السيارات الكهربائية: التاريخ والمستقبل

إن السيارات الكهربائية ليست جديدة، وتيسلا هي مجرد واحدة من بين العديد من العلامات التجارية التي سعت لتحقيق حلم التنقل الكهربائي.

السيارة الكهربائية هي أي مركبة تستخدم الطاقة الكهربائية للدفع. ويمكن أن تأتي هذه الطاقة من مجموعة واسعة من المصادر، طالما أنها كهربائية.

إن استخدام الكهرباء يجعل السيارات أسهل في القيادة، وأكثر ملاءمة للبيئة، وأقل ضوضاء، وأكثر راحة بشكل عام لجميع أفراد الأسرة.

تلقي هذه التدوينة نظرة أعمق على السيارات الكهربائية، وما تعنيه للبشرية، وما يحمله المستقبل.

أول السيارات الكهربائية

يعود تاريخ المركبات الكهربائية إلى القرن التاسع عشر عندما لم يكن محرك الاحتراق الداخلي قد حقق الكفاءة العالية التي نعرفها اليوم. أقدم محرك كهربائي مسجل كان من صنع الكاهن المجري أنيوس جيدليك في عام 1827، في حين جاء أول استخدام للكهرباء في تشغيل السيارة في عام 1835.

كما برزت القاطرات أيضًا في دائرة الضوء بحلول عام 1838. ووصل قارب Le Téléphone الذي يبلغ طوله 5 أمتار والذي اخترعه الفرنسي جوستاف تروفيه إلى سرعة قصوى بلغت 5.6 ميل في الساعة في عام 1818، وبحلول أوائل القرن العشرين، أصبحت المركبات الكهربائية المنتجة بكميات كبيرة حقيقة واقعة.

كانت هذه المحركات محدودة في سرعتها ومداها، ولكن الكهرباء كانت بديلاً أفضل بكثير في ذلك الوقت من المحرك البخاري، والذي كان يتطلب في كثير من الأحيان أكثر من نصف ساعة للتسخين في الأيام الباردة.

الرصاص الحمضي والطيور الطنانة

يمكن إرجاع السبب الرئيسي وراء نجاح السيارة الكهربائية إلى اختراع بطارية الرصاص الحمضية بواسطة جاستون بلانتي، وهو عالم فرنسي، في عام 1859. ومع تطور التكنولوجيا، أدى ذلك إلى أن تصبح السيارات التي تعمل بالكهرباء عملية للغاية لأنه يمكنك شحنها قبل الاستخدام.

على سبيل المثال، حصلت لندن على أسطول من سيارات الأجرة التي تعمل بالبطاريات في عام 1897، وكان يطلق عليها اسم "الطيور الطنانة" بسبب ضجيجها الهادئ. وحققت السيارات الكهربائية نجاحًا كبيرًا حتى أنه بحلول عام 1900، كانت 38% من السيارات في الولايات المتحدة تعمل بالكهرباء، و40% تعمل بالبخار، و22% فقط منها مزودة بمحرك احتراق داخلي (يعمل بالبنزين).

ومع ذلك، كان يُشار إليها غالبًا باسم سيارات النساء، لأن النساء استفدن أكثر من سهولة استخدامها. كما أن مداها المحدود وتوافر محطات الشحن المحدودة يعنيان أنها كانت أكثر فائدة كسيارات مدينة.

موديل T وسقوط السيارات الكهربائية

كان محرك الاحتراق الداخلي يشهد تطورات مستمرة طيلة هذه الفترة. ومع توسع الطرق خارج المدن وتحولها إلى طرق سريعة، أصبحت محركات الاحتراق الداخلي قادرة على السفر بشكل أسرع وأبعد، في حين كانت السيارات الكهربائية تقتصر في كثير من الأحيان على سرعة قصوى تبلغ 20 ميلاً في الساعة ومدى 40 ميلاً.

بدأ هذا التطور في ترجيح كفة محركات الاحتراق الداخلي. لذا، عندما قدم هنري فورد نظام الإنتاج الضخم وأنتج موديل تي، بدأت الأمور تتغير.

كانت أسعار المركبات ذات محركات الاحتراق الداخلي تنخفض في حين توقف تطوير المركبات الكهربائية، وبحلول عام 1913، أصبح سعر السيارة التي تعمل بالبنزين حوالي نصف سعر السيارة الكهربائية. وهكذا اختفت المركبات الكهربائية ببطء من السوق العامة، ويرجع الفضل في ذلك في الغالب إلى شركة فورد.

بداية جديدة

بدأت الأبحاث الجديدة في مجال تكنولوجيا السيارات الكهربائية مرة أخرى في حوالي ستينيات وسبعينيات القرن العشرين. وطرحت العديد من الشركات أفكارًا مختلفة ومشرقة في هذه الفترة، لكن لم تنجح أي منها تجاريًا.

كما ساعدت أزمة الطاقة في السبعينيات والثمانينيات في خلق المزيد من الضغوط لإيجاد حلول بديلة للطاقة والتنقل. وتحولت هذه الجهود إلى كفاءة الوقود وخفض انبعاثات المحرك بحلول التسعينيات. واستمر تصنيع المركبات الكهربائية هنا وهناك، لكن لم تحقق أي منها نجاحًا تجاريًا كبيرًا بعد.

ليثيوم أيون وتيسلا

بدأت شركة تيسلا موتورز تطوير سيارة تيسلا رودستر في عام 2004 وسلمت الوحدات الأولى في عام 2008. وكانت تعمل ببطاريات ليثيوم أيون، وهي تقنية اخترعت في ثمانينيات القرن العشرين واستُخدمت بشكل أساسي في الأدوات الإلكترونية.

تستطيع سيارة تيسلا رودستر هذه أيضًا السفر لمسافة تصل إلى 200 ميل (320 كم) لكل شحنة. تتميز بحزمة بطارية 53 كيلو وات في الساعة ومحرك تيار متردد ثلاثي الطور بقوة 185 كيلو وات ينتج 3 حصانًا. ساعدها هذا في التسارع من 248 إلى 0 في 60 ثانية، على الرغم من تقييدها بـ 2.9 ثانية، وتصل سرعتها القصوى إلى 5.7 ميلاً في الساعة.

أحب الناس سيارة رودستر. كانت تبدو رائعة وعصرية وعصرية. لذا، باعت شركة تسلا عددًا كبيرًا منها، وبلغت مبيعاتها 2,450 وحدة في عام 2012، أما الباقي فهو تاريخ.

مشكلة السيارات الكهربائية

إن المشكلة الأكبر التي تواجه السيارات الكهربائية هي إمكانية نقل الطاقة. أي أن نظام توليد الطاقة أو تخزينها صغير الحجم بما يكفي ليتناسب مع كل مكان تقريبا ولكنه لا يزال ينتج ما يكفي من الطاقة لمئات الأميال، إن لم يكن آلاف الأميال.

هناك تطبيقان رئيسيان هنا هما مولد خلايا الهيدروجين وتخزين البطاريات. ولكل من التقنيتين مزاياها وعيوبها مقارنة بالأخرى.

لقد تم إثبات فعالية خلايا الوقود التي تعمل بالهيدروجين وتنتج طاقة كافية لتحريك السيارات، ولكنها ليست عملية بعد. والعيب الرئيسي فيها هو التكلفة العالية لمولد خلايا الوقود، والذي يتطلب مواد نادرة ومكلفة لإنتاجه. وهذا يجعل مستقبل خلايا الوقود يبدو قاتماً عند مقارنته بتخزين البطاريات. ومع ذلك، فإن القطارات الهيدروجينية، وغيرها من حالات الاستخدام المتخصصة، قد تكون أكثر عملية.

بالنسبة للبطاريات، جاء إحياء المركبات الكهربائية القابلة لإعادة الشحن مع تحسينات في تكنولوجيا التخزين. ولكن على الرغم من التحسينات العديدة والتطويرات التي شهدتها بطاريات الليثيوم أيون، لا تزال هناك بعض المشكلات.

على سبيل المثال، لا يزال استبدال البطارية غير ممكن في معظم السيارات الكهربائية، نظرًا لحجمها. كما تميل بطاريات الليثيوم أيون إلى ارتفاع درجة حرارتها، وخاصة عند تلفها في حادث تصادم. وقد يؤدي هذا إلى نشوب حرائق.

ثالثًا، في حين يتم تحويل حوالي 90% من الطاقة المخزنة من البطارية إلى طاقة ميكانيكية، فإن هذه الطاقة لا تزال تشكل حوالي 60% من إجمالي طاقة الشبكة المستخدمة في إعادة شحن البطارية. لذا، لا يزال هناك مجال للتحسين.

مصطلحات شائعة عن السيارات الكهربائية

ستجد غالبًا مصطلحات معينة متعلقة بالسيارات الكهربائية يتم تداولها حول السيارات الكهربائية وقد يكون هذا مربكًا للبعض. لذا، إليك المصطلحات الرئيسية وما تعنيه.

• اتش اى – سيارة كهربائية هجينة. تستخدم هذه السيارة الوقود السائل لتوليد الطاقة التي تشحن البطارية وتشغل العجلات. لا يمكنك توصيلها بالكهرباء أو شحنها خارجيًا.
  
  
• ENP – السيارة الكهربائية القابلة للشحن. يشير هذا المصطلح إلى أي مركبة يمكن شحنها بالكهرباء لإعادة الشحن. ولا يهم ما إذا كانت لا تزال تستخدم الوقود السائل أم لا.
  
  
• PHEV – المركبات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن. تجمع المركبات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن بين الوقود السائل ومصادر الطاقة القابلة للشحن لتوليد الطاقة. وهذا يجعلها أكثر تنوعًا ويزيد من مداها، حيث يمكنك التبديل بسهولة إلى الوقود السائل بمجرد نفاد البطارية.
  
  
• AEV – المركبات الكهربائية بالكامل. أي مركبة تعتمد بالكامل على الكهرباء للحصول على الطاقة. ويشمل ذلك المركبات التي تعمل بالكهرباء وتلك التي يمكنك تبديل بطارياتها ببساطة.

المركبات الكهربائية الأخرى

لا تقتصر القدرة على التنقل بالكهرباء على السيارات فحسب، لذا فإن مصطلح "السيارة الكهربائية" يشير أيضًا إلى وسائل النقل الأخرى. وفيما يلي المركبات الكهربائية غير المخصصة للسيارات:

• الدراجات – الدراجات الإلكترونية هي تكنولوجيا ناضجة، نظرًا لبنائها البسيط نسبيًا واحتياجاتها من الطاقة. وهي تكتسب شعبية باستمرار ومتوفرة بجميع الأنماط، من الدراجات الجبلية، والدراجات السياحية، والدراجات القابلة للطي، وما إلى ذلك.
  
  
• قوارب – كانت القوارب والسفن الكهربائية متاحة منذ أكثر من قرن من الزمان. ولكن نظرًا لعدم وجود محطات شحن في البحار، فمن الأفضل استخدامها بالقرب من الشواطئ وعلى مسافات قصيرة. أما القوارب الكهربائية لمسافات طويلة فلا يمكن استخدامها إلا باستخدام الألواح الشمسية.
  
  من الممكن أيضًا استخدام قوارب الترولي، إذا كانت العبارة لها مسار ثابت، على سبيل المثال. وبالتالي، يمكنها الحصول على الطاقة من سلك يتم لفه عبر النهر.
  
  
• الطائرات – شهدت الطائرات الكهربائية تطوراً مطرداً على مدى عقود من الزمان، حيث تم بناء واختبار الطائرات المأهولة وغير المأهولة. ومع ذلك، فإنها تعوقها مشكلات كثافة الطاقة في البطاريات، حيث تتطلب الطائرات التي تعمل بالطاقة الشمسية بطاريات.
  
  ولكي تصبح الطائرات التجارية الكهربائية حقيقة واقعة، يحتاج العالم إلى بطارية أخف وزنا من بطارية الليثيوم أيون، والتي يمكنها تخزين كمية مساوية أو أعلى من الطاقة لكل أبعاد معينة، مع نفس التكلفة أو حتى أرخص.
  
  
• الدراجات النارية – كشفت علامات تجارية من بياجيو إلى بي إم دبليو وهارلي ديفيدسون عن دراجات بخارية ودراجات كهربائية في الآونة الأخيرة. تتميز هارلي لايف واير بمحرك بقوة 78 كيلو وات وتصل سرعتها القصوى إلى 95 ميلاً في الساعة (153 كيلومترًا في الساعة). بينما توفر فيسبا إليكتريكا مدى 62 ميلاً (100 كيلومتر).
  
  ومع ذلك، هناك علامة تجارية بارزة للدراجات الإلكترونية وهي Zero Motorcycles. تستخدم هذه العلامة التجارية حزم طاقة ليثيوم أيون في نظام 102 فولت لتشغيل محركات التيار المتردد ثلاثية الطور التي لا تحتوي على فرش. وهي مصممة للاستخدام في الشوارع وسباقات الشوارع وسباقات موتوكروس.
  
  
• الصيغة E – النسخة الكهربائية من سباقات الفورمولا 1. تبدو المركبات متشابهة، لكن محركاتها لا تصدر أصواتًا عالية، بل تصدر أصواتًا مزعجة.
  
  
• القطارات والترام – القطارات الكهربائية والترام موجودة منذ عقود عديدة. تستخدم في الغالب للنقل العام، ولديها مصدر طاقة مخصص. القطار الألماني ICE، والقطار الفرنسي TGV، والقطار المغناطيسي المغناطيسي Transrapid هي أمثلة مثالية للقطارات الكهربائية عالية السرعة.
  
  
• الأتوبيسات – ستجد أيضًا حافلات كهربائية مزودة بخطوط كهرباء مخصصة في بعض مدن العالم مثل زيورخ في سويسرا. لكن في السنوات الأخيرة، أصبحت الصين رائدة في مجال الحافلات الكهربائية لصناعة النقل العام مع وجود مئات الآلاف من الحافلات التي تعمل بالبطاريات في البلاد.

موديلات السيارات الكهربائية القادمة

يبدو أن معظم شركات تصنيع السيارات قد أدركت حتمية المستقبل الكهربائي بالكامل، وتتخذ خطوات عملاقة في هذا الصدد. وفيما يلي بعض الشاحنات الخارقة القادمة، تليها مركبات كهربائية أخرى مثيرة للاهتمام.

• شاحنة تيسلا سايبرترك – يشيد المعجبون بهذه السيارة. ومن المتوقع أن يتم إطلاقها بحلول عيد الميلاد 2021، وهي تعد بمظهر خارجي مقاوم للرصاص، وتتميز ببنية فائقة القوة من الفولاذ المقاوم للصدأ. وتبلغ مساحة التخزين 100 قدم مكعب، وسعة سحب تزيد عن 7,500 رطل، ومدى يصل إلى 250 ميلاً.
  
  
• هامر EV – كما انضمت شركة GMC إلى هذه الموجة ووعدت بشاحنة هامر كهربائية بالكامل. يمكن لهذه الشاحنة السير بشكل قطري، وتشحن لمسافة 100 ميل في 10 دقائق، ويبلغ مداها 350 ميلاً، وتتميز بخاصية الطراد الأوتوماتيكي، وقوة 1,000 حصان، وتتسارع من 0 إلى 60 ميلاً في الساعة في 3 ثوانٍ. نعم، لقد قرأت ذلك بشكل صحيح.
  
  
• فورد F-150 – كما تعهدت شركة فورد بطرح نسخة كهربائية بالكامل من شاحنتها F-150. ومن المتوقع أن تأتي هذه النسخة بمحركين، وتتميز بصندوق أمامي كبير، كما ستصبح أقوى شاحنة فورد حتى الآن. ومن المقرر أن يبدأ الإنتاج والمبيعات في عام 2022.
  
  
• اسبارك البومة – سيارة كهربائية يابانية محدودة الإنتاج بأربعة محركات وتصميم رائع. تبلغ قوتها 1,984 حصانًا، وتقطع مسافة 280 ميلًا، وتبلغ سرعتها القصوى 249 ميلًا، ويبلغ سعرها 3.2 مليون دولار.
  
  
• BMW i4 – تصميم أقل غرابة من i3، لكنه لا يزال أنيقًا للغاية. ستتميز السيارة بشحن ما يصل إلى 80% من بطاريتها التي تبلغ سعتها 80 كيلو وات في الساعة في 35 دقيقة ومن المتوقع أن تصل قوتها إلى 500 حصان.

وتشمل المركبات القادمة الأخرى كاديلاك Lyriq، وكاديلاك Celestiq، ومرسيدس بنز EQA، وجينيسيس Essentia، وهيونداي Ioniq 5، وجيب رانجلر ماجنيتو، وسيارة ليكزس EV SUV، ومازدا MX-30، وبورشه ماكان EV، وفولفو XC40، وبولنجر B1، وفاراداي FF91، وغيرها الكثير.

الخاتمة – ما يحمله المستقبل

في حين لا يستطيع أحد أن يجزم بما يحمله المستقبل على وجه اليقين، فمن المرجح أن تظل السيارات الكهربائية موجودة. بالإضافة إلى ذلك، يمكنها دائمًا أن تتحسن.

هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتقليل أوقات الشحن، وتحسين الكفاءة والمدى لكل شحنة، وتحسين السلامة، وتطوير المزيد من محطات الشحن والمعايير، وخفض التكلفة الإجمالية للتنقل الكهربائي.