خودروهای برقی ده سال دیگر چگونه خواهند بود؟

نوشته مهدی سیدمحمودیان، سعد مخیلف، سعید قاضی زاده و الکس استویچفسکی، دانشگاه صنعتی سویینبرن ملبورن

صحنه را تصور کنید: شما در حال رانندگی با وسیله نقلیه برقی خود به سمت مغازه ها هستید و متوجه می شوید باتری کم است.

نگران نباش. شما در یک خلیج خالی پارک می کنید و در حالی که برای خرید مواد غذایی خرید می کنید و یک کاپوچینو می نوشید، ماشین شما شارژ می شود. بدون کابل، بدون نگرانی. کل فرآیند خودکار است.

با تشکر از پیشرفت های اخیر در تحقیق در مورد انتقال انرژی بی سیمامکان پذیر شد خودروهای برقی را شارژ کنید بدون نیاز به کابل، درست مانند شارژرهای بی سیم که قبلاً برای تلفن های هوشمند استفاده می شد.

این آینده خودروهای برقی است. و دور نیست.

به دور از ترس نخست وزیر سابق استرالیا اسکات موریسون مبنی بر اینکه خودروهای الکتریکی می توانند “پایان آخر هفتهکریسمس های ساحلی در آینده نزدیک ممکن است از زیرساخت های داخلی شارژ بی سیم در بزرگراه هایی که برای رسیدن به آنجا عبور می کنید بهره مند شوند.

این به شما این امکان را می دهد که هنگام حرکت در جاده ای که به آن معروف است، EV خود را شارژ کنید شارژ بی سیم پویا.

اکثر خودروهای برقی امروزی می توانند بیش از 300 کیلومتر با یک بار شارژ – دورتر از آنچه بیشتر مردم برای استفاده روزمره نیاز دارند، اما زمانی که به یک سفر طولانی‌تر می‌روید به اندازه کافی نیست.

اما با فناوری شارژ بی سیم پویا ادغام در زیرساخت بزرگراه، اضطراب محدوده دیگر چیزی نخواهد بود که باید به آن فکر کنید.

علاوه بر این، مجبور نخواهید بود یک ماشین الکتریکی گران‌تر با باتری بزرگ‌تر بخرید که می‌تواند صدها کیلومتر را طی کند – باتری‌ها گران ترین قسمت EV – زمانی که میانگین مسافت روزانه سفر شما تنها چند ده کیلومتر است.

لیست گسترده ای از مزایای EV بسیار جذاب است – نه حداقل اینکه چگونه می توانند به کوچک شدن جهان کمک کنند مربوط به حمل و نقل انتشار گازهای گلخانه ای.

با این حال، هنوز تا رسیدن به این مدینه فاضله راه درازی در پیش است.

علیرغم نمای جذاب محیطی، خودروهای الکتریکی تولید می کنند انتشار کربن بیشتر در طول مرحله تولید نسبت به موتورهای احتراق داخلی آنها.

این عمدتا به دلیل فرآیندهای نامطلوب محیطی برای تولید باتری های حجیم مورد استفاده در خودروهای الکتریکی.

شاید به جای خودروی برقی سوار قطار برقی شوید؟

حتی قبل از اینکه EV سایز متوسط ​​وارد جاده شود، آنالیز محاسبه کرد که نتیجه خواهد داد 8100 کیلوگرم CO2. با این حال، این به لطف پیشرانه بدون کربن در طول عمر EV جبران خواهد شد.

خواه سیمی یا بی سیم شارژ شوند، تأثیر زیست محیطی خودروهای برقی نیز به ردپای کربن منبع انرژی آنها بستگی دارد.

اگر الکتریسیته ای که برای شارژ استفاده می شود فقط از نیروگاه های زغال سنگ تامین می شود، یک خودروی برقی سایز متوسط ​​مانند تسلا 3 باید رانده شود. 125000 کیلومتر برای پیشی گرفتن از عملکرد زیست محیطی یک تویوتا کرولا بنزینی.

با این حال، اگر شبکه شارژ آن به طور کامل از انرژی های تجدید پذیر تامین شود، این نقطه سربه سر به زیر 14000 کیلومتر می رسد.

شبکه برق باید بتواند چنین هجوم عظیمی از خودروهای برقی و منابع تجدیدپذیر را در خود جای دهد.

خودروهای برقی مانند سایر وسایلی که در خانه دارید نیستند. فرآیند شارژ یک خودروی برقی می‌تواند تا ۲۲ کیلووات انرژی – یا ۱۰ برابر انرژی مصرف شده هنگام اتو کردن یا استفاده از سشوار با ظرفیت کامل، طول بکشد.

مدیریت چنین حجم عظیمی از انرژی در سطح شبکه ملی، همراه با ماهیت غیرقابل پیش بینی منابع تجدیدپذیر، نیاز به شبکه ای دارد که نه تنها هوشمندتر، بلکه انعطاف پذیرتر و انعطاف پذیرتر باشد. غیر متمرکز نسبت به زیرساخت فعلی

شبکه ابتدا باید دیجیتالی شود تا نیازهای پیچیده تعداد فزاینده خودروهای برقی که از آن استفاده می کنند و تکثیر فزاینده منابع انرژی تجدیدپذیر انرژی دهنده آن را برطرف کند.

این بدان معناست که یک شبکه آینده یک شبکه مبتنی بر داده و یکپارچه هوش مصنوعی است که به همه نهادهای انرژی – از مصرف کنندگان گرفته تا تولیدکنندگان توزیع شده و انرژی های تجدیدپذیر – اجازه می دهد تا به صورت دیجیتالی با یکدیگر و همچنین با شبکه اصلی مشترک تعامل داشته باشند.

ظهور هوش مصنوعی و کاربردهای مرتبط فرصت‌های امیدوارکننده‌ای برای من مدیریت می کنم این شبکه های انرژی بسیار پیچیده به طور موثر.

چالش دیگری که باید بر آن غلبه کرد این است بهبود باتری ها که خود خودروهای الکتریکی را تامین می کنند.

باتری های فعلی علاوه بر گران بودن، حجیم بودن و ساخت پایدار آن دشوار هستند به راحتی آسیب می بیند.

به عنوان مثال، شارژرهای سریع برای خودروهای برقی به شما امکان شارژ سریع می دهند، اما همچنین انرژی زیادی را در مدت زمان بسیار کوتاهی به باتری تزریق می کنند و باعث استهلاک و فرسودگی بیشتر می شوند. باتری.

همچنین این مسئله وجود دارد که وقتی باتری به پایان عمر مفید خود در یک EV می رسد، چه باید کرد، تا ببینیم آیا می توانند دوباره اختصاص داده شد برای استفاده ثابت در مزارع خورشیدی یا بادی.

محققان در حال توسعه فرآیندی برای بازیافت باتری EV در پایان عمر آنها و تجزیه آنها به اجزای تشکیل دهنده، که تنها انتشار کمی تولید می کند.

اما باتری های EV مزایای خود را نیز دارند، مانند توانایی آنها در برگرداندن انرژی به شبکه از طریق شارژرهای دو جهته و فناوری وسیله نقلیه به شبکه.

چنین آینده ای در حال حاضر برای برخی از رانندگان EV در دسترس است استرالیای جنوبی.

صحنه دیگری را تصور کنید: شما ماشین برقی خود را به سمت مغازه ها می برید و پولی که در حین خرید انرژی به شبکه باز می گردد، به خوبی هزینه قهوه و ناهار شما را پوشش می دهد.

کیهان این همه افسانه ها در مورد وسایل نقلیه الکتریکی را خنثی می کند. قسمت 1 در زیر.

دانشیار مهدی سیدمحمودیان مدیر مرکز انتقال انرژی Swinburne زیمنس و هماهنگ کننده انضباطی مهندسی برق و الکترونیک در دانشکده علوم، محاسبات و فناوری مهندسی در دانشگاه فناوری Swinburne در ملبورن، استرالیا است. علایق تحقیقاتی او شامل سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر، وسایل نقلیه الکتریکی، ریزشبکه‌ها، شبکه‌های هوشمند و سیستم‌های انرژی یکپارچه با هوش مصنوعی است.

پروفسور سعد مهیلف استاد ممتاز دانشکده علوم، محاسبات و فناوری مهندسی در دانشگاه فناوری سوئینبرن و استاد ممتاز در گروه مهندسی برق در دانشگاه مالایا است. زمینه های تحقیقاتی او شامل تکنیک های تبدیل انرژی، کنترل مبدل قدرت، ردیابی حداکثر توان، انرژی های تجدیدپذیر و بهره وری انرژی است.

سعید قاضی زاده کاندیدای دکترا در دانشکده علوم، محاسبات و فناوری مهندسی در دانشگاه فناوری سوئینبرن است. تحقیقات دکترای او در زمینه فناوری های شارژ بی سیم برای وسایل نقلیه الکتریکی است.

پروفسور الکس استویچفسکی رئیس دانشکده علوم، محاسبات و فناوری مهندسی در دانشگاه فناوری سوئینبرن است. علایق تحقیقاتی او شامل آمارهای پیشرفته و کلان داده، پایداری و کنترل سیستم قدرت، شبکه‌های هوشمند و ریزشبکه‌ها، تحقیقات خودروهای الکتریکی، هوش مصنوعی در تولید، و پایداری و کنترل سیستم قدرت است.