السيارة الكهربائيه حلول واعدة من أجل البيئه المتجدده

التفاصيل

تم إنشاءه بتاريخ الخميس, 06 تموز/يوليو 2017 10:05

كتب بواسطة: د.هيثم االشيباني

                       الدكتور هيثم الشيباني
                          خبير في البيئه
                      عميد كلية هندسه سابق

السيارة الكهربائيه حلول واعدة من أجل البيئه المتجدده

السيارة الكهربائية
هي السيارة التي تعمل باستخدام الطاقة الكهربائية وهنالك العديد من التطبيقات لتصميمها, وأحد هذه التطبيقات يتم باستبدال المحرك الاصلي للسيارة ووضع محرك كهربائي مكانه , وهي أسهل الطرق للتحول من البترول للكهرباء مع المحافظة علي المكونات الأخرى للسيارة ويتم تزويد المحرك بالطاقة اللازمة عن طريق بطاريات تخزين التيارالكربائي. وتختلف السيارة الكهربائية عن المركبة الكهربائية بأنها سيارات خاصة للأشخاص، أما العربة أو المركبة الكهربائية فهي للاستخدام الصناعي أو النقل العام.
وتعتمد تصميمات السيارة الكهربائية على محرك يعمل بالكهرباء ،ونظام تحكم كهربائي، وبطارية قوية يمكن إعادة شحنها مع السعي الى خفض وزنها وجعل سعرها في متناول المشتري. وتعتبر السيارة الكهربائية أ فضل كثيرا من سيارات محرك الاحتراق الداخلي من حيث المحافظة على البيئة فلا ينتج عنها مخلفات ضارة بالبيئة.
كان  التطور محصورا في عام (2009) بالنسبة للسيارات الكهربائية على سيارات صغيرة قصيرة المدى، حيث تحتاج إلى بطاريات ثقيلة ومرتفعة الثمن، إذ تحتاج بطاريتها قدرة نحو 6000 مركم من نوع بطارية ليثيوم أيون التي تستخدم في الهاتف المحمول. وتحاول مصانع إنتاج السيارات ابتكار بطاريات جديدة للسيارات يكون ثمن البطارية وحدها أقل من 20.000 دولار. لكن مدى تلك السيارات التجريبية لا زال دون 200 كيلومتر. الا أن العمل يتقدم بخطى جديه في عدد كبير من مصانع السيارات العالميه وبتشجيع ودعم مالي من الحكومات  لتطوير البطاريات التي تعمل على أساس بطارية الليثيوم Li-Tec. نجحت  بعض البطاريات   خلال الاختبار في إعادة شحنها 30000 دورة، أي يمكن بقاء البطارية صالحة للعمل -من حيث المبدأ - لمسافة كلية مقدارها 300.000 كيلومتر. والصعوبة الحالية هي في تحقيق زيادة مدى السيارة أكثر من 200 كيلومتر بشحنة واحدة للبطارية، وخفض زمن إعادة الشحن، إذ يستغرق شحن البطارية حاليا نحو 8 ساعات، تكون  السيارة خلالها متوقفة عن العمل .
في عام 2010 بدأت السلطات في ألمانيا تجهيز برنامج لاختبار السيارات الكهربائية، حيث بدأت عدة مؤسسات حكومية وبعض الشركات الكبيرة استيراد سيارات من هذا النوع. ومن المشكلات العالقة هي تأمين المستخدم للسيارة من الجهد الكهربي العالي اللازم لتسيير السيارة، حيث تحتاح إلى جهد كهربائي يبلغ نحو 650 فولط. كذلك لا بد من اختبار البطارية الثقيلة التي تبلغ نحو 120 كيلوجرام للسيارة الصغيرة في حالة حوادث الاصطدام، وأن لا تكون سببا لاشتعال السيارة.
ان اعادة شحن السيارة الكهرباء من مصدر مولد بالفحم أو البترول يضر البيئة كثيرا , ويزيد من انبعاث ثاني أوكسيد الكاربون الى الجو , فكما هو معروف أن انتاج 20 كيلو واط . ساعة من الكهرباء من محطة توليد كهرباء يطلق  120 غرام من ثاني أوكسيد الكاربون لكل كيلومتر تسيره السياره . لذلك فمن وجهة نظر بيئيه يفضل التزود بالكهرباء من مصدر الطاقة المتجدده , لتجنب انبعاث ثاني أوكيد الكاربون.

        
 تطور السيارة الكهربائية

بينما سار تطور سيارة الاحتراق الداخلي التي تعمل بالبنزين أو الديزل على قدم وساق خلال القرن الماضي تخلف تطور السيارة الكهربائية. وقد غير ذلك اختراع الترانزيستور خلال الأربعينيات من القرن العشرين، حيث بدأت إحدي الشركات عام 1947 في إنتاج أول سيارة تعمل بالطاقة الكهربائية، وباستخدام الترانزيستور استطاعت إنتاج سيارة سميت هيني كيلوات Henney Kilowattt.
ورغم نجاح عمل تلك السيارة الكهربائية، فقد اتضح أن سعرها عاليا بالمقارنة بسعر السيارات التقليدية، وتوقف إنتاجها عام 1961 لعدم الإقبال عليها. وبعد فترة، في 3 يوليو 1971 استحوذ ت عربة تعمل بالكهرباء على اسم أول سيارة كهربائية يقودها الإنسان على سطح القمر. فقد كانت العربة القمرية Lunar rover من ضمن البعثة الفضائية إلى القمر مع أبولو 15. وقد أنتجت شركة بوينغ هذه السيارة ليستعملها رواد الفضاء على القمر.وكانت مزودة بأربعة محركات تعمل بالتيار المستمر ومتصل كل منهما بعجلة من العجلات الأربع للسيارة، وزوجا من بطاريات فضة-زنك وهيدروكسيد البوتاسيوم، يبلغ الجهد الكهربائي لكل منهما  36 فولت.
السيارة الكهربائية ومرحلة التسعينيات
تمثل الصورة أدناه واحدة من السيارات الكهربائيه  التي يبلغ مداها 160 كيلومتر   والتي صنعت من قبل شركة جنرال موتورز.

     
 
General Motors EV1 : واحدة من السيارات الكهربائية وتعمل ببطارية NiMH عام 1999.

بعد غياب عن السوق وحدوث ازمة البترول العالمية في عام  1973 ،بدأ الاهتمام من جديد بالسيارة الكهربائية , ليس فقط من أجل خفض الاعتماد على البترول المستورد من دول الشرق الأوسط ، بل أيضا من وجهة ضرورة المحافظة على البيئة. كما  وأصدرت ولاية كاليفورنيا قوانين لاجبار شركات السيارات على إنتاج سيارات ملائمة للبيئة بحيث تشكل 10 % من مجموع السيارات في تلك الولاية حتي عام 2003 . إلا أن السيارات الكهربائية المنتجة كانت مرتفعة السعر، فكان ثمنها ضعف أو ثلاثة أضعاف ثمن السيارات المعتادة ولم تنجح السيارة الكهربائية على جذب الزبائن مما أدى الى  ابتعاد صناع السيارات عن صناعة السيارات الكهربائية، والالتفات فقط إلى تطوير محركات البنزين لتقليل العادم.
التطورات بعد عام 2000

تم تصنيع بعض السيارات التجريبيه بعد عام 2000 فاستطاعت السير بسرعات تبلغ 210 كيلومتر/ساعة، وتصنيع سيارة أخرى تستطيع السير مسافة 400 كيلومتر. ولكنها تجريبية ولا يقبل الناس على شرائها كثيرا نظرا لارتفاع أسعارها وثقل بطاريتها. كما أن إعادة شحن مركم تلك السيارة يستغرق 8  ساعات وهذا وقت طويل.
ثم بدأت بعض شركات السيارات العالمية في إنتاج سيارة كهربائية متطورة بعد عام 2005 وعرضها للبيع إلا أن بطاريتها لا زالت ثقيلة و غالية الثمن  . ويمكن القول أن قدرة بطارية السيارة الكهربائية من نوع  ليثيوم -أيون تعادل نحو 6.000 بطارية من النوع الذي يستخدم في الهاتف المحمول، وعليه  ان البطارية  مرتفعة الثمن , وتهتم كثير من الدول المتقدمه مثل الولايات المتحدة الأمريكية واليابان وألمانيا بتشجيع شركاتها الوطنية للسيارات على تطوير مراكم للسيارة الكهربائية بقصد خفض أسعارها. وتدعم هذه الحكومات مصانع السيارات والمعاهد العلمية بمليارات الدولارات لتشجيعها في هذا المجال.
أما الولايات المتحدة الأمريكية فانها تدعم شركات صناعة السيارات الأمريكية بنحو 2 مليار دولار لتحسين مراكم السيارات.
كذلك تدعم حكومة ألمانيا شركات السيارات الألمانية بنحو 5 مليارات يورو لتحسين مراكم السيارات، وإنتاج سيارات أكثر ملاءمة للبيئة وخفض كمية العادم الضارة. ويهدف برنامج   عام 2009  أن تتطور صناعة السيارات الكهربائية في ألمانيا وأن تنتشر تلك السيارات فيها  بحجم مليون سيارة من هذا النوع حتى عام 2020.
أما الصين فلها مشروع كبير في هذا المجال حيث تأخرت عن صناعة السيارات المعتادة لمدة تبلغ نحو قرن من الزمان بالمقارنة بالعالم الغربي واليابان، إلا أنها تعمل الآن على اختصار هذا الوقت والدخول مباشرة في مجال إنتاج السيارة الكهربائية وتطوير البطاريات الكهربائية التي يمكن إعادة شحنها. وقد توصلت بالفعل إلى ذلك في مجال مراكم المحمول التي تعمل بالليثيوم أيون، وتبذل الجهد أيضا في مجال البطارية الكهربائية   منخفضة السعر.
وستبدأ الصين ابتداء من عام2010 في إنتاج سيارة كهربائية للاستعمال الشخصي بالاشتراك مع إحدي شركات السيارات الأمريكية وعرضها في السوق الأمريكي. وتأخذ الصين  التكنولوجيا المتطورة وتطويعها للاستخدام داخل البلاد. كما وتتميز الصين بانخفاض أجور اليد العاملة، وقدرتها الكبيره على المنافسة في السوق العالمي. يضاف إلى ذلك فان السوق الداخلي كبيرجدا، فالصينيون ويبلغ عددهم 1.300 مليون نسمة يحتاجون إلى مئات الملايين من السيارات، وان مئات الملايين من الصينيين يسعون الى الحصول على سيارة حيث يرتفع المستوى المعيشي في الصين ارتفاعا سنويا كبيرا ، وأصبح قطاع واسع من الشعب الصيني قادر على شراء سياره .  وتحاول الصين أن تكون رائدة في مجال السيارة الكهربائية لبيعها في الداخل أيضا من أجل خفض استهلاك منتجات النفط، وتخفيض اعتمادها على استيراد النفط من الخارج، وكذلك تخفيض وطأة التطور الصناعي السريع على ما يسببه من كميات ضخمة من النفايات تطرد إلى الجو، وتؤثر على البيئة تأثيرا ضارا.
التطور في عام 2010
بدأت اليابان منذ العشرة سنوات الماضيه  بإنتاج السيارات الهجينينيه، وهي السيارات  التي تستخدم بطاريات إلى مسافة نحو 200 كيلومتر، وبعد فراغ البطارية تعمل بالبنزين.
وصار مؤكدا اعتماد الصين على تسيير السيارات الكهربائية بواسطة بطارية ليثيوم أيون، حيث اكتسبت خبرة كبيرة في صناعة ذلك النوع من البطاريات، وهي تأمل دخول السوق العالمية معتمدة على رخص الأيدي العاملة فيها وعلى الأخص في صناعة البطاريات مرتفعة الثمن.
اتخذت معظم شركات السيارات الأوروبية طريق تطوير خلايا الوقود التي تعمل بغاز الهيدروجين، وترجع السبب في ذلك إلى أن بطاريات الليثيوم أيون والمراكم عموما تحتاج لمدة 8  ساعات لاعادة شحن البطارية بالإضافة إلى الثمن العالي لتلك البطاريات وارتفاع وزنها. وقد بينت الاختبارات الأولية على سيارات كهربائية أوروبية تسير بخلايا الوقود أن شحن العربة بالهيدروجين لا يستغرق إلا 3 دقائق تكفي لشحن 44 كيلوجرام من الهيدروجين في السيارة تمكنها من السير مسافة 400  كيلومتر. لذك سيتأخر تقديم السيارات الأوروبية في الأسواق بعض الوقت من أجل تطوير خلية لوقود من جهة وإنشاء شبكة البنية التحتية لتعميم توزيع وقود الهيدروجين. ومع ذلك فلم تترك الشركات الأوروبية والأمريكية مضمار بطاريات الليثيوم أيون تماما وإنما يشترك الكثير منهم مع الصين ودول شرق أسيا في تطويرها لكي لا يفوتها التطور في هذا المضمار.
إن الجيل التالي من المركبات البديلة التي تم طرحها في الأسواق بدءا من العام 2010 اختلف عن نموذج السيارات المهجنة التي تعمل بالبنزين والكهرباء السابقة، بكونها مجهزة بنوع جديد من بطاريات الليثيوم التي من شأنها أن توفر أساسا للسيارات العاملة بالبطاريات بصورة كاملة، بما في ذلك نموذج جديد من سيارة تويوتا القادرة على قطع 12 إلى 17 ميلا دون بنزين. بعض نماذج «الجيل الثالث» من المتوقع أن تحقق نجاحا تكنولوجيا أبعد من ذلك، بما في ذلك نموذج شيفروليه فولت، وهي كهربائية بالكامل عندما عرضت في عام 2010، حيث تقطع لغاية 240 ميلا في المدن. كذلك نموذج ليف نيسان، التي عرضت في صالات العرض في 2010 أو 2011، حيث تقطع حتى 367 ميلا بالاعتماد كليا على الكهرباء.
مقارنة الديزل والبطارية
 في مطلع عام 2011  تبين أن السيارة تحتاج الى كمية 30 كيلوجرام من الديزل لقطع مسافة 400 كيلومتر , في حين أن السيارة الكهربائيه تحتاج إلى بطارية وزنها 450 كيلوجرام لقطع نفس المسافة . هذا المثال يفسر لماذا يزيد ثمن السيارة الكهربائية عن ثمن مثيلتها التي تعمل بالجازولين أو الديزل ، لأن مواد صناعة البطارية مرتفعة الثمن وتحاول دور البحث العلمي والجامعات على ايجاد مواد بديلة أقل ثمنا وأكثر كفاءة. سوف يظهر خلال السنوات القادمة مدى النجاح في هذا الاتجاه ، ومن يفوز بالحل سوف يحتكر حقوق الاختراع ويجلب كثيرا من مصنعي السيارات على مستوى العالم و هذا ما منع  وجودها في الأسواق بوفرة.
من 2010 حتي 2015

بموجب تقاريرالشركات العالمية لصناعة السيارات , تم إنتاج نحو 3 ,1 مليون سيارة كهربائية حتي عام 2015. موزعة كالآتي طبقا لمجلة إيه دي إيه سي الألمانية:
56 % منها رينو- نيسان .
19 % جي إم.
8 % ميتسوبيشي .
3 % دايملر .
9 % منتجين آخرين.
في السوق عام 2008 و 2009 : تسلا رودستر وميتسوبيشي i-MiEV
وتأتي 2010 : شيفروليه فولت، وستروين C-Zero، فيسكر كارما، نيسان ليف، بيجو أيون وبريوس 111.
عام 2011 : أوبل أمبيرا، ورينو تويستي ورينو بلوينس ورينو كانجو.
عام 2012 : أودي ورينو زوي وسمارت إي دي وتيوتا EV-11.
عام 2013 : فولكس واجن e-up.
عام 2014 : مرسيدس E-Cell.
عام 2015 : مرسيدس f-Cell و BMW Megacity Vehicle.
ان بعض تلك السيارات يسير بخلايا الوقود التي تعمل بتفاعل الهيدروجين مع الأكسجين . تحتوي تلك السيارات على خزان للهيدروجين تحت ضغط جوي يصل إلى 700 ضغط جوي . لا تزال كلفة مثل تلك السيارات باهظة ، علاوة على قلة محطات تزويد الهيدروجين لتلك السيارات . و انتشار تلك السيارات يحتاج إلى بنية تحتية ضخمة ومكلفة لتزويد السيارات بالهيدروجين لم تتحملها  الحكومات في عام (2014 ) .

 
شحن بطارية السيارة
ان  زمن شحن بطارية السيارة الكهربائية يعتمد على قدرة السيارة ونوع التيار . فتحتاج سيارة كهربائية قدرتها 40 كيلوات ساعه نحو 11 ساعة لشحنها بالتيار المنزلي ذو الطور الواحد (16 أمبير و 7 ,3 كيلوواط)   بينما يتم شحنها بتيار ثلاثي الأطوار خلال 1  ساعة .
عرض لبعض السيارات الكهربائية
ان للعديد من شركات السيارات محاولات لانتاج السيارة الكهربائيه , وما يلي بعض الأمثله:

•    
General Motors EV1، مداها  160 كيلومتر وبطارية NiMH، عام 1999
•    
Toyota RAV4 EVتعمل ب 24 بطارية كل منها 12 فولت،عام 2005 .
•    
REVA سيارة كهربائية

•    
MIEV-Mitsubishi i MiEV سيارة كهربائية موديل MiEV
•    
سيارة كهربائية مداها 80كيلومتر.

•    
تويوتا ميراي إنتاج عام 2014 ، مداها 450  كيلومتر.
 
https://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D8%A7%D8%B1%D9%8A%D8%AE_%D8%A7%D9%84%D8%B3%D9%8A%D8%A7%D8%B1%D8%A7%D8%AA
 
وهناك أمثلة أخرى لانتاج سيارات كهربائيه والبعض منها على نطاق شخصي تستحق الاحترام , وأدناه بعض الأمثله :
محمود محمد مجاهد، فلسطيني تغلب على إعاقته وصنع سيارة كهربائية.
سيارة تعمل بالكهرباء.. صنعت في فلسطين  ، 3 يوليو 2008م  .
تم عرض السيارة الكهربائية في غزةعلى اليوتيوب، الجزيرة الوثائقية، 6 أبريل 2009 .
كشفت شركة جنرال موتورز عن سيارة كهربائية شحنها  رخيص جدا, رويترز, 17 سبتمبر 2008م .
السيارة الكهربائية قادمة على يوتيوب، قناة الجزيرة، 23 أبريل 2009 .
اطلقت شركة نيسان في 2010 سيارتها الكهربائية صديقة البيئة، الجزيرة نت، 13 مايو 2008م .
أعلنت شركة ديملرأنها  تعتزم صناعة سيارة كهربائية بحلول 2010، الجزيرة نت، 20 يونيو 2008م .
بعد ضغوط جماعات البيئة في النرويج, أعادت شركة فورد  300 سيارة كهربائية  ، الجزيرة نت، 3 أكتوبر 2004م .
كشفت شركة نيسان عن انتاجها  سيارة ليف الكهربائية بالكامل، الفرنسية، مصراوي، 2 أغسطس 2009م .
أنتجت الصين  سيارة كهربائية جديدة، مصراوي، 28 نوفمبر 2009 .

الخاتمه :
اعلنت السيارات الكهربائيه تحدياتها لمصنعي السيارات التي تعمل على وقود الديزل والبنزين , من أجل البيئة المتجدده .
السيارات الكهربائية تقدم حجما اضافيا للأمتعة .
تحتاج السيارات الكهربائيه الى التغلب على  سعر السيارة المرتفع نسبيا ووزن البطارية الأثقل من نظيرتها التقليدية .
تقوم مراكز البحوث المتقدمه في العالم بتجارب متواصلة من أجل حل المعضلات التي تواجهها السيارة الكهربائية .
اهتمت الدول الصناعية وتسابقت من أجل انتاج أفضل السيارات الكهربائية , وأنسب سعرا للمشتري , وقد حققت شركة تسلا قفزات نوعية وكمية في هذه الصناعة الصديقة للبيئة , وتستحق هذه الشركة مقالا مستقلا .
استطاعت الصين ان تصنع سيارة كهربائية صغيرة الحجم رخيصة الثمن أكثر من سبعة الآف دولار قليلا منافسة سيارة تسلا الكهربائيه. ولا شك أن هذه المعلومة سوف تحرك مراكز بحوثها للدخول الى سوق المنافسة بشكل سريع.
وبقلب دامي نقول أن أمتنا منشغلة في الصراعات والفتن الداخلية , بحيث  تتبدد أموالها الخرافية التي تأتي من مصادر النفط والغاز بشكل رئيسي , وهي ملوثة للبيئة وقاتلة للأحياء , فأصاب العيون غشاوات منعتها من مشاهدة اليتامى والأرامل ومرضى السرطان والأوبئة المستفحلة , فعلى أمتنا أن تستفيد من دروس ألمانيا واليابان اللتان خرجتا من الحروب بقوة نحو قمة الاقتصاد والتكنولوجيا , فصارتا في المقدمة.
وتكون البداية من هويتها العربية.