التقدم في استقلالية المركبات الكهربائية

تقدم ملحوظ من عام 2010 إلى عام 2020

منذ ظهور السيارات الكهربائية في السوق ، اجتذب عمر البطارية دائمًا الانتباه والجدل. كيف تعامل المصنعون مع هذه المشكلة وما هو التقدم الذي تم إحرازه خلال العقد الماضي؟

استقلالية السيارة الكهربائية: هل هي مكابح في السوق الشامل؟

في عام 2019 ، اعتبر 63٪ من المشاركين في مقياس Argus Energy أن النطاق هو أهم عقبة أمام الانتقال إلى السيارات الكهربائية. يتردد سائقي السيارات حقًا في التفكير في الاضطرار إلى إعادة شحن سياراتهم عدة مرات للسفر لمسافات طويلة. هل يمكن أن يؤدي تطوير البنية التحتية للشحن المتاحة للجمهور إلى الحد من هذا القلق؟ تستعيد المحطات السريعة ، التي تتواجد بشكل متزايد في مواقع الترفيه على الطرق السريعة ، طاقتها الكاملة لمعظم الطرز في أقل من 45 دقيقة. لن تفشل مراوح المحرك الحراري في تذكر أن هذه المدة تظل أطول بكثير من مدة البنزين الكامل.

حتى لو كان التعجيل بنشر محطات الشحن يمكن أن يطمئن بعض سائقي السيارات ، تظل التوقعات مركزة على الاستقلالية نفسها.

هل تحتاج إلى مساعدة للبدء؟

زيادة متوسط ​​الحكم الذاتي

وفقًا لتقرير التوقعات العالمية للمركبات الكهربائية لعام 2021 الذي أعدته وكالة الطاقة الدولية ، استمر استقلالية المركبات الكهربائية في التحسن منذ طرحها في السوق. وهكذا ، انتقلنا من متوسط ​​الحكم الذاتي المعلن البالغ 211 كيلومترًا في عام 2015 إلى 338 كيلومترًا في عام 2020. فيما يلي تفاصيل السنوات الست الماضية:

• 2015: 211 كم
• 2016: 233 كيلومترًا
• 2017: 267 كيلومترًا
• 2018: 304 كيلومترًا
• 2019: 336 كيلومترًا
• 2020: 338 كيلومترًا

إذا كان التقدم الملحوظ خلال السنوات الخمس الأولى مشجعًا ، فقد يتفاجأ المرء من الركود بين عامي 2019 و 2020. في الواقع ، هذا النمو الأكثر تواضعًا مدفوع بدخول المزيد من النماذج المدمجة إلى السوق. تم تصميمها للاستخدام الحضري ، ولديها بطاريات أصغر وبالتالي فهي أقل متانة.

استقلالية العلامات التجارية الرائدة في هذه العملية

وبالتالي ، يمكن لسائقي السيارات الذين يبحثون عن مزيد من الاستقلالية أن يطمئنوا إلى أن الشركات المصنعة تواصل تحسين المركبات التي يمكنها السفر لمسافات طويلة ، مثل سيارات السيدان أو سيارات الدفع الرباعي. لفهم ذلك ، قم ببساطة بتحليل سعة البطارية لمركبة معينة من خلال النظر في تطور النموذج حسب النموذج. شهد طراز Tesla Model S ، المعروض للبيع منذ عام 2012 ، زيادة في استقلاليته بشكل مستمر:

• 2012: 426 كيلومترا
• 2015: 424 كيلومترًا
• 2016: 507 كيلومترًا
• 2018: 539 كيلومترًا
• 2020: 647 كيلومترًا
• 2021: 663 كيلومترًا

تم الحصول على هذه الزيادة المنتظمة من خلال طرق مختلفة. على وجه الخصوص ، ابتكر Palo Alto بطاريات أكبر وأكبر مع تحسين برنامج التحكم في الموديل S. يتم تحديثه باستمرار لجعل السيارة أكثر كفاءة وتحسين سعة البطارية.

أهداف طموحة قصيرة المدى

لزيادة تحسين استقلالية المركبات الكهربائية ، يتم استكشاف العديد من السبل اليوم. يحاول الباحثون جعل البطاريات أكثر كفاءة حيث يسعى المصنعون إلى "التفكير بالكهرباء" من تصميم هيكل السيارة.

منصات Stellantis الجديدة للتحويل الكهربائي

تريد مجموعة Stellantis ، وهي لاعب رئيسي في سوق السيارات ، تطوير مجموعتها من السيارات الكهربائية. اعتبارًا من عام 2023 ، ستقدم 14 علامة تجارية للمجموعة (بما في ذلك Citroën و Opel و Fiat و Dodge و Jeep) مركبات مبنية على هياكل مصممة كمنصات كهربائية بحتة. يعد هذا تطورًا حقيقيًا في وقت تستخدم فيه معظم المركبات الكهربائية هيكل النماذج الحرارية المكافئة.

على وجه الخصوص ، تلتزم Stellantis بالاستجابة لإنذارات الأعطال ، والتي تظل مهمة لسائقي المركبات الكهربائية. لذلك ، قدم المطورون أربع منصات مخصصة لهذا المحرك بالذات:

• صغيرة: سيتم تخصيصها للمركبات الحضرية ومتعددة الأغراض مثل بيجو e-208 أو فيات 500. تعد هذه المنصة بمدى يصل إلى 500 كيلومتر.
• متوسط: سيتم تثبيت هذه المنصة على سيارات السيدان الأطول. ستوفر البطاريات المقابلة نطاقًا يتراوح من 700 إلى 800 كيلومتر.
• كبير: سيتم تصميم هذه المنصة لسيارات الدفع الرباعي بمدى معلن يبلغ 500 كيلومتر.
• الإطار: المنصة الرابعة ستكون محجوزة بالكامل للمركبات التجارية.

الغرض من هذا التوحيد هو التعويض الجزئي عن تكاليف الكهرباء. بالإضافة إلى توسيع النطاق ، تأمل Stellantis أيضًا في تقديم طرازات EV أكثر بأسعار معقولة. هذا النهج ملحوظ لسائقي السيارات: في فرنسا ، لا يزال ارتفاع تكلفة شراء السيارات الكهربائية يقابله جزئيًا علاوة التحويل ، ولكن من المرجح أن تنخفض في المستقبل.

800 كيلومتر من الحكم الذاتي في عام 2025؟

سامسونج وبطارية الحالة الصلبة

وفقًا للمصنعين ، قريبًا جدًا سيكون استقلالية البطارية المشحونة مساوية لخزان ممتلئ! كشف باحثون يعملون مع علامة Samsung التجارية عن مفهوم جديد للبطارية الصلبة بالكهرباء في مارس 2020. حاليًا ، تعمل بطاريات الليثيوم أيون ، المجهزة بمعظم المركبات الكهربائية ، باستخدام الإلكتروليتات السائلة أو في شكل هلام ؛ التحول إلى بطاريات إلكتروليت صلبة يعني كثافة طاقة أعلى وإعادة شحن أسرع.

مع ضعف حجم البطاريات التقليدية ، سيمكن ابتكار سامسونج هذا المركبات الكهربائية من السفر لمسافة تصل إلى 800 كيلومتر. العمر الافتراضي هو حجة أخرى لصالح هذه البطارية حيث يمكن إعادة شحنها أكثر من 1000 مرة. يبقى أن نجتاز دورة الإنتاج ... إذا كان النموذج الأولي لشركة Samsung واعدًا ، فلا شيء يقول حتى الآن أن الشركات المصنعة ستلجأ إليه!

ابتكار SK وشحن سريع للغاية

شركة أخرى كورية جنوبية تسعى جاهدة للحصول على 800 كيلومتر من الحكم الذاتي هي SK Innovation. أعلنت المجموعة أنها تعمل على بطارية جديدة أكثر استقلالية وعالية الكثافة تعتمد على النيكل ، مع تقليل وقت الشحن في الجهاز السريع إلى 20 دقيقة! تريد SK Innovation ، وهي مورد بالفعل للشركة المصنعة Kia ، أن تتطور بشكل أكبر وتقوم ببناء العديد من المصانع في جورجيا. الهدف النهائي هو تزويد Ford و Volkswagen بمركبات كهربائية أمريكية الصنع.

على مسافة 2000 كيلومتر؟

ما كان يمكن أن يمر قبل بضع سنوات من الخيال العلمي يمكن أن يصبح حقيقة ملموسة بسرعة. قامت مجموعة من العلماء الألمان والهولنديين الذين يعملون لصالح فراونهوفر و SoLayTec ، على التوالي ، بتطوير عملية حاصلة على براءة اختراع تسمى ترسيب طبقة الذرات المكانية.

(SALD). لا توجد تغييرات في الكيمياء هنا ، كما هو الحال مع الكوريين الجنوبيين Samsung و SK Innovation. التقدم المحرز يتعلق بتكنولوجيا البطاريات. كان لدى الباحثين فكرة تطبيق المادة الفعالة للأقطاب الكهربائية على شكل طبقة بسمك عدة نانومترات. نظرًا لأن تجميع أيونات الليثيوم يحدث فقط على السطح ، فلا داعي لوجود أقطاب كهربائية أكثر سمكًا.

لذلك ، من أجل الحجم أو الوزن المتساوي ، تعمل عملية SALD على تحسين ثلاثة عناصر رئيسية:

• منطقة القطب الفعال
• قدرتهم على تخزين الكهرباء
• سرعة الشحن

وبالتالي ، يمكن أن يصل مدى المركبات المجهزة ببطارية SALD إلى ثلاثة أضعاف أقوى الموديلات الموجودة حاليًا في السوق. يمكن زيادة سرعة إعادة التحميل خمس مرات! يقول فرانك فيرهاج ، الرئيس التنفيذي لشركة SALD ، التي تأسست لتسويق هذا الابتكار ، إن نطاقًا يصل إلى 1000 كيلومتر لسيارات المدينة وما يصل إلى 2000 كيلومتر لسيارات السيدان. يحجم القائد عن وضع سجل نظري في الحكم الذاتي ، لكنه يأمل في طمأنة السائقين. وقال إنه حتى سائقي السيارات الرياضيين لا يزال بإمكانهم الحصول على 20 أو 30٪ من القوة بعد السفر 1000 كيلومتر.

هناك خبر سار آخر وهو أن عملية SALD متوافقة مع الكيمياء المختلفة للخلايا الموجودة:

• NCA (نيكل ، كوبالت ، ألومنيوم)
• NMC (النيكل والمنغنيز والكوبالت)
• بطاريات إلكتروليت صلبة

يمكننا المراهنة على أن هذه التكنولوجيا تتجاوز مرحلة النموذج الأولي ، بينما تقول SALD بالفعل إنها قيد المناقشة مع بعض مصنعي السيارات.