القاعدة التجريبية لنظام الطاقة الجديد في منطقة بكين الفرعية للإنشاءات النموذجية الوطنية للتنمية الخضراء روبوتًا آليًا بالكامل لشحن الحافلات الكهربائية.
بعد دخول الحافلة الكهربائية إلى محطة الشحن، يلتقط نظام الرؤية معلومات وصولها، ويرسل نظام الإرسال الخلفي مهمة شحن للروبوت فورًا. بمساعدة نظام تحديد المسار وآلية المشي، ينطلق الروبوت تلقائيًا إلى محطة الشحن ويلتقط مسدس الشحن تلقائيًا. باستخدام تقنية تحديد المواقع البصرية، يحدد الروبوت موقع منفذ شحن السيارة الكهربائية وينفذ عمليات الشحن التلقائي.
بالطبع، بدأت شركات السيارات تُدرك مزايا "روبوتات الشحن". في معرض شنغهاي للسيارات 2023، أطلقت لوتس روبوت شحن سريع. عند الحاجة إلى شحن السيارة، يُمدّ الروبوت ذراعه الميكانيكية ويُدخل مسدس الشحن تلقائيًا في فتحة الشحن. بعد الشحن، يُمكنه أيضًا سحب المسدس تلقائيًا، مُكملًا بذلك العملية بأكملها من بدء التشغيل إلى شحن السيارة.
في المقابل، لا تقتصر مزايا روبوتات الشحن على سهولة الشحن اللاسلكي فحسب، بل يمكنها أيضًا حل مشكلة محدودية الطاقة الناتجة عن الشحن اللاسلكي. كما يمكن للمستخدمين الاستمتاع بمتعة الشحن الزائد دون الحاجة إلى مغادرة السيارة. وبالطبع، ستتضمن روبوتات الشحن أيضًا تكاليف وتحديات ذكية مثل تحديد المواقع وتجنب العوائق.
ملخص: لطالما كانت مسألة تجديد طاقة المركبات العاملة بالطاقة الجديدة موضع اهتمام بالغ من جميع الأطراف في هذا القطاع. في الوقت الحالي، يُعدّ حل الشحن الزائد واستبدال البطارية من أكثر الحلول شيوعًا. نظريًا، يكفي هذان الحلان لتلبية احتياجات المستخدمين من تجديد الطاقة إلى حد ما. وبالطبع، تتطور الأمور باستمرار. ولعلّ مع بزوغ عصر السيارات ذاتية القيادة، قد تُفسح الشحنات اللاسلكية وروبوتات الشحن آفاقًا جديدة.
وقت النشر: ١٣ أبريل ٢٠٢٤