تحديات محطات شحن السيارات الكهربائية


العالم يتجه نحو مسار جديد لتوليد الطاقة لعدة أسباب أهمها أمنية، تقليل التلوث البيئي، وتقليص التكلفة المالية. فمن الناحية الأمنية تتوجه بعض الدول الحديثة للابتعاد عن الطاقة النووية بسبب المتطلبات المتعددة لإنشاء محطة آمنة، و طرق التخلص من النفايات المشعة، والصعوبات لهدمها. ألمانيا تقوم حاليا ببناء نفق جديد للتخلص من النفايات المشعة بعد التوجه الحكومي لإغلاق جميع المحطات النووية في ٢٠٢٢م [1] بسبب التخوف الشعبي من حدوث كارثة كالتي حلت على الولايات المتحدة الأمريكية في ١٩٧٩م [2]، روسيا في ١٩٨٦م [3]، واليابان في ٢٠١١م [4]. أما بالنسبة للتلوث البيئي فمولدات الطاقة باستخدام الفحم هي الأكثر ضررا و الذي أدى الى مسار جديد من الحكومة الأمريكية لإغلاق العديد من توربيناتها الفحمية في السنوات الماضية و١٣ محطة في ٢٠٢٠م [5]. مع ارتفاع التعداد السكاني، هناك ازدياد في طلب الطاقة التي يعتمد إناتجها على النفط والغاز مما سيؤدي إلى تكلفة أعلى وهو آخر ما ترغب به الدول الغير نفطية. الأسباب الثلاثة لم تؤثر على طرق توليد الطاقة فحسب، بل أيضا على طريقة المواصلات والتي أدت الى نمو سوق السيارات الكهربائية.

تشير تشريعات الدول الغير نفطية والتي تمثل المحور الرئيسي لصناعة السيارات الى انخفاض عدد المركبات التي يعتمد وقودها على مصادر النفط خلال السنوات القادمة. مثال على ذلك القانون ٤٤٣ لسنة ٢٠٠٩م، الذي أقره برلمان ومجلس الإتحاد الأوروبي وينص على عقوبة للمصانع التي تنتج سيارات ذات انبعاثات تزيد عن ٩٥ قرام/كيلو-متر إبتداءً من ٢٠١٩م. في حين تخطي النسبة المحددة، يجب دفع ٩٥ يورو لكل جرام/كيلومتر إضافي [6]. لتوضيح القانون بطريقة أبسط لننظر الى انبعاثات سيارة مرسيدس C63 لعام ٢٠١٨م والتي تتمثل بنسبة ٢٥٤ جرام/كيلومتر [7] وفي حين اتباع الشركة نفس النهج للسنوات القادمة، فستحل الخسائر مكان الأرباح. ولذلك ليست الشركات الأوروبية الوحيدة التي تسلك هذا الطريق، فالشركات المنافسة كهوندا اليابانية لن تسمح لغيرها بأخذ مكانها، مما أدى لتحول شامل في سياسة الإدارة التي قررت أن تكون جميع المركبات المتوجة الى أوروبا في ٢٠٢٢م كهربائية .[8] كذلك العديد من الدول العالم تأخذ نفس الطريق كالصين التي تطمح للوصول الى ٥ مليون سيارة في ٢٠٢٠م[9] ، أما بالنسبة الى الهند فهي تخطط لتحول كبير في ٢٠٣٠م [10]، والولايات المتحدة الأمريكية قررت زيادة عدد السيارات الكهربائية الى ١٨.٧ مليون مركبة في ٢٠٣٠م والتي تحتاج الى ٩.٧ مليون محطة شحن .[11]

جميع المعطيات تدل على جيل جديد من السيارات الكهربائية وإن كنت تتساءل عن سبب هذا التأخير في ظهورها عالميا فالتعليل بسيط: في أواخر القرن ١٩ بدأت بعض المصانع بإنتاج السيارات الكهربائية والتي وصلت سرعتها القصوى إلى ١٤ميل/الساعة وكانت خير بديل لعربات الحصن خاصة في المناطق الداخلية فاتجهت ولاية نيويورك لإستخدام ٦٠ سيارة أجرة كهربائية في ١٨٩٨م .[12] ولكن طريقة الشحن كانت معقدة آن ذاك وتحتاج إلى شخص مختص لتعبأة البطارية ذات القدرات المحدودة التي لا تتجاوز الساعتين لإعادة شحنها [13]. الإعتماد على السيارات الكهربائية لم يدم طويلا بسبب التكلفة الباهظة والتي تعادل أكثر من ضعف سعر السيارة النفطية في ١٩٢٢م وكانت لاتزال تقارن بعربات الحصن، أما النفطية فكانت تسهل للسائق قطع المسافات البعيدة وبسرعة عالية [14]. وقد طرح موضوع السيارات الكهربائية مرة أخرى واتجهت الحكومات بدعمها بكل ما استطاعة من قوة [15] حين أنشأت منظمة أوبك في عام ١٩٦٠م [16] وعادة نفس الحكومات بتشجيع أكبر للمركبات الكهربائية بعد قرار الملك فيصل بن عبد العزيز رحمه الله بمنع تصدير النفط خلال ١٩٧٣-١٩٧٤م [17]. وبالرغم من الدعم اللا محدود للفكرة سرعان ما انتهت أزمة النفط. أما بالنسبة للتلوث البيئي فقد طرح الموضوع في نفس الفترة الزمنية، ولكن لشحن السيارة من مولدات الطاقة الغير متجددة ، سوف يسبب تلوث أعلى من التلوث الناتج من عوادم السيارات النفطية [18]. أما في الوقت الراهن فقد تعددت مصادر توليد الطاقة الخضراء والتي بدورها تحد من التلوث. كذلك تطور قدرة البطاريات التي تحتاج وقت أقصر للشحن وتوفر مسافة قيادة أطول، أدى إلى التوجه نحو السيارات الكهربائية.

السيارات الكهربائية ستتجول في طرق الكويت خلال السنوات القليلة القادمة مما يتطلب النظر إلى احتياجاتهم وطريقة تلبيتهم. لشحن بطارية المركبة هناك ثلاثة طرق متعارف عليها:

أ‌. الشحن المنخفض:

هو شحن السيارة من المنزل والذي يعد من أبطأ الطرق المستخدمة التي تحتاج لجهد يساوي 120V AC.

ب‌. الشحن المتوسط:

هو شحن المركبة عن طريق محطات الشحن والتي تتمثل بجهد يساوي 240V AC.

ج‌. الشحن العالي:

هو الشحن السريع والذي يستخدم طريقة التيار DC بدلا من AC لتقليل الفترة الزمنية وفي حال مقارنته بالجهدين السابقين فيساوي 480V [19,20].


لتلبية احتياجات السيارات الكهربائية هناك عقبات يجب أن تدرس بعناية قبل تحديد حجم ومكان محطة الشحن لما لها من أثار على الحمل الكهربائي. فلا يمكن أن تبني محطة الشحن كمحطة الوقود لأن الشحن يتطلب وقت قد يتراوح من ٤٠ دقيقة الى أكثر من ٥٠٠ دقيقة (٨ ساعات) وهو ما يعتمد على نوع الشحن وبطارية السيارة. أما بالنسبة لزيادة الحمولة فالكويت تتعرض لانقطاعات بين الحين والأخر بسبب الوصول للحمولة القصوى وخاصتا مع ارتفاع درجات الحرارة وهو ما يثير التخوف في حال استخدام العديد من الشواحن المنزلية ومحطات الشحن.

أما بالنسبة لمحطات الكهرباء التي تم إنشاءها بالكويت هناك واحدة في جمعية مشرف التعاونية، و أخرى بمواقف السوق المركزي بضاحية مبارك العبدالله [21]، وبجمعية المهندسين التي تكفي لشحن سيارتين في آن واحد [22]. جميع المحطات تدل على التوجه الجاد لتحقيق رؤية ٢٠٣٥م للطاقة النظيفة، ولكنها تحتاج لمزيد من البحث والحلول. بما أن التمديدات الكهربائية في الكويت تعد من ضمن الأفضل بالعالم وتأخذ الطابع الجمالي بحيث توجد تحت الأرض بدلا من استخدام الأبراج فهناك طريقتين لحل مشكلة الحمولة الجديدة الناتجة من شحن السيارات الكهربائية. أولا الحل التقليدي وهو تبديل خط الإمداد ليتحمل سعة أكبر ولكنه مكلف ويحتاج الى وقت طويل خاصتا ان التمديدات تحت الأرض كما ذكر. ثانيا استخدام مولد كهربائي داخل محطة الشحن كالألواح الشمسية بحيث توفر احتياج المركبات وتقلل الحمولة على النظام الكهربائي ككل. ثالثا وهو الحل الأنسب والأحدث لمشكلة الحمولة القصوى والذي يتمثل باستخدام جهاز:

أ‌. {(Distributed flexible AC transmission system (D-FACTS} للمناطق الداخلية أو الحمولة المنخفضة.

ب‌. FACTS وخاصة {(Statics synchronous series compensator (SSSC} للتمديدات بين المحافظات أو الحمولة العالية.

المصادر:


1. https://www.dw.com/en/germany-shuts-down-atomic-plant-as-nuclear-phase-out-enters-final-stretch/a-51845616#:~:text=Germany%20has%20vowed%20to%20start,by%20the%20end%20of%202022.


2. https://www.world-nuclear.org/information-library/safety-and-security/safety-of-plants/three-mile-island-accident.aspx#:~:text=In%201979%20at%20Three%20Mile,background%20levels%20to%20local%20residents.


3. https://www.world-nuclear.org/information-library/safety-and-security/safety-of-plants/chernobyl-accident.aspx


4. https://www.world-nuclear.org/information-library/safety-and-security/safety-of-plants/fukushima-daiichi-accident.aspx#:~:text=Following%20a%20major%20earthquake%2C%20a,in%20the%20first%20three%20days.


5. https://www.scientificamerican.com/article/coals-decline-continues-with-13-plant-closures-announced-in-2020/#:~:text=Coal's%20Decline%20Continues%20with%2013%20Plant%20Closures%20Announced%20in%202020,-The%20fuel%20is&text=America%20is%20continuing%20its%20exodus%20from%20coal.&text=Power%20companies%20have%20announced%20plans,be%20converted%20to%20natural%20gas.


6. https://ec.europa.eu/clima/policies/transport/vehicles/cars_en


7. https://www.mercedes-benz.com/en/vehicles/wltp/wltp-fuel-consumption-and-emission-values/


8. https://news.sky.com/story/honda-to-stop-producing-gasoline-only-vehicles-by-2022-11842268#:~:text=Honda%20has%20announced%20plans%20to,well%20as%20a%20battery%20pack.


9. https://energypolicy.columbia.edu/research/report/electric-vehicle-charging-china-and-united-states


10. https://ieeexplore.ieee.org/document/8772029


11. https://www.eei.org/resourcesandmedia/energytalk/Pages/Issue-In-Depth-11-1-2018.html\#99


12. https://www.energy.gov/articles/history-electric-car


13. https://ieeexplore.ieee.org/document/4764099


14. https://ieeexplore.ieee.org/document/5312978


15. https://ieeexplore.ieee.org/document/5176333


16. https://www.almamlakatv.com/news/37490-%D8%AE%D9%81%D8%B6-%D8%A7%D9%84%D8%A5%D9%86%D8%AA%D8%A7%D8%AC-%D8%A8%D8%B9%D8%AF-%D8%AD%D8%B1%D8%A8-%D8%A3%D8%B3%D8%B9%D8%A7%D8%B1-%D8%AA%D8%B3%D8%A8%D8%A8%D8%AA-%D8%A8%D8%A7%D9%86%D9%87%D9%8A%D8%A7%D8%B1-%D8%A3%D8%B3%D8%B9%D8%A7%D8%B1-%D8%A7%D9%84%D9%86%D9%81%D8%B7


17. https://www.alayam.com/alayam/Variety/133397/News.html


18. https://ieeexplore.ieee.org/document/5218921


19. https://www.energy.gov/eere/electricvehicles/vehicle-charging


20. https://ieeexplore.ieee.org/document/6983580


21. https://www.alanba.com.kw/ar/kuwait-news/987466/16-08-2020-%D9%85%D8%B4%D8%B1%D9%81-%D8%AA%D9%81%D8%AA%D8%AA%D8%AD-%D8%A3%D9%88%D9%84-%D9%85%D8%AD%D8%B7%D8%A9-%D8%B4%D8%AD%D9%86-%D9%84%D9%84%D9%85%D8%B1%D9%83%D8%A8%D8%A7%D8%AA-%D8%A7%D9%84%D9%83%D9%87%D8%B1%D8%A8%D8%A7%D8%A6%D9%8A%D8%A9/


22. https://www.alanba.com.kw/ar/kuwait-news/937451/27-11-2019-%D8%A8%D8%A7%D9%84%D9%81%D9%8A%D8%AF%D9%8A%D9%88-%D8%A7%D9%84%D9%85%D9%87%D9%86%D8%AF%D8%B3%D9%8A%D9%86-%D8%AA%D9%81%D8%AA%D8%AA%D8%AD-%D8%A3%D9%88%D9%84-%D9%85%D8%AD%D8%B7%D8%A9-%D9%84%D8%B4%D8%AD%D9%86-%D8%A7%D9%84%D8%B3%D9%8A%D8%A7%D8%B1%D8%A7%D8%AA-%D8%A7%D9%84%D9%83%D9%87%D8%B1%D8%A8%D8%A7%D8%A6%D9%8A%D8%A9/

79 views0 comments