ما هو حجم "خزان الوقود" في السيارة الكهربائية؟

الافتتاح

كثيراً ما يطرح المتحمسون للسيارات الكهربائية سؤالين منطقيين تماماً: "لماذا تتمتع معظم السيارات الكهربائية بسرعات قصوى محدودة إلكترونياً؟" و"لماذا النطاق أقل مقارنة بسيارة مماثلة ذات محرك احتراق داخلي؟".

تتطلب الإجابة على هذه التساؤلات فحص كثافة الطاقة لمختلف أنواع وقود الدفع، وبطبيعة الحال، الطاقة المماثلة المخزنة في مجموعة البطاريات ذات الجهد العالي التي تعمل عادة على تشغيل محرك (محركات) السيارة الكهربائية.

محتوى الطاقة من البنزين والديزل

لنبدأ بمحتوى الطاقة في نوعي الوقود الأكثر شيوعًا في العالم اليوم. يحتوي لتر واحد من البنزين على محتوى طاقة يبلغ 9 كيلووات في الساعة، بينما يحتوي لتر واحد من الديزل على ما يقرب من 10 كيلووات في الساعة. ولوضع هذه البيانات في نصابها الصحيح، فإن السيارة المدمجة النموذجية المزودة بخزان وقود متواضع سعة 40 لترًا، إذا كانت تعمل بالبنزين، فهذا يعني أنها تحمل 360 كيلووات في الساعة من الطاقة، وإذا كانت تعمل بالديزل، فإن ذلك يعادل 400 كيلووات في الساعة.

محتوى طاقة البطارية ذات الجهد العالي

تحمل البطارية النموذجية عالية الجهد في السيارة المدمجة في الوقت الحاضر ما بين 50 إلى 80 كيلووات في الساعة من صافي محتوى الطاقة. "الشبكة" هي الكلمة الرئيسية هنا، لأن محتوى الطاقة الإجمالي للبطارية ذات الجهد العالي غير متاح لمجموعة نقل الحركة. يوجد مخزن مؤقت علوي وسفلي ضروري في العبوة. يكون المخزن المؤقت العلوي دائمًا أقل من المخزن المؤقت السفلي لأن التفريغ العميق لحزمة بطارية عالية الجهد يمكن أن يكون كارثيًا، لذا فإن الشركات المصنعة أكثر سخاءً قليلاً مع المخزن المؤقت السفلي. بشكل عام، كلما زاد المخزن المؤقت - كلما زاد عمر البطارية. هذه مشكلة صعبة للغاية بالنسبة للمصنعين للتعامل معها لأن المخزن المؤقت الأكبر يعني توفر طاقة صافية أقل لتحريك السيارة، لذلك يضطرون إلى زيادتها بمزيد من الوحدات، مما يؤدي بدوره إلى زيادة متطلبات الوزن والمساحة في السيارة. تعد مشكلة المخزن المؤقت مهمة للغاية، ولهذا السبب يقترح المصنعون أنه عند الاستخدام اليومي، يجب أن يظل شحن البطارية بين 20-80%. بهذه الطريقة، نحن قادرون على زيادة المخازن المؤقتة العلوية والسفلية فقط عن طريق ضبط عادات الشحن لدينا.

مقارنة طرق الدفع

في الجدول التالي، نقارن بين ثلاث طرق دفع في نفس السيارة - البنزين والديزل والكهرباء ومحتويات الطاقة المكافئة بين "الوقود". استخدمنا سيارة بيجو 208 كمثال، لكن أرقامها متشابهة مع السيارات الأخرى المتوفرة بإصدارات وقود متعددة. قمنا بتحويل جميع أنواع الوقود إلى كيلوواط ساعة لتسهيل المقارنة المباشرة.

الختام

بفضل تكنولوجيا البطاريات الحالية، يحمل خزان الوقود النموذجي في السيارة ذات محرك الاحتراق طاقة أكبر بعشرة أضعاف تقريبًا من الطاقة التي تحملها البطارية التقليدية. ومن ناحية أخرى، فإن الكفاءة الفائقة تساعد السيارة الكهربائية. يمكننا أن نرى بسهولة في الجدول أعلاه أن السيارة الكهربائية تحتاج إلى طاقة أقل بثلاث مرات تقريبًا من السيارة المكافئة ذات محرك الاحتراق الداخلي لنفس المسافة المقطوعة، وهو أمر متوقع نظرًا لأن المحرك الكهربائي يمكن أن يصل إلى كفاءة تصل إلى 94% بينما تصل كفاءة المحركات الحديثة المزودة بشاحن توربيني وحقن الوقود المباشر والبنزين والديزل إلى 38-40%. إذن، ما مقدار الطاقة التي تحتاجها المركبات الكهربائية للحصول على نطاق مماثل؟ باستخدام الجدول أعلاه كمرجع، نحتاج إلى 128 كيلووات في الساعة لتتناسب مع طراز البنزين و158 كيلووات في الساعة لتحقيق نطاق متساوٍ مع طراز الديزل. والرقم الحقيقي أعلى من ذلك، لأنه إذا كان لدينا هذا النوع من البطاريات في السيارة، فإن عقوبة الوزن ستكون هائلة وسيرتفع استهلاك الكهرباء. لذا فإن الحصول على نفس المدى الذي تتمتع به مركبة ICE أمر مستحيل تقريبًا مع تقنية البطارية الحالية. ومع ذلك، تشير الأدلة المبكرة إلى أن بطاريات الحالة الصلبة قد تسد هذه الفجوة بشكل كبير. ويجب عليهم أيضًا تقديم المساعدة بشكل كبير في مشكلة أخرى ذات صلة - وهي الشحن.

يمكنك الاطلاع على مقارنة طاقة الشحن بين أنواع الوقود في الجدول أدناه.

يمكن للسيارات الكهربائية الأكثر تقدمًا اليوم أن تشحن بقدرة تصل إلى 270 كيلووات. تبلغ قوة "الشحن" المكافئة لخزان سعة 50 لترًا 13500 كيلووات للبنزين و15000 كيلووات للديزل. ذلك لأن وقت "الشحن" يبلغ حوالي دقيقتين لسيارة ICE. مرة أخرى، الفرق في سرعة "الشحن" هائل لصالح مركبة ICE.

ومن الواضح أنه يمكن التخفيف من ذلك إلى حد ما عن طريق شحن السيارة الكهربائية طوال الليل، عندما لا تستخدم السيارة - وهو أمر لا يمكنك فعله بسيارة ICE. وأيضًا، نظرًا لأن "الخزان" في المركبات الكهربائية أصغر بكثير، فإن الفرق الفعلي في أوقات الشحن ليس كبيرًا كما يوحي الفرق في معدلات الشحن. ومع ذلك، من الواضح أننا بحاجة إلى خيارات شحن أسرع، ومن الجيد أن هذه الخيارات ليست بعيدة.