شارژ باتری خودروی الکتریکی در حرکت

شارژ باتری خودروی الکتریکی در حرکت یکی از بزرگ‌ترین دغدغه‌ها و رویاهای صنعت حمل‌ونقل سبز است. رانندگان خودروهای برقی همیشه نگران خالی شدن باتری در مسیرهای طولانی هستند. به همین دلیل، محققان و شرکت‌های خودروساز در حال توسعه فناوری‌هایی از این دست هستند که امکان شارژ مداوم و بدون توقف خودرو را فراهم کنند. در این مقاله به بررسی روش‌های شارژ در حرکت، مزایا، چالش‌ها و آینده این فناوری خواهیم پرداخت.

شارژ باتری خودروی الکتریکی در حرکت چگونه است؟

منظور از شارژ در حین حرکت (Dynamic Charging)، فرایندی است که طی آن باتری خودرو بدون نیاز به توقف در ایستگاه شارژ و تنها هنگام رانندگی، انرژی مورد نیاز را دریافت می‌کند. این موضوع می‌تواند مشکل اصلی پیمایش محدود خودروهای برقی را برطرف کند.

انواع حالت های شارژ باتری خودروی الکتریکی در حرکت

۱. شارژ القایی (Wireless Dynamic Charging)

• در این روش، جاده‌ها به سیم‌پیچ‌های القایی مجهز می‌شوند.

• خودرو هنگام عبور روی این مسیرها انرژی الکتریکی را به‌صورت بی‌سیم دریافت می‌کند.

• نمونه‌های آزمایشی این فناوری در سوئد و کره جنوبی اجرا شده‌اند.

۲. خطوط برقی (Catenary System)

• مشابه سیستم قطار برقی یا اتوبوس‌های برقی.

• خودروهای سنگین مثل کامیون‌ها از طریق بازوی بالایی به کابل‌های برقی بالای جاده متصل می‌شوند.

• این فناوری بیشتر برای حمل‌ونقل عمومی و باربری سنگین مناسب است و برای خودروهای شخصی توجیه ندارد.

۳. پنل‌های خورشیدی روی خودرو

• نصب سلول‌های خورشیدی روی سقف خودرو کمک می‌کند در طول روز باتری کمی شارژ شود.

• هنوز این فناوری توان کافی برای شارژ کامل باتری در حرکت را ندارد، اما برای کاهش مصرف انرژی مفید است.

۴. شارژ از طریق چرخ یا بازیابی انرژی ترمز (Regenerative Braking)

در این حالت، موتور الکتریکی به‌جای مصرف انرژی، نقش ژنراتور را ایفا کرده و انرژی جنبشی ناشی از ترمزگیری یا شتاب منفی خودرو را به برق تبدیل می‌کند. این انرژی سپس در باتری ذخیره می‌شود و باعث افزایش برد حرکتی خودرو می‌گردد. به‌ویژه در رانندگی در مسیرهای کوهستانی یا سرپایینی، این سیستم بیشترین کارایی را دارد، چون خودرو مدت طولانی در حال کاهش سرعت است و می‌تواند مقدار قابل‌توجهی از انرژی از دست‌رفته را بازیابی کند. این فرآیند نه تنها باعث شارژ باتری در حین حرکت می‌شود، بلکه استهلاک ترمزهای مکانیکی را نیز کاهش می‌دهد و هزینه‌های نگهداری را کمتر می‌کند.

• اکثر خودروی برقی مدرن از شارژ ترمز احیایی استفاده می‌کنند.

• انرژی جنبشی هنگام ترمزگیری به برق تبدیل شده و به باتری بازگردانده می‌شود.

• اگرچه این روش جایگزین شارژ کامل نیست، اما پیمایش خودرو را به شکل محسوسی افزایش می‌دهد.

مزایای شارژ باتری خودروی الکتریکی در حرکت

• کاهش نگرانی رانندگان از استرس تمام شدن باتری در سفرهای طولانی

• کاهش نیاز به ایستگاه‌های شارژ ثابت

• افزایش عمر مفید باتری با شارژ یکنواخت و پیوسته

• کمک به توسعه خودروی برقی سنگین به خصوص اتوبوس‌ها و کامیون‌ها

خودروهای مجهز به سیستم شارژ خودکار حین حرکت در ایران کدام اند؟

امروزه برخی خودروهای برقی و هیبریدی موجود در ایران به سیستم شارژ خودکار حین حرکت مجهز هستند. این فناوری به‌گونه‌ای طراحی شده که هنگام کاهش سرعت یا ترمزگیری، انرژی جنبشی خودرو هدر نرود، بلکه دوباره به برق تبدیل شده و در باتری ذخیره شود. برای مثال، در نیسان لیف قابلیت «رانندگی با یک پدال» فعال است؛ یعنی راننده تنها با رها کردن پدال گاز می‌تواند خودرو را متوقف کند و در همین زمان باتری دوباره شارژ می‌شود. در میتسوبیشی i-MiEV هم راننده می‌تواند از بین حالت‌های مختلف (D، B، C) میزان شدت شارژ خودکار حین حرکت را انتخاب کند. همچنین خودروهای هیبریدی مانند تویوتا پریوس و SUVهایی مثل ب‌ام‌و iX3 با همین سیستم بخشی از انرژی مصرفی خود را بازیابی می‌کنند.

بیشتر خودروهای تماما برقی (EV) از این سیستم به‌صورت پیش‌فرض بهره می‌برند، اما در هیبریدها شدت و کارایی آن بسته به برند و تکنولوژی متفاوت است. در مدل‌های لوکس مانند مرسدس EQS، سیستم شارژ خودکار حین حرکت با نقشه مسیر و ترافیک نیز هماهنگ می‌شود.

چالش‌های موجود برای فناوری شارژ القایی

1. هزینه بالا: تجهیز جاده‌ها به فناوری شارژ القایی یا سیم‌های برقی بسیار گران است.

2. زیرساخت ناکافی: بسیاری از کشورها از جمله ایران هنوز شبکه شارژ ثابت را هم کامل نکرده‌اند.

3. استانداردسازی: باید یک استاندارد جهانی برای نوع شارژ و ولتاژها وجود داشته باشد.

4. بازده انرژی: انتقال برق در مسیرهای طولانی ممکن است اتلاف انرژی زیادی داشته باشد.

نمونه‌های واقعی شارژ القایی خودرو در دنیا

• کره جنوبی: در شهر گومی اتوبوس‌های برقی مجهز به شارژ القایی در حال فعالیت هستند.

• سوئد: بزرگراه برقی با ریل شارژ در سطح جاده ساخته شده است.

• آلمان: پروژه خطوط هوایی برای کامیون‌ها در چند بزرگراه در حال تست است.

آینده شارژ باتری خودروی الکتریکی در هنگام حرکت

کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند تا سال ۲۰۳۵ بسیاری از بزرگراه‌های اروپا و آسیا به فناوری شارژ پویا مجهز شوند. همچنین با پیشرفت باتری‌های حالت جامد (Solid-State Batteries)، نیاز به توقف برای شارژ به حداقل خواهد رسید. ترکیب فناوری‌های شارژ سریع، پنل‌های خورشیدی و جاده‌های هوشمند می‌تواند صنعت حمل‌ونقل را متحول کند.

جمع‌بندی

شارژ باتری خودروی الکتریکی در حرکت دیگر یک رویا نیست. هرچند هنوز در ابتدای مسیر قرار داریم، اما با توسعه زیرساخت‌ها و کاهش هزینه‌ها می‌توان امیدوار بود که رانندگان در آینده نزدیک بدون نگرانی از شارژ، سفرهای طولانی را تجربه کنند. این فناوری کلید اصلی گسترش خودروی برقی در سطح جهانی خواهد بود.

پرسش‌های متداول

۱. آیا امکان شارژ کامل خودروی برقی در حین حرکت وجود دارد؟
خیر اما فناوری‌هایی مثل شارژ القایی و خطوط برقی این امکان را فراهم کرده‌اند ولی هنوز در مرحله آزمایشی هستند.

۲. آیا نصب پنل خورشیدی روی خودرو کافی است؟
خیر، پنل‌ها تنها بخش کوچکی از انرژی مورد نیاز را تامین می‌کنند و برای شارژ کامل کافی نیستند.

۳. شارژ در حین حرکت چه تاثیری بر عمر باتری دارد؟
شارژ یکنواخت و پیوسته می‌تواند فشار کمتری بر باتری وارد کند و عمر آن را افزایش دهد.

۴. کدام کشورها پیشگام این فناوری هستند؟
کره جنوبی، سوئد، آلمان و آمریکا جزو اولین کشورهایی هستند که پروژه‌های شارژ در حرکت را آغاز کرده‌اند.

۵. هزینه اجرای فناوری شارژ القایی چقدر است؟
به دلیل نیاز به تجهیزات پیشرفته در جاده‌ها، هزینه بسیار بالا است و فقط در پروژه‌های آزمایشی یا مسیرهای پرتردد اقتصادی می‌شود.

۶. چه زمانی این فناوری به ایران خواهد رسید؟
با توجه به رشد خودروی برقی در ایران، پیش‌بینی می‌شود ابتدا پروژه‌های کوچک در مسیرهای بین‌شهری و حمل‌ونقل عمومی تست شوند.