تويوتا تطوّر مركبة خفيفة فئة L6e بسقف شمسي مدمج (VIPV)

مقدمة

تقود Toyota Manufacturing UK  اتحادًا صناعيًا لدراسة جدوى مركبة كهربائية خفيفة بمقعدين مخصّصة لـ«الميل الأخير last-mile»، مع سقف كهروضوئي مدمج بالمركبة Vehicle-Integrated Photovoltaics (VIPV)  يهدف لزيادة مدى القيادة بنحو 20%، واتصالية رقمية، واعتماد مواد خفيفة مُعاد تدويرها. يحصل المشروع على تمويل قدره 15  مليون جنيه إسترليني ضمن برنامج مركز الدفع المتقدّم في المملكة المتحدة (APC) لتقنيات الانبعاثات الصفرية.

السياق الصناعي: لماذا يهم هذا المشروع؟

• التنقّل الميكروي (Micro-mobility) بات محورًا استراتيجيًا للمدن الذكية والتحوّل نحو الكربون الصفري، خاصة في تطبيقات الميل الأخير وخدمات التوصيل.
• دمج الطاقة الشمسية الكهروضوئية (Photovoltaics, PV) مباشرة في المركبة (VIPV) يحوّل السطح الخارجي من كتلة خاملة إلى مولّد طاقة فعّال، بما يقلّل أعباء البنية التحتية للشحن ويزيد التوافرية التشغيلية.

مكوّنات الحل وتوزيع الأدوار بين الشركاء

• نموذج المركبة فئة L6e مركبة رباعية العجلات  Quadricycle، سرعة قصوى 45  كم/س) مستوحاة من مفهوم Toyota FT-Me  المُعلن سابقًا.
• سقف VIPV تصميم وتطوير واعتماد هندسي بواسطة الشريك الفنلندي Savcor، بهدف إطالة المدى بنحو 20% بما يكفي لتغطية متوسط الاستخدام اليومي دون شحن في سيناريوهات محدّدة.
• توحيد المكوّنات: الشريك البريطاني ELM Mobility— الذي يمتلك مركبة فئة L7eCU  بحجم حمولة يقارب 4 م²—سيدرس تعظيم المكوّنات المشتركة لخفض التكاليف المزدوجة وخلق وفورات الحجم.
• الاتصالية والمواد: تضمين مكوّنات اتصال رقمي وتبنّي مواد خفيفة الوزن مُستدامة ومعاد تدويرها لتحسين الأثر البيئي ودورة الحياة.

موقع التنفيذ والدعم العلمي:  يقود المشروع فريق تويوتا في ديربي – إنجلترا، مع دعم بحثي من جامعة ديربي سلوك المستخدمين وقابلية تطبيق الطاقة الشمسية.

الآثار المتوقّعة على سلسلة القيمة

1. التصميم الكهربائي والحراري:
   • يقتضي VIPV حلولًا لدمج المصفوفات الشمسية في السقف (و/أو الأسطح الخارجية) مع إلكترونيات قدرة فعّالة (MPPT)، ومعالجة قضايا الظل الجزئي والحرارة وتحسين معاملات التحويل عبر نطاق إضاءات حضرية متغيّرة.
2. إدارة الطاقة والبطارية:
   • يتطلّب الأمر تكاملًا محكمًا مع منظومة إدارة البطارية (BMS) وسيناريوهات تشغيل هجينة (شحن شمسي بطيء + شحن شبكي متقطّع)، وخوارزميات تقدير حالة الشحن/الصحة تراعي الطاقة المجمعة من السقف.
3. التصنيع والمواد:
   • الاعتماد على مواد مركّبة خفيفة ومعاد تدويرها يستلزم سلاسل توريد مُعتمدة ومقاييس إدارة دورة الحياة Life Cycle Assessment (LCA) لتوثيق المكاسب البيئية الفعلية.
4. البرمجيات والاتصالية:
   • تُتيح الاتصالية الرقمية منظومة متكاملة لإدارة الأسطول تشمل اتصالات المركبات عن بُعد (Telematics)، والتشخيص عن بُعد، والتحديثات البرمجية عبر الهواء (Over-the-Air, OTA)، وإدارة الشحن الذكية؛ ما يرفع التوافرية، ويُمكّن الصيانة التنبؤية، ويُحسّن استهلاك الطاقة، ويدعم نماذج الأعمال القائمة على الاشتراك والمشاركة.

أين يبرز التفوّق التنافسي؟

• مدى وظيفي أكبر دون زيادة البطارية: رفع المدى اليومي بنسبة 20% عبر VIPV قد يكون أعلى جدوى وزناً وتكلفةً من زيادة سعة البطارية، خاصةً في المدن ذات السطوع الجيّد وتوقف المركبات في العراء.
• تقليل بصمة الشحن: كل كيلومتر «شمسي» مستخرج يخفّف الضغط على البنية التحتية ويقلّل انبعاثات الكربون المنسوبة للكهرباء في الشبكات كثيفة الوقود الأحفوري.
• التقييس وتوحيد المكوّنات: العمل المشترك مع مصنّعين آخرين لتوحيد القطع في فئات L5/L6/L7  يُسرّع الوصول للسوق.

التحدّيات التقنية والتنظيمية

• أحمال حقيقية وظروف مدينة: تحقق +20% مدى يعتمد على الملف التشغيلي (مسارات قصيرة/توقفات طويلة تحت الشمس)، وزاوية السقف، والتظليل الحضري، واتّساخ السطح وحرارته.
• المتانة والاعتمادية: مطلوب اعتماد طويل الأجل لطبقات التغليف البصري ومقاومة الاهتزاز والرطوبة ودرجات الحرارة، مع اختبارات دورة حياة صارمة.
• الإطار التنظيمي: الالتزام بمعايير سلامةL-Category  الأوروبية/البريطانية، ومتطلبات السلامة الكهربائية، والإضاءة، وحماية المشاة.
• سلسلة التوريد: تأمين مصادر خلايا/وحدات PV متوافقة مع الجماليات والانحناءات، وإدارة تكلفة/أداء الطبقات المرنة أو ذات التركيبات الهندسية الخاصة.

حالات استخدام مرشّحة

• اللوجستيات الحضرية الخفيفة: توصيل «الميل الأخير» للطرود الصغيرة، وخدمات البريد السريع، وأعمال الصيانة داخل المدينة— مع الاستفادة من المدى اليومي المعزّز وتقليل التوقف للشحن.
• أساطيل المشاركة: تشغيل مركبات مشتركة داخل الجامعات والمناطق التجارية والمجمّعات السكنية، مع إدارة حجوزات المستخدمين وتتبع الاستخدام عبر الاتصالية الرقمية.
• الخدمات البلدية: مهام التفتيش الدورية وقراءة العدّادات والدوريات داخل المرافق والحدائق العامة، حيث يكون التشغيل منخفض السرعة ومتكرّر المسارات ويوفّر وفورات في الوقود والانبعاثات.

مؤشرات أداء ينبغي على المحترفين تتبّعها

1. العائد الشمسي اليومي لكل مركبة: الطاقة المتولِّدة من السقف الشمسي خلال اليوم (واط-ساعة/يوم)، بحسب نمط التشغيل (ركن/مسير) وزمن التعرّض للشمس.
2. تحسّن المدى الفعلي: النسبة المئوية لزيادة المدى عبر مواسم مختلفة، مقارنةً بخط الأساس من دون السقف الشمسي.
3. معدل الاستغلال التشغيلي: مؤشرات الجاهزية مثل توافرية المركبة ووقت التوقف للشحن؛ كلما انخفض وقت التوقف ارتفع الاستغلال.
4. تكلفة الطاقة المكافئة على متن المركبة LCOE-Onboard : تكلفة الكيلوواط-ساعة المتأتية من السقف الشمسي VIPV (Vehicle-Integrated Photovoltaics) مقارنةً بتكلفة الشحن من الشبكة.
5. الأثر البيئي على امتداد دورة الحياة LCA (Life Cycle Assessment)  : لقياس خفض الانبعاثات وتقليل الكتلة المادية المستهلكة عبر التصنيع والتشغيل والتخلص.
6. التكلفة الكلية للملكية TCO (Total Cost of Ownership) : لأساطيل تمتد 3–5 سنوات، مع نماذج أسعار طاقة متعددة، لالتقاط كلفة الاقتناء والتشغيل والصيانة وإحلال البطاريات.

مقاربة عملية للجهات الصناعية والبلدية

• ابدأ بنموذج تجريبي صغير (Pilot) في مدينة ذات إشعاع شمسي جيّد ومسارات متكرّرة قصيرة، مع قياس صارم للبيانات.
• تكامل برمجي مبكّر بين منظومة الشحن الذكي، إدارة الأسطول، وBMS لاستغلال كل وات-ساعة شمسية.
• التوحيد والتقييس: شارك في مبادرات توحيد المكوّنات بين فئات L5/L6/L7  لخفض CAPEX وOPEX
• تصميم تشغيلي–حضري: وفّر مواقف مكشوفة وأسطح ركن محسّنة لالتقاط الإشعاع (زاوية/توجيه)، وسياسات تنظيف دورية للوحدات.

الخلاصة

يمثّل مشروع تويوتا لدمج VIPV  في مركبة L6e  خفيفة بمقعدين تحوّلاً وظيفيًا في تصميم مركبات الميل الأخير: طاقة متجدّدة على متن المركبة، وزن خفيف، واتصالية رقمية تعظّم إدارة الأسطول. النجاح التجاري سيتوقّف على تحقيق مكاسب ميدانية قابلة للقياس تحت ظروف حضرية حقيقية، مع سلاسل توريد مُحكمة ومعايير جودة صارمة.

بالنسبة للمحترفين—من مصنّعي المكوّنات ومديري الأساطيل إلى البلديات—فإن تبنّي نهج تجريبي قائم على البيانات هو الطريق الأسرع لتحويل هذه الوعود التقنية إلى ميزة تنافسية مستدامة.

📚  المصدر:

Thompson, V. (2025, October 28). Toyota developing two-seater electric vehicle with solar roof. pv magazine International. https://www.pv-magazine.com/2025/10/28/uk-team-developing-tinyvipv