ما يجب معرفته عن بطارية السيارة الكهربائية

البطارية هي قلب كل السيارة الكهربائية. سوف نوضح لكم في هذه الدراسة ما هي هذه البطاريات، تطورها، تركيبها الكيميائي، 

المسافة المقطوعة، سعة استيعابها للطاقة الكهربائية، عمرها التشغيلي، وإمكانية إعادة تدويرها.

كل ما يخص السيارات الكهربائية يبقى موضوع ليس من السهل استيعابه للكثير منا، وبخاصة عند مقترنتها بالسيارة التقليدية ذو محرك الاحتراق التقليدي، فالمسافة المقطوعة بمحرك احتراق داخلي مازالت أكبر من المسافة المقطوعة لسيارة كهربائية، فتملأ خزان البنزين مثلا بالوقود لسيارة متوسطة الحجم قد يكفي لقطع 500 كم وأكثر أما تملأ بطارية سيارة كهربائية تكفي بالكاد للسير مسافة 400 كم، ع سعر مرتفع جدا بالمقارنة بالسيارة التقليدية. كذلك موضوع المواد الخام لبطارية السيارة الكهربائية لا تتوافر بالطبيعة بشكل كبير واستخراجها مازال أمرا مكلفا. سوف تتعرفون في هذه الدراسة على كل ما يخص هذه البطاريات، السعر والسعة التخزينية وكذلك ما يخص البيئة.

أسعار بطارية السيارات الكهربائية.

سؤال يطرحه الكثير من الناس لماذا ترتفع أسعار السيارات الكهربائية مقابل السيارات التقليدية، فرق السعر هذا بسبب سعر البطارية وهي ليست أهم جزء في السيارة الكهربائية وحسب ولكن تصنيعها كذلك مكلف الثمن، وما يمز ارتفاع ثمنها هو السعة التخزينية طبعا، وكلما زادت هذه السعة ارتفع معها سعر البطارية كذلك. السعة هي ما يحدد كم كلم سوف تقطع السيارة الكهربائية في كل شحنة للبطارية.. فهي تماما كبطارية الهاتف النقال، هنا بطارية تعمل لمدة 10 ساعات متواصلة والأخرى تعمل لمدة 20 ساعة متواصلة.

لذلك تعطي سيارة تسلا موديل أس 100 دي بسعة بطارية مقداره 100 كيلو واط ساعة بسعر 120 ألف دولار، 25 ألف دولار تذهب فقط للبطارية، عندما يسعى الشخص لاقتناء سيارة كهربائية ذات عدد كيلو مترات عالي لكل شحنة يجب أن يكون الشخص على استعداد لدفع مبلغ مالي كبير لذلك.

أسعار هذه البطاريات قد انخفض في السنوات الأخيرة إلى 80 بالمئة، حيث كان سعر الكيلو واط ساعة يكف 1200 دولار أما اليوم فسعر الكيلو واط ساعة أقل من 230 دولار، وهذا يل على التطور الكبير في هذه التقنية على مدى السنوات الماضية، لكن عندما يصبح سعر الكيلو واط ساعة أقل من 150 دولار سوف تصبح هذه السيارة منافسة للسيارة التقليدية،

ما هي السيارة الموفرة أكثر بسعر كل كلم مقطوع، السيارة الكهربائية أم السيارة التقليدية؟

في الأردن سعر لتر البنزين 90 حاليا هو 75 قرش، وسعر كيلو واط ساعة من الكهرباء لو قلنا ان عملية الشحن تتم في محطة شحن خارج المنزل هي تقريبا 14 قرشا حسب هيئة تنظيم قطاع الطاقة والمعادن، ولو حسبنا ان لكل 20 كم نحتاج 75 قرش للسيارة التقليدية، ونحتاج لنفس المسافة ما مقداره 34 قرش للسيارة الكهربائية وهذا يعطينا فرق بنسبة 44 % وهو طبعا لصالح السيارة الكهربائية. لك المشكلة هي أن هذه النسبة تقل مع مرور الوقت بسبب أن هذه البطاريات تقل سعتها التخزينية مع الوقت.

تطوير بطارية السيارة الكهربائية، ما نحتاجه من مواد خام

حاليا يتم استخدام تقنية الليثيوم أيون في بطارية السيارة الكهربائية، هه التقنية تمتلك كثافة طاقة عالية وتستحمل الشحن والتفريغ بشكل أفضل من التقنيات الأخرى، ولا تتأثر سعة البطارية بعمليات الشحن والتفريغ الجزئية.

من سلبيات هذه التقنية الحاجة الكبيرة للمواد الخام الكثيرة لتصنيعها، وهذه المواد الخام يتم استيرادها من دول فقيرة على الأغلب، ومن بين هذه المواد الكوبالت والليثيوم، الجرافيت، نيكل ومنغان. غالبية هذه المواد لا يتم تعدينها بشكل كبير بالعالم فهي مواد نادرة، لذلك يتحكم بسعرها الأساسي الشركات المعدنة. في حال ارتفاع عمليات العدين على عنصر الليثيوم سوف يصبح في عام 2050 من العناصر النادرة جدا في الطبيعة، وبسبب وجود عدة تقنيات مستقبلية لهذه البطاريات تعتمد كذلك على عنصر الليثيوم.

لقد حذر المكتب الاتحادي الألماني للمواد الخام من تلويث البيئة الناجم عن الشركات المعدنة لليثيوم، فمن بين 53 شركة اجتازت فقط 12 شركة اختبار مخاطر التعدين عن الليثيوم، هذه نتيجة سيئة جدا.

هناك دراسة لوزارة البيئة السويدية قامت بحساب ان بصناعة وحدة تخزين طاقة كهربائية بسعة كيلو واط ساعة يتم اخراج ما بين 150 إلى 200 كغم ثاني أكسيد الكربون إلى الجو. ولكي تكون فكرة قيادة سيارة كهربائية مناسبة للبيئة يجب قيادتها 8 سنوات على الأقل لتوفير كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون المنبعث إلى الجو. وهي نسبة كانت قد انبعثت فعلا خلال تصنيع بطارية السيارة الكهربائية.

كم هو معدل عمر بطارية السيارة الكهربائية؟

تماما كما تفقد بطارية اللابتوب أو الهاتف المحمول من سعتها مع الوقت، فإن بطارية السيارة الكهربائية تفقد من سعتها وبالتالي من عمرها التشغيلي مع مرور الوقت. لكن هناك عدة عوامل تؤثر عملية تقادم البطارية وهبوط سعتها مع الوقت مثل:

عدد عمليات الشحن والتفريغ

نوع الشحن، شحن سريع أو شحن عادي

أسلوب قيادة السيارة

عوامل خارجية مثل درجة الحرارة

التقادم، زيادة عمر البطارية مع الوقت

بشكل عام تعمر البطارية بظروف طبيعية مدة ما بين 8 إلى 10 سنوات من العمل بشكل طبيعي بدون انخفاض كبير بسعة البطارية، بعد ذلك لا تتعطل البطارية بشكل تام، أو تصل سعتها إلى الصفر، لكنها تفقد جزءا من سعتها، وتفقد مقدارا من الاعتمادية عليها، وتقل عدد الكيلو مترات المقطوعة بكل شحنة بعد عدة سنوات وتفقد البطارية ما بين 70 إلى 80 % من سعتها.

الحفاظ على بطارية السيارة الكهربائية ورفع عمرها التشغيلي

من المهم للحفاظ على البطارية هو عملية الشحن والتفريغ، والابتعاد قدر الإمكان عن تفريغ البطارية بشكل سريع جدا، وتفريغها لحد الصفر. بالرغم من وجود أنظمة في السيارة الكهربائية تمنع من انخفاض مستوى الكهرباء في البطارية، مع لك يجب تجنب انخفاض سعة البطارية عن 20 %، تتميز السيارة الكهربائية عن نظيرتها التقليدية هو عدم وجود أجزاء دوارة كثيرة تحتاج للصيانة، وانعدامها في البطارية كذلك، إلى انه يتوجب عمل صيانة شاملة لبطارية السيارة الكهربائية مرة في السنة، لضمان عمل البطارية بأفضل وجه.

بطارية السيارة الكهربائية، المسافة المقطوعة لكل شحنة

كما ذكرت سابقا تحدد سعة البطارية المسافة التي تقطعها السيارة الكهربائية في الشحنة الكاملة للبطارية. مثلا السيارات من ماركة تسلا هي حاليا الأفضل في مجال سعة البطارية المسافة المقطوعة، فموديل أس تقطع السارة ما بين 400 إلى 600 كم في الشحنة الكاملة، لكن هذا يؤثر بشكل كبير على سعر السيارة طبعا.

سيارة بي أم دبليو أي 3 تمشي 300 كم في الشحنة الواحدة وهي بالطبع أرخص من سيارة تسلا.

كم مدة شحن بطارية السيارة الكهربائية

مدة شحن بطارية السيارة الكهربائية تعتمد على عدة عوامل أهمها هي سعة هذه البطارية وقدرة الشحن الخارجة من مقبس الشاحن والتقنية المعتمدة لشحن البطارية الكهربائية الموجودة في نفس السيارة المراد شحنها. الشحن الطبيعي من المنزل مثلا قد يستغرق ما بين 8 إلى 14 ساعة أما باستخدام شاحن سريع أو محطات شحن خارجية قد تستغرق ما بين 30 إلى 60 دقيقة، لكن ليست كل سيارة كهربائية مخصصة للشحن العادي والسريع، وهذا يقلل من سعر السيارة كذلك.

كيفية إعادة تدوير وإعادة استخدام بطارية السيارة الكهربائية

عند انتهاء العمر الافتراضي لبطارية السيارة الكهربائية، لا تنتهي بذلك خاصية تخزين الطاقة بها، فهذه الخاصية تبقى بها مدة طويلة وبعد انتهاء عمرها الافتراضي كذلك. عملية استغلال هذه البطاريات بعد انتهاء عمرها الافتراضي تعطيها فرصة لحياة ثانية، شركة بي أم دبليو تعمل شركة بوش وشركة فاتن فال على إعادة استخدام بطاريات سيارة بي ام دبليو أي 3 لاستخدامها في مخزن كبير للطاقة الكهربائية بعد وصل البطارية الخارجة عن الخدمة معا. هذا الخزان الكبير للطاقة الكهربائية ممكن استغلاله لتخزين الطاقة الكهربائية الزائدة من أنظمة الطاقة المتجددة وإعادة استخدامها فيما بعد. هذه فقط خطوة صغيرة على طريق إعادة الاستفادة من هذه البطاريات. هناك العديد من الأفكار الجديرة بالاهتمام لعادة تدير بطارية الليثيوم أيون، لكن الليثيوم يعتبر إلى الان من العناصر التي ليس من السهل إعادة تدويرها. حسب موقع صحيفة الجارديان، هناك فقط ما نسبته 5 بالمئة يتم إعادة تدويره فعلا للبطاريات، من هذه النسبة يمكن استخراج الليثيوم النقي لكن هذه العملية مازالت مكلفة جدا.

لذلك تعمل شركات مثل شركة انك زنك على نوع خاص من البطارية التي تعمل بتقنية نيكل-زنك، عنصر الزنك هو عنصر متاح بشكل جيد بالطبيعة وإمكانية إعادة تدويره هي رخيصة بالمقارنة مع عنصر الليثيوم، لكن انتاج هذا النوع من البطاريات 

بشكل تجاري يحتاج إلى بعض الوقت.