هناك سبب يجعل السيارات الكهربائية تتفوق على السيارات الهيدروجينية
المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات هي مركبات تعمل بالكامل بالطاقة الكهربائية المخزنة في حزم البطاريات. ولهذا السبب، لا تتطلب أي وقود أحفوري للعمل. وبدلاً من ذلك، تعمل حزم البطاريات على تشغيل محركات الطاقة الكهربائية التي تدفع المركبات مع إطلاق انبعاثات صفرية صافية من أنابيب العادم. تعمل بطاريات الليثيوم أيون (Li-ion) على تزويد غالبية المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات بالطاقة. ونظرًا لصغر حجمها وكثافتها العالية، يتم وضع هذه البطاريات عادةً أسفل مقاعد المركبة للسماح بتوزيع الوزن بشكل صحيح. يتم شحن البطاريات عن طريق توصيل المركبة بمصدر كهربائي خارجي. بالإضافة إلى ذلك، تأتي المركبات مع شواحن على متنها تعمل على تحويل التيار المتناوب من المصدر إلى تيار مستمر - والذي يقوم بعد ذلك بشحن البطارية.
قراءة مقترحة
ما هي المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات؟
المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات هي مركبات تعمل بالكامل بالطاقة الكهربائية المخزنة في حزم البطاريات. ولهذا السبب، لا تتطلب أي وقود أحفوري للعمل. وبدلاً من ذلك، تعمل حزم البطاريات على تشغيل محركات الطاقة الكهربائية التي تدفع المركبات مع إطلاق انبعاثات صفرية صافية من أنابيب العادم. تعمل بطاريات الليثيوم أيون (Li-ion) على تزويد غالبية المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات بالطاقة. ونظرًا لصغر حجمها وكثافتها العالية، يتم وضع هذه البطاريات عادةً أسفل مقاعد المركبة للسماح بتوزيع الوزن بشكل صحيح. يتم شحن البطاريات عن طريق توصيل المركبة بمصدر كهربائي خارجي. بالإضافة إلى ذلك، تأتي المركبات مع شواحن على متنها تعمل على تحويل التيار المتناوب من المصدر إلى تيار مستمر - والذي يقوم بعد ذلك بشحن البطارية.
ما هي المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود؟
المصدر الأساسي للطاقة في المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود هو الهيدروجين - العنصر الأكثر وفرة في الكون. مثل المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود، تعمل المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود بالكهرباء ولا تتطلب الوقود الأحفوري للعمل. ومع ذلك، فإن طريقة عملها تختلف عن المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود. بنية خلية الوقود في المركبة تشبه بنية البطارية - مع وجود كاثود وأنود للتحليل الكهربائي. يستقبل خزان خلية الوقود الموجود على متن المركبة الهيدروجين المضغوط. وبدلاً من حرق الغاز، تضع خلية الوقود هذا الغاز على اتصال بمحفز من خلال الأنود. يتم فصل ذرات الهيدروجين إلى بروتونات وإلكترونات. تتراكم الإلكترونات ويتم تغذيتها للمحرك الذي يدفع المركبة. تطلق هذه العملية الماء فقط كمنتج ثانوي لها.
كيف تولد خلية الوقود الكهرباء داخل المركبة
تخزين الهيدروجين
يستقبل خزان المركبة الهيدروجين المضغوط بوصفه مصدر الطاقة الأساسي.
مروره عبر الأنود
تضع خلية الوقود الهيدروجين على اتصال بمحفز عبر الأنود بدلًا من حرقه مباشرة.
فصل الذرات
تنفصل ذرات الهيدروجين إلى بروتونات وإلكترونات داخل الخلية.
تشغيل المحرك
تتراكم الإلكترونات ثم تُغذى إلى المحرك الكهربائي الذي يدفع المركبة.
الناتج النهائي
تنتج العملية ماءً فقط بوصفه منتجًا ثانويًا.
السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات مقابل السيارات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود: أيهما يفوز في سباق الاستدامة؟
تقارن هذه النقاط بين الكفاءة والشحن والتكلفة وسهولة التشغيل والبصمة الكربونية، وتعرض لماذا تتقدم المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات في معظم المؤشرات العملية المرتبطة بالاستدامة.
مقارنة سريعة بين المركبات الكهربائية بالبطاريات والمركبات بخلايا الوقود
| المعيار | المركبات الكهربائية بالبطاريات | المركبات بخلايا الوقود |
|---|---|---|
| الكفاءة | 70% إلى 80% | 25% إلى 35% |
| الشحن الذكي وV2G | متاح بسبب الارتباط بالشبكة | غير مذكور كميزة مماثلة |
| تكلفة الشراء | تبدأ عادة من 21000 يورو | تبدأ عادة من 60000 يورو |
| البنية التحتية | حوالي 1.3 مليون محطة شحن عامة عالميًا في 2021 | 539 محطة هيدروجين فقط عالميًا في 2021 |
| تكلفة قطع 380 ميلًا | حوالي 15.2 دولارًا | بين 63 و95 دولارًا |
| البصمة الكربونية | 36 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلومتر في المملكة المتحدة | 98 جرامًا لكل كيلومتر |
1.الكفاءة
أحد العوامل الرئيسية التي تحدد أفضل اختيارات السيارات هو كفاءة السفر. لذا فإن السؤال الذي يدور في أذهان الأشخاص في مرحلة الانتقال إلى التنقل الإلكتروني هو "ما هي النسبة المئوية من مصدر الطاقة الإجمالي لهذه المركبة المتاح لي، كسائق؟" وفقًا لشركة فولكس فاجن، من بين العديد من المصادر الأخرى، توفر السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات عادةً ما بين 70% و80% من الكفاءة. من ناحية أخرى، تتمكن السيارات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود عمومًا من توفير مستوى كفاءة يتراوح بين 25% و35%. لذا فمن الآمن أن نقول إن السيارات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود توفر أقل من نصف الكفاءة التي توفرها السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات.
2.الشحن الذكي وشحن V2G
في حين يعمل كلا النوعين من المركبات بالكهرباء، فإن المركبات الكهربائية فقط قادرة على الشحن الذكي وشحن V2G بسبب ارتباطها بالشبكة. وبسبب فوائد الشحن الذكي وشحن V2G، فإن هذا يعني نقاطًا إضافية للمركبات الكهربائية. على سبيل المثال، مع المنصات المنظمة مثل FLEXO Smart Charge، يتمتع مالكو المركبات الكهربائية بالميزة العليا المتمثلة في مراقبة وإدارة شحن مركباتهم، وشحن ساعات الطلب خارج الذروة، وبيع الطاقة الزائدة أو غير المستخدمة إلى الشبكة. تساهم كل هذه المزايا في استدامة الشبكة وجيوب مالكي المركبات الكهربائية.
3.تكلفة الشراء
المستثمرون بشكل عام أكثر انفتاحًا على الاستثمار في المنتجات التي تكلف أقل وتعمل بنفس أداء المنتجات الأخرى أو حتى أفضل. وفقًا لـ Euro News، تبدأ تكلفة شراء المركبات الكهربائية عادةً من 21000 يورو، بينما تبدأ تكلفة شراء المركبات الكهربائية العاملة بخلايا الوقود المتوسطة من 60000 يورو. مرة أخرى، تتقدم المركبات الكهربائية خطوة أخرى على المركبات الهيدروجينية في السباق نحو الاستدامة.
4.سهولة التشغيل وتكلفته
اعتبارًا من عام 2021، كان هناك 539 محطة لتزويد الهيدروجين فقط على مستوى العالم. ويرجع هذا الندرة إلى العملية المعقدة المتمثلة في ضغط الهيدروجين للاستخدام في السيارات. هذه العوامل هي التي تجعل إعادة تزويد الهيدروجين بالوقود مكلفًا. على سبيل المثال، في الولايات المتحدة، يكلف كيلوغرام الهيدروجين من 10 إلى 15 دولارًا. وهذا يعني أن تكلفة سيارة كهربائية تعمل بخلايا الوقود النموذجية والتي تحتوي على حوالي 6.3 كجم من الهيدروجين، تتراوح بين 63 و95 دولارًا، لقطع مسافة 380 ميلاً. على العكس من ذلك، اعتبارًا من عام 2021، كان لدى العالم حوالي 1.3 مليون محطة شحن للسيارات الكهربائية متاحة للجمهور. يبلغ متوسط التكلفة لكل ميل لتشغيل سيارة كهربائية تعمل بالبطاريات في الولايات المتحدة حوالي أربعة سنتات. وهذا يعني أن سيارة كهربائية تعمل بالبطاريات النموذجية ستكلف 15.2 دولارًا لقطع مسافة 380 ميلاً. مرة أخرى، تفوز السيارات الكهربائية بهذه المشكلة.
36 مقابل 98 جرامًا/كم
في المثال الوارد من المملكة المتحدة، تسجل المركبات الكهربائية بالبطاريات بصمة كربونية أقل بكثير من نظيراتها العاملة بخلايا الوقود.
5.البصمة الكربونية
البصمة الكربونية لأي شيء هي كميات ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في الغلاف الجوي بسبب إنتاج أو أنشطة أو وجود هذا الشيء. إن كل من المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات والمركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود لها بصماتها الكربونية حيث تنفق الشبكات التي تشحن بطاريات المركبات الكهربائية كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون لتوليد الكهرباء، كما أن إنتاج الهيدروجين من التحليل الكهربائي العكسي للماء يطلق كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ونظرًا لأن نوع المركبة الذي يحمل بصمة كربونية أقل يكون أكثر مراعاة للبيئة، فإن السؤال هو: أيهما مسؤول عن بصمات أقل؟ في عام 2021، نشرت مجلة فوربس مقالًا يحتوي على تحليلات للبصمات الكربونية لهذه الأنواع من المركبات. ووفقًا للمقال، فإن المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات في المملكة المتحدة لها بصمة كربونية تبلغ 36 جرامًا لكل كيلومتر من ثاني أكسيد الكربون. ويبلغ نظير هذه المركبة العاملة بخلايا الوقود بصمة كربونية تبلغ 98 جرامًا لكل كيلومتر.