در جهانی پر از برق!

0

به گزارش پردیس سلامت ، در جهانی که تمام خودروها و کامیون‌ها الکتریکی هستند، باید انرژی موردنیاز را براساس زیرساخت‌های قابل‌مقایسه با مصرف انرژی کنونی خودروها بررسی کنیم؛ بنابراین نیاز به حرکت عظیم از یک نوع حامل انرژی است (همه‌سوخت‌ها به میزان نفتی که در بخش حمل‌ونقل وجود دارد به الکتریکی تبدیل می‌شوند) ظرفیت تولید در قالب سوخت هسته‌ای، سوخت فسیلی یا انرژی‌های تجدید‌پذیر و زیرساخت حمل آن نیز باید وجود داشته باشد.

افزایش عظیم ظرفیت حمل‌ونقل شبکه برق نسبت به‌جایی که امروز ما هستیم باید صورت گیرد. به‌طور مثال مصرف انرژی در بخش حمل‌ونقل ایالات‌متحده (به‌عنوان یک کشور توسعه‌یافته) تقریبا ۲۸ درصد برآورد می‌شود و اکثر آن بر پایه نفت است. خودروهای برقی موجود درصد کمی را تشکیل می‌دهند. ICE (خودروهای بنزینی درون‌سوز) معمولی بسیار ناکارآمد هستند و راندمان آنها به‌طور متوسط ۱۸ تا ۲۰ درصد است.

روی کاغذ راندمان خودروی الکتریکی خیلی بهتر برآورد می‌شود اما در عمل این مزیت تا حدودی کم است. به‌عنوان‌مثال، تلفات شارژ در این رقابت حدود ۲۰ درصد یا بیشتر است. موتورهای الکتریکی بسیار بهتر از موتورهای درون‌سوز در تبدیل انرژی به توان حرکتی عمل می‌کنند.

نمونه‌های اولیه این موتورها از راندمانی حدود ۸۰ درصد و بیشتر برخوردار بودند. بنابراین نسبت به خودروهای درون‌سوز، انرژی کمتری را برای رسیدن به یک‌فاصله مشابه نیاز دارند.

اما به دلیل اینکه کل کار‌آیی سیستم شامل تولید، ضرر و زیان در نیروگاه و تلفات حمل‌ونقل در شبکه می‌شود، درنهایت از ۸۰ درصد مورد نظر بسیار پایین‌تر قرار می‌گیرد.

به‌عنوان‌مثال اگر منبع انرژی در کارخانه تولید، توربین گاز باشد، بهره‌وری از ژنراتور در بهترین حالت ۶۰درصد است اما به صورت واقعی‌تر در حدود ۵۰درصد و تلفات شبکه ۶,۵درصد و بیشتر است.

پس‌ازآن کل بهره‌وری سیستم تقریبا ۲۹درصد خواهد بود. البته هنوز هم بهتر از موتورهای درون‌سوز عمل می‌کند بنابراین درصد ۶۸ تلفات خوب به‌نظر می‌رسد.
اگر فرض کنیم بیشتر انرژی مصرفی خودروها حدود ۲۸ درصد کل انرژی مصرفی الکتریکی باشد، این انرژی اضافی باید توسط نیروگاه‌ها، تولید شود و شبکه حمل‌ونقل آن را به ایستگاه‌های شارژ بفرستند و در اختیار خودروها قرار دهند.

 

زیرساخت شبکه برق و ظرفیت انتقال انرژی
زیرساخت فعلی ما با چند عامل بزرگ ایجاد شده است: تولیدکننده‌های انرژی میزان تولید و به‌تناسب آن شبکه انتقال را بر اساس پیک مصرف تعیین می‌کنند. برق تولیدی در اکثر کشورها از منابع نفتی، گاز و انرژی هسته‌ای تامین می‌شود. این نیز خود یک عامل محدود تلقی می‌شود.

میزان بار فرایندی است که در نیروگاه قدرت خروجی را مشخص می‌کند و در یک محدوده حداکثر و حداقل قرار دارد که نیروگاه می‌تواند به میزان تقاضا پاسخ دهد.

اگر همه خودروهای برقی در زمان‌هایی که میزان اوج مصرف است شروع به شارژ کنند در نتیجه دچار مشکل می‌شویم، از طرفی در برخی مکان‌ها به دلیل مشکلات تامین برق و کمبود برق، شارژ تعداد زیاد خودرو امکان‌پذیر نیست و شبکه را نمی‌توان با این توان بارگیری کرد.

در زمان‌هایی که اکثرا افراد قصد استفاده از خودروی برقی خود را دارند مثلا ساعت ۵:۳۰ تا ۷، امکان شارژ برای آنها وجود ندارد. با توجه به محدودیت طول مسافت و میزان شارژ خودرو باید در مواقعی که شبکه کمترین بار ممکن را دارد، اقدام به شارژ کنند.

اگر همه این اقدامات هم‌زمان صورت گیرد، به شبکه فشار زیادی وارد می‌شود و ممکن است مشکلاتی ایجاد کند. اختصاص خطوط مجزای برق برای ایستگاه‌ها و شارژ در زمان کم‌باری، بهترین گزینه فعلی پیش رو است. یک خودروی برقی به‌طور متوسط در زمان شارژ در ایده‌آل‌ترین حالت به‌اندازه یک واحد مسکونی به شبکه، بار تحمیل می‌کند.

شارژ سریع در واقع خیلی سریع نیست، ایستگاه‌های شارژ مجدد باید خیلی بزرگ‌تر از ایستگاه‌های فعلی سوخت باشند؛ سوخت‌گیری وسیله نقلیه بنزینی، گاز یا دیزلی فوق‌العاده سریع است. به‌طور معمول برای پر کردن مخزن و عملیات پرداخت کمتر از ۵ دقیقه زمان لازم است و ایستگاه‌های گاز نسبتا جمع‌وجور هستند.

یک ایستگاه گاز معمولی در بزرگراه می‌تواند از ۶ تا ۱۴ پمپ در هرجایی داشته باشد و ۱۰۰ خودرو در ساعت را بدون مشکل پذیرش کند. حال اگر زمان برای سوخت‌گیری به یک‌ساعت یا بیشتر افزایش یابد، نیاز به فضا و جایگاه بیشتری است تا بتوان همان تعداد خودرو در یک‌ساعت سوخت‌گیری کنند و البته این امر نیروی کار بیشتری را نیز می‌طلبد. البته طبیعی است که مدت زمانی را که برای سوخت‌گیری در ایستگاه منتظر می‌مانیم، خوشایند نباشد.

معمولا ایستگاه‌های بنزین و گاز در کنار ایستگاه‌های برق وجود ندارند: انرژی و هزینه‌های مصرف‌شده برای اینکه مقدار مشخصی از سوخت به ایستگاه‌های سوخت‌گیری منتقل شود طبیعتا با تلفات در خطوط برق برای جابه‌جایی الکتریکی مشابه است. این تلفات برای شبکه حدود ۶,۵درصد، قابل‌قبول است.

فاصله زیاد بین تولیدکنندگان برق و مصرف‌کنندگان خودروهای برقی از کارایی طرح خودروی برقی می‌کاهد، حتی اگر یک ‌راه‌حل مناسب در نظر گرفته شود. اگر این میزان توان را در تولیدکننده‌ها داشته باشیم نیاز به سرمایه‌گذاری عظیمی است تا آن را در اختیار مصرف‌کننده‌ها قرار دهیم.

از سوی دیگر هر بزرگراه به‌طور پیش‌فرض به زیرساخت‌های برق دسترسی دارد. ایجاد شبکه برق حامل برای این خودروها اگرچه امکان‌پذیر است اما زمان زیادی می‌طلبد. این سیستم نیاز خودروها به ایستگاه شارژ را کمتر می‌کند زیرا در حال حرکت می‌توانند انرژی خود را دریافت کنند.

شارژ مجدد نیز تقریبا به‌خوبی کار نخواهد کرد، زیرابه دلیل اشتراک‌گذاری وسایل نقلیه افزایش می‌یابد.یک ماشین خانوادگی معمولی بیش از ۹۵درصد عمر خود را در حال پارک است، پس فرصت مناسبی را برای مالکین آن بابت شارژ مجدد فراهم می‌آورد‌ اما با توجه به این‌که این مالکیت و استفاده بین اعضای خانواده است (این حالت استفاده از وسیله نقلیه خوب است) فرصت برای شارژ مجدد کاهش و مصرف انرژی در خودرو افزایش می‌یابد. با وجود فناوری‌های نوظهور مانند ماشین خودران احتمالا فرصت کمتری برای شارژ بین دو زمان متفاوت برای سوارشدن وجود خواهد داشت.

ما هنوز این زیرساخت را نداریم: اگر مقدار قابل‌توجهی از مصرف انرژی ما به دلیل نیازهای حمل‌ونقل از انتقال مستقیم نفت به برق بر اساس تحویل به‌موقع انرژی در مقادیر وسیع و به تعداد زیادی از مکان‌ها منتهی شود، باید به‌طور گسترده در ظرفیت تولید و شبکه، سرمایه‌گذاری صورت گیرد.

در تحقیقات مصرف انرژی خودروهای برقی در نظر گرفته‌شده است. این انتقال سال‌ها طول می‌کشد تا برنامه‌ریزی و ساخت آن انجام شود، حتی اگر بحث خودروهای برقی بسیار داغ باشد. تعداد کل این خودروها هنوز کم است (استثنا: نروژ و هلند).

در حال حاضر، هلند یک کشور واقعا کوچک (حدود ۱۰۰ × ۲۰۰ کیلومتر) است، مسائلی مانند محدوده به دلیل ظرفیت باتری محدود و هزینه زیربنای شبکه، تاثیر نسبتا کمی دارد.

در هلند و نروژ مقدار زیادی از انرژی آبی به برق تبدیل می‌شود. این‌یک عامل تعیین‌کننده است که چرا این دو کشور بیشتر به سمت استفاده از خودروهای الکتریکی روی آورده‌اند. اما در کشورهای دیگر شرایط متفاوت است، باید سرمایه‌گذاری قابل‌توجهی در ظرفیت تولید برق و زیرساخت شبکه ایجاد شود تا امکان استفاده گسترده از این خودروها را به واقعیت تبدیل کند.

چیزهایی که باید پیش از خرید الکتریکی‌ها بدانید

محدوده ایستگاه‌های شارژ

در کشورهای کوچک و در اطراف شهرها محدوده، مورد بحث نیست اما با افزایش حمل‌ونقل، تعطیلات و مسافرت‌های طولانی‌مدت محدودیت خودرو و ایستگاه‌ها می‌تواند مهم باشد.

امروزه خودروهای برقی قادرند با یک‌بار شارژ مسافتی تا چند صد کیلومتر را نیز بپیمایند. تراکم ذخیره‌سازی بنزین، دسترسی جهانی و سرعت در محدوده اضافی سوخت‌گیری سریع، مزیت بزرگی برای خودروهای سوختی است. خودروهای برقی با تکنولوژی کنونی نمی‌توانند در این مورد با آنها رقابت کنند.

خدمات

خودروهای بنزینی به‌خوبی جا افتاده‌اند. تعمیر و نگهداری خودروهای برقی در اصل بسیار ساده‌تر از سرویس‌دهی وسیله نقلیه مبتنی بر موتور درون‌سوز است. به این دلیل که سیستم‌ها به لحاظ ذاتی به ندرت قابل تعمیر هستند، بنابراین در زمان خرابی قطعه به‌عنوان یک ماژول جایگزین خواهد شد.

یک خودروی الکتریکی معمولی متشکل از یک مدار DC با چند صد ولت است که اینورتر آن را در اختیار دارد و به در چند فاز به موتور منتقل می‌کند. این سیستم برای تعمیر، قابل ‌حمل است یعنی این تعمیرات را می‌توان خارج از گاراژ نیز انجام داد.

مشکل منبع تغذیه (باتری، برق الکترونیک، موتور یا سیم‌کشی) و جایگزینی ماژول شکسته کاری است که یک مکانیک شایسته باید انجام دهد. تولیدکنندگان برای باز کردن کانال‌های خدمات خود باید مکان‌هایی را تاسیس کنند. زیرا نبود نمایندگی و مکان مناسب برای تعمیر این خودروها و در دسترس نبودن آنها در همه مکان‌ها می‌تواند واقعیت خودروهای الکتریکی را با شکست روبه‌رو کند.

دوره‌های مالیاتی

در بسیاری از کشورها، صاحبان خودروهای الکتریکی در صورت خرید ماشین یا در طول عمر خودرو، مالیات قابل‌توجهی را پرداخت نمی‌کنند. کاهش یا حذف مالیات‌ها یک مشوق خوب برای تغییر است‌ اما در درازمدت این سیستم باقی نخواهد ماند.

دلیل این امر بسیار ساده است؛ دولت پرداخت مالیات را برای خود خنثی می‌کند. فرایند تغییر از خودروهای بنزینی به سمت برقی به آهستگی صورت می‌گیرد و این امر باید تعادل خود را حفظ کند.

دولت باید برای این منظور بخش مالی قابل‌توجهی را به آن اختصاص دهد. البته در درازمدت این هزینه‌ها کاهش خواهد یافت. با همه مشکلات و نواقص امید به داشتن خودروهای بهتر و کاهش هزینه‌ها یک انگیزه اقتصادی برای تغییر به برق وجود دارد. فناوری‌های در دست توسعه (نظیر باتری‌ها و موتور الکتریکی) می‌تواند حضور این خودروها را به واقعیت نزدیک‌تر کند.

برخی از راه‌حل‌های ممکن

برخی از مشکلات در زمان مشخص حل خواهند شد (به‌خصوص زیرساخت‌ها و مسائل مربوط به تولید برق) اما رفع برخی دیگر احتمالا چند دهه طول خواهد کشید.

بنابراین اعمال تغییرات گسترده در چند سال اخیر ممکن نیست. تغییرات بسیاری با نوآوری در تکنولوژی می‌تواند این امر را ممکن سازند به‌خصوص در مورد باتری‌ها.یک‌راه حل ترکیبی را می‌توان برای نزدیک شدن به این هدف پیشنهاد داد.

در این روش یک دستگاه تولیدی کوچک برق که با سوخت (ترجیحا گاز) کار می‌کند، انرژی لازم برای ایستگاه را تامین می‌کند. این ‌یک روش میانی در صورت نبود زیرساخت پیشنهاد می‌شود اما ممکن است به افزایش قیمت‌ها منجر شود. این روش نیاز به ابتکارات زیادی دارد. در برخی موارد ممکن است یک واحد تولید برق برای موارد اضطراری در نظر گرفته شود.

انگار یک موتور بنزینی را به‌وسیله نقلیه خود اضافه کرده باشید. وجود یک واحد تولید برق محلی در اوج بار می‌تواند کمک کند.در بلندمدت زیرساخت‌ها با تقاضای افزایش حمل‌ونقل برق رشد خواهند کرد، امیدواریم فناوری باتری هنوز در پایان توسعه آن نباشد و زمان شارژ به حد معقولی کاهش یابد.

اگر خودروهای الکتریکی در محدوده حرکتی ۸۰۰ کیلومتری با قیمت مناسب مقرون‌به‌صرفه باشند، شارژ مجدد می‌تواند یک‌شبه به‌طور کامل انجام شود و بخش بزرگی از مشکل نوسانات دامنه برق به‌سادگی از بین می‌رود. خدمات تاکسی، رفت‌وآمد، حمل‌ونقل محلی و غیره برای خودروهای برقی امروز مورد استفاده خواهد بود.

مهندس سیدبهروز موسوی/ مهندس مرتضی متین‌فر


[ad_2]

پاسخ دهید