ماهي السيارات الكهربائية وكيف تعمل و ما أنواعها ؟ الجزء الأول

يتوفر في السوق اليوم ثلاثة أنواع من السيارات الكهربائية, وهي سيارات البطارية الكهربائية (BEVs) التي تعمل بالكامل على طاقة البطارية الكهربائية, و سيارات الهجين الكهربائية الموصولة بالشاحن (PHEVs) التي تعمل بالتيار الكهربائي و البنزين, و سيارات الهجين الكهربائية (HEVs) التي تستخدم كل من الطاقة الكهربائية و الوقود الغازي. تعتبر المركبات الكهربائية أكثر كفاءة وصديقة للبيئة من السيارات التي تعمل بالوقود الغازي, و تحتاج إلى شحن أقل و صيانة أقل.

كيف تعمل تقنية بطاريات السيارات الكهربائية؟

تستمر المركبات الكهربائية في اكتساب شعبية, و بالتالي اصبح دور تقنية شحن البطاريات أكثر أهمية بين المستهلكين و شركات السيارات. يرغب مالكو السيارات الكهربائية في القدرة على الشحن بسرعة و القيادة لمسافات طويلة, مما يضع شركات السيارات الكهربائية مثلًا تسلا و نيسان في سباق لتطوير البطارية الأكثر كفاءة في السوق.

إذا كنت تفكر في شراء سيارة كهربائية, فستحتاج لفهم الفرق بين المحركات الكهربائية و المحركات التقليدية التي تعمل بالوقود, و الأنواع المختلفة من البطاريات, و كيفية جعل بطارية سيارتك تدوم لفترة أطول.

الفروقات بين المحركات الكهربائية و التقليدية:

عند النظر إلى الأساليب المختلفة المستخدمة تحت غطاء المحركات الكهربائية و التقليدية, يصبح واضحًا أن بطاريات السيارات الكهربائية أكثر كفاءة من المحركات التقليدية.

تستخدم السيارات التقليدية التي تعمل بالوقود الغازي عملية كيميائية للاحتراق, و هذا ينطوي على إنشاء الطاقة عن طريق خلط الوقود الأحفوري و الأكسجين, و الذي يتم إشعاله بواسطة إشعال المركبة. تسمح هذه الطاقة لنظام التروس بالحركة, الأمر الذي يدفع السيارة إلى الأمام في النهاية.

من ناحية أخرى لا يعتمد محرك السيارة الكهربائية على نظام من التروس المتحركة, بدلًا من ذلك, تقوم حزمة البطارية ببساطة بتوصيل الكهرباء إلى المحرك الكهربائي من خلال المُتحكم, و الذي يخلق قوة مغناطيسية تدفع العجلات للدوران.

بالإضافة إلى ذلك, نظرًا لأن النظام يتطلب أجزاءًا أقل تحركًا, يمكن للسيارات الكهربائية توليد عزم دوران أكبر من السيارات التي تعمل بالوقود الغازي. تنتقل الطاقة من البطارية إلى العجلات مباشرة, مما يسمح بالتسارع الفوري. يمكن لطرازات تسلا, على سيبل المثال, القيادة من الصفر إلى 60 ميل في الساعة خلال ثانيتين أو ثلاث ثوان فقط وهو ما يحققه معظم السيارات الرياضية.

بشكل عام, تعتبر السيارات الكهربائية أكثر كفاءةً و صديقة للبيئة من المركبات التي تعمل بالوقود الغازي, و تحتاج إلى شحن أقل و صيانة أقل. و مع تطور تقنية البطاريات, يمكن للمركبات الكهربائية القيام برحلات أطول و شحن بطارياتها بسرعة أكبر, مما يجعلها خيارًا مثاليًا للعديد من المستهلكين.

أنواع السيارات و كيفية عملها:

• سيارات البطارية الكهربائية (BEVs)

تعمل سيارات BEVs بالكامل على طاقة البطارية الكهربائية, دون وجود أجزاء تعمل بالوقود الغازي. و هي الأكثر توافقًا مع شواحن الشحن السريع و شواحن المستوى 2 و توفر انبعاثات صفرية.

• سيارات الهجين الكهربائية الموصولة بالشاحن (PHEVs)

تعمل سيارات PHEVs بالتيار الكهربائي و البنزين, ولكن لديها سعة بطارية أكبر. ولديها كل من بطارية ومنفذ للوقود الغازي و يمكنها استخدام شواحن المستوى 2.

• سيارات الهجين الكهربائية (HEVs)

تستخدم سيارات HEVs كل من الطاقة الكهربائية و الوقود الغازي. و هي سيارات ذات انبعاثات منخفضة, مع أن كل الطاقة تأتي من البنزين.

أنواع السيارات الكهربائية. Image Source :aargoev

كيفية عمل السيارات الكهربائية:

تعمل السيارات الكهربائية عن طريق توصيل المركبة بمنفذ الشحن و استخدام الطاقة من الشبكة. تُعد الشبكة الكهربائية شبكة من الكهرباء التي التي يتم توصيلها من منتجي الطاقة إلى المستهلكين. هذه هي الطاقة التي تستخدمها في منزلك لتشغيل الأنوار و ضخ هواء المكيف و شحن هاتفك.

بشكل عام, تعتبر السيارات الكهربائية خيارًا صديقًا للبيئة و فعالًا من حيث استهلاك الوقود, وتتطلب صيانة أقل من السيارات التي تعمل بالوقود الغازي. ومع تطور تقنية البطاريات, يمكن للمركبات الكهربائية القيام برحلات اطول وشحن بطارياتها بسرعة أكبر, مما يجعلها خيارًا مثاليًا للعديد من المستهلكين.

البطارية القابلة لإعادة الشحن في السيارة تخزن الكهرباء لتشغيل المحرك. وتعمل تقنية البطارية بشكل أفضل تفصيلًا مع التفاعل الطبيعي بين المجالات المغناطيسية والكهربائية. عندما تتحرك الإلكترونات على طول سلك الطاقة, تتفاعل هذه الإلكترونات مع المجال المغناطيسي الذي يقطب الفراغ و يخلق الطاقة عندما تتنافر القطبان الشمالي و الجنوبي مع بعضهما البعض. و عن طريق عكس القطبية بشكل دوري (أو تبديل موقع ظهور القطب الشمالي و الجنوبي في النظام), يُمكن لمُحرك السيارة الكهربائية الاستفادة من قوى التجاذب والتنافر لتدوير العمود, و تحويل الطاقة إلى عزم الدوران و بالتالي تحريك العجلات للحصول على الزخم.

تستخدم هذه السيارات الكهربائية نوعين من آليات الوقود و هُما:

• التيار المُتردد (AC).

• التيار المُستمر (DC).

عندما تُستخدم منافذ الشحن لإعادة شحن البطارية من الشبكة الكهربائية, فإنها تستخدم التيار المُتردد, وهو النوع الأكثر شيوعًا من الطاقة المُستخدمة لتشغيل المنازل. أما السيارات الكهربائية فتستخدم دائمًا التيار المًستمر, حيث تتدفق الطاقة في اتجاه واحد فقط.

تم تصميم السيارات الكهربائية الحديثة لإدارة كل من التيارات المٌستمر و التيار المُتردد. وتحتفظ بطارية السيارة بالتيار و تخرجه, ولكن المُحرك يحتاجُ إلى التيار المُتردد للتشغيل. وعلى سبيل المثال, عندما يتم إعادة شحن حزمة البطارية, تأتي الطاقة على شكل تيار مٌتردد باستخدام كابلات الشحن المستوى 1 و المستوى 2. و تستخدم شواحن المستوى 3, أو الشواحن السريعة, التيار المٌستمر عالي الجهد.

ننتظركم في الجزء الثاني من هذه المقالة.

🎯 لأول مرة على مستوى الوطن العربي – فرصة تدريبية في مجال البحث والتطوير لتقنيات الطاقة المتجددة