خودروهای سنگین در مسیر برقی‌شدن چگونه با چالش‌ها روبه‌رو می‌شوند؟باتری‌های بزرگی که درحال‌حاضر روی این خودروها نصب شده‌اند، چالش‌های بسیاری را برای این ناوگان ایجاد می‌کنند. با این‌حال، نسل اول خودروهای تجاری الکتریکی با باتری در سراسر جهان در دسترس هستند. این در حالی است که تکنیک‌های جدید مدیریت شارژ و صنعت باتری، نسل کارآمدتری از این خودروها را در آینده به ناوگان خواهد فرستاد.
در ابتدای مسیر توسعه این صنعت، به نظر می‌رسید که راهکاری برای کوچک‌تر شدن و کاهش قیمت باتری‌های بزرگ وجود ندارد و همین موضوع تردیدهایی را برای استفاده تجاری‌های الکتریکی به وجود می‌آورد. با این وجود، امروز کامیون‌های الکتریکی مانند ولوو و تسلا، در رقابت با دیزلی‌ها در حال پیشی گرفتن هستند و امروز بیش از نیمی از اتوبوس‌های قرمز نمادین لندن، الکتریکی، هیبرید یا هیدروژنی هستند و بیل‌های الکتریکی با مدل‌های بیش از ۲۰ تن از Volvo CE و کوماتسو با کمک این صنعت وارد بازار می‌شوند.
برخی کارشناسان برجسته جهان، تحقیقات جدید پیشگامانه‌ای را در زمینه مدیریت باتری و وضعیت شیمی این محصولات راه انداخته‌اند که راه‌حل‌های کارآمدتری را برای برقی‌سازی وسایل نقلیه بزرگ معرفی کرده است.
چرا کامیون‌های الکتریکی انتخاب کنیم؟
سام ایوانز یکی از کارشناسان و محققان توسعه صنعت باتری برای خودروهای تجاری اعلام کرده است: «کامیون‌های دیزلی برای رانندگی چالش‌برانگیز و کند هستند و حتی نمی‌توانند با سرعت بیش از ۳۰ مایل در ساعت از تپه‌ها بالا بروند. این در حالی است که الکترومکانیک ارائه‌شده توسط موتورهای الکتریکی برای کشیدن بارها بسیار مناسب است.
در دیزلی‌های کلاس۸ یک‌دقیقه کامل طول می‌کشد تا سرعت از صفر به ۱۰۰کیلومتر برسد، اما بهترین عملکرد در مدل‌های برقی این سرعت را به ۲۰ثانیه کاهش می‌دهد. چنین پیشرفت گسترده‌ای می‌تواند بهبود در جریان ترافیک را تسهیل و زمان سفر را کوتاه کند. مزیت اصلی این ویژگی کاهش هزینه‌های عملیاتی است.
سوخت‌رسانی به این کشنده‌ها به‌طور متوسط ۸۰درصد ارزان‌تر و تعمیر و نگهداری آن‌ها نیز ۴۳درصد ارزان‌تر است؛ حتی با وجود هزینه‌های اولیه ۱۸۶درصدی برای کامیون‌های برقی کلاس۸، کل هزینه مالکیت (TCO) می‌تواند در طول عمر آن ۲۰۰هزار دلار کمتر باشد.
چالش خودروهای تجاری الکتریکی با باتری‌ها
برقی شدن وسایل نقلیه بزرگ‌تر با چالش‌های مهندسی پیچیده‌ای همراه است و فعالیت‌های زیادی در تحقیق، طراحی و ساخت در این بخش در حال انجام است.
دو نوع طول عمر برای باتری‌های این خودروها وجود دارد؛ عمر چرخه که بستگی به تعداد چرخه‌های شارژ-دشارژ یک باتری قبل از خرابی دارد و عمر تقویمی یعنی زمانی که طول می‌کشد تا عملکرد این باتری‌ها تنزل پیدا کند، حتی در صورت عدم استفاده از آن‌ها. اما از آنجا که وسایل نقلیه تجاری دائما مورد استفاده قرار می گیرند، عمر چرخه معیار مهم‌تری است.
گرگ آفر، استاد مهندسی الکترومکانیک در امپریال کالج لندن در مورد فناوری‌های مربوط به کاهش کربن می‌گوید: «درک تخریب باتری برای کاربردهای سنگین به دلایل متعدد مهم‌تر است. یکی از این دلایل، نحوه استفاده اپراتورهای وسایل نقلیه سنگین از باتری‌های خود است.»
برخی از تولیدکنندگان پیشرو کامیون‌ها و کشنده‌های الکتریکی مدعی هستند که می‌توان باتری خود را تنها در نیم‌ساعت به شارژ کامل رساند. این موضوع فشار زیادی را به باتری وارد می‌کند و باید گفت که زمان شارژ را به قیمت عمر باتری به حداقل می‌رسانند.
در عملیات تجاری، به‌ویژه حمل‌ونقل، مالکان تمایل دارند سرمایه‌گذاری خود را در سریع‌ترین زمان ممکن جبران کنند، که به معنای استفاده مداوم و شارژ سریع زیاد است تا زمان خاموشی را به حداقل برسانند. این استفاده سنگین تهدیدی برای تضعیف مزایای اقتصادی برقی‌سازی است، به‌ویژه به این دلیل که باتری در حال‌حاضر تا ۴۰ درصد از کل هزینه سرمایه‌گذاری را تشکیل می‌دهد.»
افزایش ۶۰درصدی عمر باتری الکتروتراک‌ها با فناوری جدید
به‌گفته کریستوفر بیرکل، محقق آکسفورد در بخش دیگری از این تحقیق راه‌حل جدیدی برای غلبه بر مشکل عمر باتری‌ها ارائه شده که ممکن است برای خودروهای الکتریکی سنگین مزیت خاصی داشته باشد.
بیرکل می‌گوید: «ابتدا، ما ظرفیت باتری‌هایی را که دور انداخته شده بودند، اندازه‌گیری کردیم و متوجه شدیم که ۵۰درصد سلول‌ها بیش از ۷۰درصد از کل ظرفیت ذخیره‌سازی‌شان باقی‌مانده است.تغییرات فردی در میان هزاران سلول در یک باتری می‌تواند باعث شود برخی از آن‌ها سریع‌تر از سایر سلول‌ها تخریب شوند. این ممکن است به دلیل تفاوت‌های جزئی در تعادل شیمیایی، بی‌نظمی در ساخت و قرار گرفتن در معرض دمای شدید درحین استفاده باشد.»
وی ادامه داد: «اما ما به‌فناوری پایه‌ای برای Brill Power، روش جدیدی برای کنترل باتری‌ها دست یافته‌ایم. این فناوری مدارهای متصل به هر یک از هزاران سلول را می‌بیند که سرعت شارژ هر یک به طور خودکار تعدیل می‌شود. در شکل‌گیری این فرآیند، هیچ نرم‌افزاری در کار نیست، بلکه با تحلیل رفتن سلول، این فناوری تضمین می‌کند که کندتر از همتایان سالم‌تر خود شارژ می‌شود. بنابراین سلول‌های ضعیف‌تر با شدت کمتر و سلول‌های قوی‌تر با شدت بیشتری استفاده می‌شوند. به این ترتیب، هرگز به چنین موقعیتی دست نمی‌یابید که یک سلول بتواند کل باتری شما را خراب کند.»
تأثیر این پیشرفت می‌تواند با افزایش ۶۰ درصدی در طول عمر چرخه چشمگیر باشد. چنین جهشی ممکن است بسیاری از نگرانی‌های مربوط به دوام باتری را در چشم‌انداز خودروهای سنگین کاهش دهد.
