أحدث المواضيعتسلاخبر اليوم

سيارات تسلا الكهربائية، هل هي مُناسبة لدولنا؟

أعدّ مركز بحوث الطاقة المتجددة والبيئة في هيأة البحث والتطوير الصناعي التابعة لوزارة الصناعة والمعادن العراقية دراسةً عن جدوى استخدام سيارات تسلا الكهربائية في العراق.

يُمكن أن نستفيد من هذه الدراسة في عديد من دول المنطقة ومن شأنها أن تُضيء أفق قرائنا الأعزاء، وعليه فتم نشرها كاملة للفائدة (مع تعديلات متفرّقة)، ولكن قبل التسرُّع بالحُكم، أشارت الدراسة إلى أن إدخال سيارات تسلا بشكل عشوائي وغير منظم قد يؤدي الى انهيار الشبكة الوطنية غير المستقرة في العراق بسبب سعة البطارية الكبيرة التي تصل الى 200 كيلوواط ساعي!

جهّز الدراسة محمد نعمة خليفة والدكتور عمر عبدالستار عبدالرزاق.

مقدمة

أنتجت شركة تيسلا (التي سميت على اسم الفيزيائي الشهير نيقولا تيسلا) التي يرأسها رجل الأعمال الأميركي إيلون ماسك سيارة كهربائية بالكامل متفوقة الخصائص، لتنافس أفضل سيارات محركات الاحتراق الداخلي. وصممت سيارة تيسلا الكهربائية بالأساس لتعمل بمحركين كهربائيين (أو ثلاث محركات لبعض الأنواع) ونظام تحكم كهربائي وبطارية قوية يمكن إعادة شحنها مع المحافظة على خفض وزنها وجعل سعرها في متناول المشتري. وتعتبر السيارة الكهربائية أنسب من سيارات محرك الاحتراق الداخلي من حيث المحافظة على البيئة حيث لا ينتج عنها -عند التشغيل- مخلفات ضارة بالبيئة.

كشفت تيسلا عن سيارتها الرياضية Tesla Roadster بثلاث محركات كهربائية وتسارع من صفر حتى 100 كيلومتر/ ساعة في 1.9 ثانية، وببطارية ليثيوم-ايون قادرة على مد السيارة بالطاقة لمسافة 400 كيلو مترٍ في الظروف القياسية للتشغيل. إلى ذلك تتنوع تشكيلة طرازات الشركة بين موديل 3 وموديل Y وموديل S وموديل X، بالإضافة إلى سايبرترك والشاحنة الكهربائية الكبيرة.

Tesla Roadster

تستخدم سيارة تيسلا موديل S محركين كهربائيين ثلاثية الأطوار رباعية الأقطاب، بقدره تتراوح بين 362 حتى 416 حصانًا، حسب الجيل المستخدم، وبدفع خلفي في الموديلات الأقدم للسيارة أيضا. كما وانتجت سيارة موديل أحدث في 2014 بمحركين أمامي وخلفي يوفران دفعًا رباعيًا وتحكمًا أفضل. وتصل السرعة القصوى للسيارة حتى 250 كيلومتر/ ساعة وبتسارع حتى 100 كيلومتر/ ساعة في 3 ثوانٍ فقط. أما تسلا Model X فتشترك بـ 30% من مكوناتها موديل اس.

على الرغم من تعقد التقنيات التي تستخدمها تسلا Tesla في تطوير محركات سيارتها لتصبح أكثر قدرة مع الحفاظ على استهلاك الطاقة في حدوده الدنيا، إلا أن المعجزات التقنية الحقيقة للشركة تكمن في توفير مصدر الطاقة للبطاريات.

لم تتوقف تيسلا منذ البداية عن تطوير بطاريتها من حيث السعة أو الوزن أو المكونات الكيميائية للبطارية، وقد طورت بطاريات بسعة 60 و 70 و 85 و 90 كيلوواط ساعي لتكون قادرة على تزويد السيارة بالطاقة لمسافة 335 , 383 ,426 و450 كيلومتر على التوالي (في الظروف المثالية). تزن البطارية حوالي نصف طن مما يزيد من استقرار السيارة ويرفع معامل الامان – حسب الدراسة، إذ أن معظم وزن السيارة يتركز في البطارية.

تتكون البطارية الواحدة في الطرازات الحديثة من أكثر من 7000 خلية من خلايا ليثيوم-ايون نوع 2170 والمصنعة من قبل شركة Panasonic  اليابانية (رمز هذا الخلية مأخوذ من ابعادها 21 ملم × 70 ملم). مع ضمان للبطارية لمدة 8 سنوات والتي تكلف حوالي ربع سعر السيارة. وعند مقارنة بطاريات تيسلا بالوقود المعتاد، فان سيارة تيسلا تستهلك ما يعادل 2.6 لتر من الوقود لكل مئة كيلو متر، مما يعني أنها موفرة للطاقة بشكل جيد عند مقارنتها بالسيارات التقليدية التي تستهلك ما معدله 10 لتر لكل 100 كيلومتر [3] وتعتبر السيارة اقتصادية وفق المقاييس العالمية اذا انخفض استهلاكها للوقود الى اقل من 8 لتر لكل 100 كيلومتر وان اقل استهلاك مسجل لسيارات الاحتراق الداخلي هو 6 لتر لكل 100 كيلومتر [3].

تصنع تيسلا البطاريات على هيئة ألواح يتم تركيبها أسفل كابينة السيارة، ويتم تحصينها لحمايتها. ومكانها المنخفض هذا يضمن للسيارة مركز ثقل منخفض يجعل السيارة أكثر ثباتا عند السرعات العالية حيث يصل وزن السيارة Model X مثلا 2300 كيلوغرام وهو أثقل من معظم السيارات المشابهة.

توفر شركة تيسلا العديد من الطرائق لشحن السيارة، الأولى والأسهل هي عبر المقبس الكهربائي المعتاد في البيت، والطريقة الثانية مخصصة للرحلات الطويلة فقد قامت تيسلا ببناء شبكة متكاملة من محطات الشحن السريعة Supercharger المخصصة لسيارتها على شبكات الطرق السريعة في أمريكا وأوروبا وآسيا، خصوصًا في الأسواق ذات المبيعات العالية، إذ وصل عددها في امريكا مثلا الى عشرات الالاف من هذه المحطات في مختلف الولايات. ويمكن لمحطة شحن سريعة أن تشحن نصف سعة البطارية في أقل من 20 دقيقة.

كما توفر تيسلا منظومات ألواح كهروضوئية في البيوت يمكنها شحن البطارية على الطاقة الشمسية. كما توفر ايضا بطارية منزلية انيقة تعرف باسم Powerwall يمكن شحنها بالألواح الكهروضوئية خلال النهار ومن ثم شحن بطارية السيارة بهذه البطارية خلال الليل مما يمكن شحن المستخدم سيارته بالطاقة الشمسية النظيفة في أي وقت وليس فقط اثناء النهار. الشكل (4) صورة لبطارية Powerwall لشحن السيارة في المنزل.

مبررات الدراسة

يتزايد الاهتمام بالسيارة الكهربائية كخيار نظيف وحل بديل للسيارات العاملة بالوقود الأحفوري الآخذ بالنفاذ. كما ان الاحتباس الحراري الذي ظهرت آثاره الجلية في السنوات الاخير كان الحافز الاكبر لدى دول العالم نحو التحول السريع تجاه الطاقة النظيفة. وحاليًا بدء التجار استيراد السيارات الكهربائية بشكل عشوائي ومتفرق في العراق. وبالنظر للوضع الخاص للشبكة الكهربائية الوطنية في العراق وأن السيارات الكهربائية قد تسبب مشاكل خطيرة في عدم استقرار الشبكة الوطنية اذا ما تم ادخالها بشكل عشوائي وغير مدروس، لذا فمن الضروري اجراء الدراسات لتقييم هذا النوع من السيارات وجدوى ادخالها للعراق. وقد تم اختيار سيارة تيسلا كنموذجا لهذه الدراسة كونها واحدة من أنجح السيارات الكهربائية وأكثرها جدوى من حيث سعة البطارية وعمرها الافتراضي.

الهدف من الدراسة

تهدف هذه الدراسة الى تقييم سيارات تيسلا الكهربائية وبكافة انواعها من حيث الأداء ودراسة تكنولوجيا هذه السيارات بما فيها بطارياتها القوية، وبيان مدى ملائمتها للاستبدال بسيارات الاحتراق الداخلي في العراق ودراسة الخفض في التلوث الناتج من هذا الاستبدال. وكذلك بحث مدى تأثيرها على الشبكة الكهربائية الوطنية إذا ما ادخلت بشكل عشوائي وغير مدروس.

براءات اختراع تيسلا مجانية للجميع

في 2014، أعلن المدير التنفيذي لشركة تيسلا إيلون ماسك في بيان صحفي أن تيسلا سوف تشارك براءات الاختراع الخاصة بها وكل أفكارها بشأن تطوير السيارات والبطاريات وتقنيات الشحن مع أي شريك جدي وبدون مقابل، وهذا فقط في حالة ضمان أنه لن يستنسخ خطوط تصميم الشركة، ولن يسجل تلك الاختراعات باسمه. والهدف من ذلك هو دفع المزيد من الشركات للاستثمار في مجال سيارات المستقبل وخفض تكاليف التطوير والإنتاج [4].

الفرق في مكونات سيارة تيسلا الكهربائية وسيارة الوقود التقليدية

  1. في السيارة الكهربائية تيسلا تم استبدال محرك الاحتراق الداخلي والعادم muffler والمحول الحفّاز catalytic converter بمحرك كهربائي AC مغلف مع ناقل الحركة ويربط بينهما لوحة وسيطة adapter plate.
  2. رفع خزان الوقود وانابيبه.
  3. رفع ناقل الحركة المعقد واستبدله بناقل بسيط بنسبة واحدة single speed reduction gear لأن سيارات محركات الاحتراق الداخلي التقليدية لها مدى ضيق من العزم وهذا يتطلب استخدام علبة التروس بنسب تخفيض متعددة للسماح للمحرك للعمل بأداء ذو كفاءة  لدفع السيارة خلال ظروف التشغيل المختلفة. أما المحركات الكهربائية فإنها تولد عزم عالي خلال مدى سرعة دورانها أي أنها يمكن ان تولد عزم عالي عند سرعة دوران تساوي صفر تقريبا وتستمر بتوليد العزم خلال مدى السرعة الذي يمتد من صفر حتى الوصول إلى السرعة القصوى. ولذلك ليس هناك حاجة إلى ناقل للحركة. وحيث أن المحرك يولد عزم عالي عند سرعة صفر فلن يكون هناك حاجة أيضا إلى مُعشّق clutch ويبقى مستوى العزم عالي حتى يصل الى السرعة القصوى وبعدها يبدا بالانخفاض بشكل اكبر من محركات الاحتراق الداخلي الذي يبدأ العزم بالتزايد مع ازدياد السرعة حتى يصل الى السرعة القصوى، كما إنه يمكن تحريك السيارة الكهربائية للخلف بدون الحاجة إلى نقلة خلفية، حيث يتم ذلك عن طريق عكس التيار الكهربائي الداخل للمحرك الكهربائي عن طريق التحكم الإلكتروني.
  4. إضافة وحدة تحكم كهربائية للسيطرة على المحرك الكهربائي Inverter لتحويل التيار الكهربائي من البطارية DC  الى المحرك AC والتحكم بسرعة المحرك.
  5. اضافة البطارية الرئيسية وتركيبها اسفل السيارة.
  6. أضافة عدة مضخات كهربائية صغيرة للتحكم بمضخة المياه، ومقود السائق، ومكيف الهواء.
  7. إضافة مضخة vacuum pump للمكابح التي تعمل بالطاقة الكهربائية.
  8. لا تحتاج الى بادئ حركة Starter لبدء التشغيل ولا يتطلب تشغيل او اطفاء السيارة اي اجراء اذ تعمل السيارة فور الضغط على الدواسة وتنطفئ فور رفع الضغط.
  9. أضافة وحدة شحن لإعادة شحن البطارية الرئيسية.
  10. استبدال عداد البنزين بعداد لقياس فولتية البطارية ونسبة الشحن.
  11.  استبدال ذراع ناقل الحركة بمفتاح للتحكم بالاتجاه (الامام والخلف).
  12. بما ان المحرك يتوقف فور رفع الضغط عن الدواسة لذا فانها ستوفر استهلاك الوقود عند توقف السيارة في الازدحامات او اشارات المرور.
  13. بسبب صغر المحرك فإن الصندوق الامامي لسيارة تيسلا يكون فارغا مثل الصندوق الخلفي مما يوفر حيزا اكبر للسائق للتخزين والتحميل.
تسلا الشرق الأوسط

طرازات سيارات تيسلا

سيارة تيسلا موديل S

في اختبارات الإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة(NHTSA)  National Highway Traffic Safety) Administration) لموديل S، قامت بإعطائها خمس نجوم كاملة في اختبارات الأمان. وخمس نجوم كاملة في كل تصنيف فرعي[2] . ولفهم حجم الإنجاز يجب أن نعلم أن نسبة 1% من كل السيارات التي تم اختبارها حصل على هذا التقييم. وكذلك حصلت على أعلى تقييم ممكن في الأمان الذي تحققه لراكبيها عند الاصطدام من أي جانب أو الأمام والخلف، وفي الثبات وعدم قابليتها للانقلاب والدحرجة بسبب الحوادث، مواصفات هذه السيارة هي:

  • تسارع السيارة (0-100) كيلومتر بالساعة خلال (2.4) ثانية.
  • اقصى سرعة تصل الى 540 كيلومتر بالساعة.
  • محركان كهربائيان.
  • اقصى مسافة تقطعها عند الشحن لمدة 30 دقيقة بواسطة محطات شحن سريع 273 كيلومتر.
  • سعة السيارة (4) اشخاص.

سيارة تيسلا موديل 3

  • تسارع السيارة (0-100) كيلومتر بالساعة خلال (3.2) ثانية.
  • اقصى سرعة تصل الى 500 كيلومتر بالساعة
  • محركان كهربائيان.
  • اقصى مسافة تقطعها عند الشحن لمدة 30 دقيقة بواسطة محطات شحن سريع 273  كيلومتر.
  • سعة السيارة (4) اشخاص.

سيارة تيسلا موديل X

ظهرت سيارة Tesla model X لأول مرة على مستوى العالم في شهر فبراير من عام 2012 ، ولكن عملية توصيل هذه السيارة إلى العملاء تأخرت جداً لتصل الى زبائن شركة تيسلا في شهر سبتمبر من عام 2015، وهذا التأخير كان بسبب تدخل القضاء بين تيسلا والشركة التي صنعت أبواب سيارات تيسلا موديل X الخلفية التي تتميز بكونها تنفتح الى الاعلى والتي اطلقت عليها تيسلا اسم Falcon Doors (هذا النظام من ابواب السيارات يعرف سابقا بإسم Suicide Doors).

ومن مواصفاتها هي:

  • تسارع السيارة (0-100) كيلومتر بالساعة خلال (2.8) ثانية.
  • اقصى سرعة تصل الى 465 كيلومتر بالساعة.
  • محركان كهربائيان.
  • اقصى مسافة تقطعها عند الشحن لمدة (30) دقيقة بواسطة محطات شحن سريع 273 كيلومتر.
  • سعة السيارة (7) اشخاص.
أسعار سيارات تسلا في الأردن
Tesla Model X 2017

سيارة تيسلا موديل y

  • تسارع السيارة (0-100) كيلومتر بالساعة خلال (3.5) ثانية.
  • اقصى سرعة تصل الى 482 كيلومتر بالساعة.
  • محركان كهربائيان.
  • اقصى مسافة تقطعها عند الشحن لمدة (30) دقيقة بواسطة محطات شحن سريع 270 كيلومتر.
  • سعة السيارة (7) اشخاص.

سيارة تيسلا رودستر

  • تسارع السيارة من (0 – 100) كيلومتر بالساعة خلال (1.9) ثانية.
  • اقصى سرعة تصل الى 400 كيلومتر بالساعة.
  • سرعة دوران المحرك (15000-20000) دورة بالدقيقة.
  • تتكون البطارية من (7000) خلية ليثيوم ايون نوع (20700) سعة الخلية (6000 ملي امبير.ساعة) وبطاقة كلية قدرها 200 كيلو واط.ساعة.
  • وجود منظومة تبريد داخلية للبطارية حيث اخترع الباحثين في معهد فرانك اوفر للبيئة والسلامة وتقنية الطاقة في مدينة اوفر هاوسن الالمانية سائل تبريد جديد يعمل على تبريد بطاريات السيارات الكهربائية يمكنه امتصاص الحرارة افضل من الهواء او الماء (ثلاث اضعاف سحب الماء للحرارة) ويعزز من احكام البطارية وهو مزيج من الماء والبارافين ومواد مضادة للتجمد وذلك لضمان توزيع البارافين بالتساوي ومنع تخثره على سطح الماء.[6]  
  • عمر البطارية من (200-250) الف كيلومتر.
  • يمكن شحن نصف البطارية خلال 20 دقيقة عند الشحن بواسطة محطات شحن سريع وخلال 75 دقيقة يمكن شحن البطارية بالكامل.
  • اقل مسافة التي تقطعها السيارة بالشحنة الواحدة (150-160) كيلومتر واكثر مسافة تصل الى 400 كيلومتر.
  • وزن البطارية يصل الى اكثر من 500 كغم.
  • سعر البطارية يصل الى 6 الاف دولار.
  • سعر السيارة يصل الى 200 الف دولار.
  • عندما تسير السيارة وعند عدم الضغط على دواسة السرعة يدور المحرك عكس اتجاه الدوران ليعمل كمولد للكهرباء  يعمل على شحن بطاريات السيارة.
  • أهم ما يميز هذه السيارة هو اعتمادها على 3 محركات كهربائية وتعمل بنظام دفع رباعي للعجلات وتولد هذه المحركات معاً عزم دوران يبلغ 10 آلاف نيوتن.متر.

مكونات وعمل بطارية تيسلا

تتكون البطارية من مجموعة متراصة من الخلايا المصنعة من قبل شركة باناسونيك. كل خلية تتكون من غلاف معدني يحتوي على ثلاث رقائق ملفوفة بشكل حلزوني [7]:

  1. الانود السالب: ويتكون من كرافيت الليثيوم LiC6
  2. الكاثود الموجب: ويتكون من اوكسيد ليثيوم كوبلت LiCoO2
  3. العازل – القنطرة الملحية: عبارة عن غشاء فاصل من مادة بولي اوليفين المسامية لمنع حدوث تماس كهربائي بين القطبين ويسمح بمرور ايونات الليثيوم.
  4. الكتروليت لا مائي: محلول سداسي فلوروفوسفيد الليثيوم LiPF6 تغمر فيه الرقائق الثلاثة.

عند شحن البطارية فان ايونات الليثيوم تتحرك خلال محلول الالكتروليت من الكاثود الى الانود وتلتصق بالكاربون وعند استخدام البطارية فان ايونات الليثيوم تتحرك في الاتجاه المعاكس من الانود الى الكاثود. ان فرق الجهد ناتج من الفرق في جهود الاختزال الطبيعية لكل من  LiC6 و CoO2.

  • عند الانود تحدث الاكسدة:

LiC6(S)                   C6(S) + Li+(aq) + e

  • عند الكاثود يحدث الاختزال:

CoO2(S)  + Li+(aq)  + e                  LiCoO2(S)

مستقبل البطاريات الكهربائية تيسلا

طالما سعت شركة السيارات الأمريكية “تيسلا” لتطوير سيارات كهربائية لتصبح أقل ثمناً وتصل إلى الجميع، حيث قامت عام 2014 ببناء مصنع ضخم اطلقت عليه اسم جيجا فكتوري 1 بكلفة 5 مليار دولار وعلى ارض مساحتها 13 الف متر مربع بهدف تقليل كلفة طاقة الكيلوواط.ساعة في بطاريات ليثيوم-أيون الكهربائية الخاصة بها بنسبة 30%.

اما المصنع الثاني لشركة تيسلا هو جيجا فكتوري 2  وهذا المصنع خاص بتصنيع منتجات توليد الطاقة النظيفة مثل الألواح الشمسية و Solar Roof والبطارية المنزلية Powerwall، وبدأ بناء هذا المصنع في بوفالو في ولاية نيويورك على ارض مساحتها  500 الف متر مربع وبكلفة (750) مليون دولار في عام 2014 وتم الانتهاء منه في عام 2017.

في يوليو من عام 2017 وقعت شركة تيسلا اتفاقاً مع حكومة شنغهاي الصينية للحصول على قطعة أرض مساحتها 860 ألف متر مربع لتشييد أول مصنع جيجا لها خارج الولايات المتحدة بطاقة إنتاج سنوية 500 ألف سيارة والذي اطلقت عليه اسم جيجا فكتوري 3 الذي سيرفع حجم التصنيع العالمي للسيارات وسيسهم في خفض سعر سيارات تيسلا بأكبر سوق سيارات في العالم.

استطاعت شركة تيسلا أن تستخدم مادة السيليكون ذو المسامات النانوية (Porous silicon) كأنود  بدلا من قطب الجرافيت في بطاريات السيارات وهو ما سيغير مستقبل صناعة السيارات كلياً، وقد أعلنت تيسلا عن إنجازها الأخير الذي يمكن الحصول عليه عام 2020 وهو تطوير سعة بطارياتها  لتصل الى 200 كيلو واط.ساعة [8]، وذلك من خلال تطوير تكنولوجيا البطاريات باستخدام مادة السيليكون المسامي في قطب الانودً. حيث أن استخدام مادة السيليكون يعتبر أمراً أكثر تقدماً من تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون ذات اقطاب الانود الجرافيتية. من مميزات هذا النوع من الاقطاب هو الشحن السريع اذ سيكون بالإمكان شحن البطارية من الصفر الى (80%) في دقيقتين فقط. كما تجري تيسلا بحوثا حول استخدام قطب الجرافين بدل الجرافايت والذي سيتفوق على السليكون النانوي بسعته الخزنية وسرعة الشحن [7].

فوائد استخدام السيليكون في بطاريات Li-Ion

تحتوي البطارية على قطبين: الأنود (القطب السالب) والكاثود (القطب الموجب)، وفي المنتصف هنالك الإلكتروليت والذي يقوم بنقل الأيونات بين القطبين عند الشحن والتفريغ. يحوي الالكترولايت غشاء نافذ لايونات الليثيوم يسمى (Separator) يحمي البطارية من الانفجار من خلال منع حدوث اتصال مباشر بين الانود والكاثود. يتكون الانود من قطب جرافيتي حامل لذرات الليثيوم والذي يؤدي دور الأنود أو القطب السالب في بطاريات الليثيوم أيون التجارية اي ان الجرافيت يعمل عمل مخزن لذرات الليثيوم، وبما ان ذرات الليثيوم تمتلك جهد اختزال واطئ فانها تكون المصدر للالكترونات (الانود). إلا أنّ أنود السيليكون يمكنه تخزين كمية أيونات ليثيوم أكثر بعشر مرات (لكل وحدة حجم)، لذلك يعتبر استخدام السيليكون في بطاريات الليثيوم نقلة تكنولوجية مهمة. نظرياً عند استبدال كمية كبيرة من الجرافيت بكمية مناسبة من السيليكون، فمن الممكن التخلص من سماكة الجرافيت في القطب السالب، مما سيتيح المجال لاستخدام المزيد من المواد الفعالة التي ستزيد من كمية الطاقة القابلة للتخزين في البطارية لكل خلية.

إن طريقة عمل البطارية هذه تتيح المجال لتخزين كمية إضافية من الطاقة في نفس المساحة السابقة، كما أن جودة السيليكون المستخدم في البطارية يمكن أن تكون أقل من تلك المستخدمة في الخلايا الشمسية أو الدوائر المتكاملة، مما يعني أن الكلفة ستكون قليلة، وكلما زادت كمية السيليكون في البطارية تقل الكلفة بشكل إضافي. وهذا ما تهدف اليه شركات تصنيع البطاريات بشكل عام هو زيادة الجودة وتقليل الكلفة.[5]

ان الصعوبة في استخدام السيليكون في قطب البطارية يكمن عند إضافة الليثيوم إلى السيليكون اثناء الشحن، الأمر الذي يزيد عدد الجزيئات داخل القطب خمس أضعاف عددها وبشكل مفاجئ، مما يسبب العديد من المشاكل من ضمنها حدوث فطور داخلية في القطب السليكوني. ولكن عند إضافة كمية قليلة من السيليكون فسيكون هنالك متسع لجميع الجزيئات للعمل بشكل طبيعي والتكيف مع الوضع الداخلي للقطب. وتلك ليست المشكلة الوحيدة عن استخدام السيليكون، بل هناك مشكلة اخرى وهي إن جزيئات القطب الموجودة في الداخل ستتقلص عند شحن البطارية وستنفجر عند تفريغها بسبب التغير المفاجئ في الأحجام. بالإضافة الى ان سطح جزيئات السيليكون يلامس الإلكتروليت بشكل دائم، كما أن الغشاء الرقيق من السيليكون يستمر في التمدد مع تغير حجم الجزيئات الداخلية، مما يؤثر على مدة عمل البطارية بسبب تفتت السيليكون.

“هذا يعني أنه كلما زادت كمية السيليكون في البطارية تزداد الصعوبة في الحفاظ على استمرارية عمل البطارية”

ولكن عند وضع كمية قليلة من السيلكون فإن عمل البطارية على ما يرام، والعمل جار على مدار السنوات في إضافة المزيد من السيلكون لتطوير المنتج وزيادة جودته وهناك العديد من الشركات الأخرى حول العالم التي بدأت في اختبار وضع السيليكون في القطب السالب من البطارية ومعرفة طريقة تأثيره وأنّ الأمر لا يقتصر على شركة تيسلا  فهناك شركة سامسونج وشركات أخرى عالمية بدأت في دراسة الموضوع [5]. إن نسبة السيليكون المعتمدة في هذا القطاع عالمياً هي من 1 إلى 3% في البطارية الواحدة، وأن تيسلا قد استطاعت معرفة كيفية استخدام المزيد دون التأثير على أداء البطارية. لا تفصح تيسلا عن الطريقة التي تستخدمها في اضافة السليكون الى قطب الانود ولكن بعض المختصين يتوقعون ان تيسلا تستخدم نوعا نانويا من السليكون يسمى السليكون المسامي (Porous Silicon).

عمل سيارة تيسلا

يأخذ المحرك الكهربائي الطاقة من وحدة تحكم، ووحدة التحكم تأخذ الطاقة من البطارية الرئيسية القابلة لإعادة الشحن. تعمل وحدة التحكم على أخذ الفولتية DC من البطارية الرئيسية وتحولها الى (3 Ph, AC, 240V) وتزود بها المحرك الكهربائي باستخدام ترانزستورات كبيرة جدا تحول الجهد الكهربائي الصادر من البطارية بسرعة الى جهد وإيقاف لخلق موجة كهربائية.

دواسة التسارع مشبوكة إلى زوج من المقاومات المتغيرة potentiometers، وهذه المقاومات ترسل إشارة الى وحدة التحكم بمقدار الطاقة التي يجب ان تقدم الى المحرك. وحدة التحكم هذه تمرر تيارا كهربائيا حسب شدة الضغط على دواسة الوقود.

هنالك مقاومتان متغيرتان من أجل سلامة وحدة التحكم تقرأ كلا الجهدين القادمين من المقاومتين كل على حده للتأكد من انهما متساويتان. ان لم تكن كذلك، فان وحدة التحكم تتوقف عن العمل. لكي لا يعمل المحرك بخلاف شدة الضغط على دواسة الوقود.

المحرك الكهربائي

استخدمت محركات التيار المستمر DC في هذه السيارة، وهي تشبه المحركات الكهربائية ثلاثية الاطوار المستخدمة في المصاعد الكهربائية وتكون مزودة بميزة اعادة الشحن الذاتي Regenerative Braking. أثناء الكبح يتحول المحرك إلى مولد ويعيد الطاقة إلى البطاريات. ان العقبة في اداء محركات التيار المستمر الوحيدة هي ازدياد ارتفاع درجة الحرارة في المحرك اثناء الإفراط في القيادة إلى درجة التدمير ذاتيا في حين ان محركات التيار المتردد AC تخلو من هذا العيب.

المحرك الكهربائي ينتج حركة دوران مباشرة وقوة حركية سلسة وموحدة، وهو أصغر بكثير وأخف وزنا من محركات الاحتراق الداخلي فعلى سبيل المثال محرك تيسلا الكهربائي ينتج 270 كيلوواط (362 حصان) ويزن 31 كغم، في حين أن محركات البنزين التي تنتج 140 كيلوواط (188 حصان) تزن حوالي 180 كغم.

يوجد في السيارة بطارية 12 فولت من الرصاص الحامضي العادية لتشغيل جميع الملحقات مثل المصابيح الأمامية، وأجهزة الراديو، والمراوح، وأجهزة الكمبيوتر، الوسائد الهوائية والماسحات والنوافذ الكهربائية والأدوات داخل السيارة.

للحفاظ على البطارية مشحونة، تحتاج السيارة الكهربائية الى محول تيار مستمر الى تيار مستمر DC to DC  هذا المحول يأخذ التيار المستمر من البطارية الرئيسية ذات الـ 350 فولت ويحولها إلى 12 فولت لإعادة شحن بطارية الملحقات هذه. عندما تكون السيارة قيد التشغيل تحصل الملحقات كلها على التيار الكهربائي المستمر من المحول. وعندما تكون السيارة لا تعمل تأخذ هذه الملحقات الكهرباء من بطارية 12 فولت كما هو الحال في أي سيارة بنزين.

ان أنظمة الشحن المستخدمة والأكثر تطورا تراقب جهد البطارية، وتدفق التيار الكهربائي ودرجة حرارة البطارية لتقليل وقت الشحن. اثناء الشحن يضخ الكثير من التيار الكهربائي وتقوم هذه الانظمة بمراقبة جهد البطارية وتدفق التيار الكهربائي ودرجة حرارة البطارية. من اهم مميزات الشحن في بطارية تيسلا والتي تميزها عن غيرها من البطاريات ان العملية يتم السيطرة عليها باستخدام دائرة كهربائية خاصة تتولى ضبط كمية تيار الشحن الذي يشحن كل خلية منفردة في البطارية لضمان عدم ارتفاع الحرارة في بعض من الخلايا وتلفها.

محول التيار المستمر DC to DC يوضع عادة في صندوق منفصل تحت غطاء المحرك، ولكن في بعض الأحيان يتم وضعه في وحدة التحكم.

مميزات السيارات الكهربائية تيسلا

  • كلفة الشحن اقل بكثير من كلفة تعبئة الوقود في سيارات الاحتراق الداخلي، وبالتالي توفير أكثر للمال قد يصل الى اكثر من 1000 دولار سنويا.
  • بعض الحكومات تعطي ميزات ومكافئات واعفاءات ضريبية عند شراء السيارات الكهربائية، تشجيعا للناس على الاستثمار بها، فمثلا ولاية كاليفورنيا لا تستقطع ضرائب على من يشتري سيارة كهربائية.
  • صديقة للبيئة ولا ينبعث منها دخان وعوادم، فتساهم في مناخ صحي وأخضر.
  • تزداد شعبيتها بمرور الوقت ومع التطور والاستحداثات التي تضاف لها، وستبدأ السلبيات بالتراجع بعد معالجتها.
  • آمنة على السائق، فتحتوي على أكياس الهواء، كما ويمكن قطع الإمدادات الكهربائية لإيقاف البطارية وحماية الركاب الأخرين. بالاضافة الى ان بعض سيارات تيسلا الكهربائية تتمتع بنظام القيادة الذاتية مما يوفر حماية اكثر في حالات الاغماء او النوبات المرضية للسائق.
  • لا تحتاج لعمليات صيانة كثيرة، وبالتالي مصاريف صيانة أقل.
  • هادئة ولا صوت للمحرك الخاص فيها، أي لا تلوث ضوضائي أيضا.
  • انخفاض التلوث البيئي الناتج من رمي البطاريات بعد انتهاء صلاحيتها، لان شركة تيسلا تجري إعادة تدوير لبطاريات أيونات الليثيوم بما يقارب الى 100% في مكان تصنيعها في معمل كيكا فكتوري، حيث انها تعيد استخدام النيكل والألمنيوم والليثيوم والكوبلت في خلايا البطاريات الجديدة [9].
  • تحتوي السيارة تيسلا على خاصية القيادة الذاتية يسمح لها بتغيير خط السير آليا ومواكبة السيارات إذ يمكن لقائد السيارة الضغط على زر يحول السيارة إلى مركبة ذاتية القيادة جزئيًا تكون قادرة على التعرف على محيطها وتحديد الخطر والتوقف وتقليل وزيادة السرعة من خلال حساسات بالغة الدقة موجودة على جسم السيارة [10] (نظام القيادة الذاتية في تيسلا يعمل لدقائق فقط ثم يتم رصف السيارة بأمان على جانب الطريق اذا لم يعاود السائق تحويلها الى نظام القيادة العادية اذ ان الغرض من نظام القيادة الذاتية ليس لجعل السيارة من نوع ذاتية القيادة وانما لزيادة عامل الامان عند حالات الطوارئ).
  • تمتاز اطارات السيارة بمواصفة خاصة اذ تحتوي على تقنية (noise reducing technology) وذلك من خلال استعمال مادة رغوة (البولي وريثان) والتي يتم تركيبهاعلى السطح الداخلي للاطار والتي لا تتأثر باختلاف درجات الحرارة  لتقليل الضوضاء [11]. كما تساعد هذه الوسادة بتقليل حوادث ثقب الاطار ونفاذ الهواء.
  • لا تستهلك طاقة كهربائية في الازدحامات والاختناقات المرورية لتوقف محركات السيارة عن الدوران.

عيوب السيارات الكهربائية تيسلا

  • قلة وجود أماكن إعادة شحن البطارية في كثير من دول العالم وانعدامها في العراق خصوصًا.
  • تؤدي الى ارتفاع سعر اجور فاتورة الكهرباء وخصوصا في الدول ذات فاتورة الكهرباء العالية.
  • يتطلب تغيير البطارية بالكامل من (3- 10) سنوات وحسب جودة البطارية. علما ان كلف بطاريات السيارات الكهربائية عالية جدا. فمثلا كلفة بطارية سيارة تيسلا موديل 3 هي 7000 دولار وعمر البطارية الافتراضي 8 سنوات.
  • كلفة شراء السيارات الكهربائية عالية نسبيًا.

يمكن قراءة المزيد عن عيوب السيارات الكهربائية بشكل عام عبر الرابط هُنا.

الجدوى الاقتصادية

احتل العراق المرتبة الاولى في اغلى البلدان العربية النفطية بأسعار البنزين المحسن (وفق موقع بترول بريسو) على الترتيب الرابع والعشرين عالميا، ويستهلك العراق حاليا 20 مليون لتر يوميا من البنزين بينما يستورد العراق (8) مليون لتر يوميا، وتبلغ عدد محطات تعبئة الوقود باستثناء اقليم كردستان الى 1287 محطة وان سعر البيع للتر الواحد من البنزين المحسن من قبل الدولة 850 دينار ولتر البنزين العادي 450 دينار, ويستورد العراق 6 مليون برميل من الديزل يوميا وسعر بيع لتر الديزل 400 دينار [12]. ان تكلفة استيراد البنزين من دول الجوار تكلف العراق مليارين ومئتي مليون دولار سنويا وان تكلفة استيراد اللتر الواحد هو 750 الى 850 دينار ومن خلال هذه الاحصائية نلاحظ ان استخدام سيارات تيسلا الكهربائية بات امر ضروري جدا في العراق بعد تهيئة الظروف المناسبة لمثل هكذا تقنية وذلك بسبب المبالغ المصروفة على الوقود التي تثقل كاهل الاقتصاد العراقي من خلال الاستيراد بالعملة الصعبة.

الجدوى البيئية

لا تحتاج السيارات الكهربائية الى وقود لعملها بل تحتاج الى الطاقة الكهربائية لشحن بطارياتها ويتوقف مدى كون السيارات الكهربائية صديقة للبيئة على مصدر توليد هذه الطاقة الكهربائية سواء كانت الديزل او الفحم او الغاز الطبيعي اوغيرها. حيث قام فريق من رابطة السيارات الكهربائية الاسترالية بالتعاون مع نادي مالكي سيارات تيسلا في ولاية غرب استراليا بإجراء مقارنة بين سيارة  تيسلا موديل (S P85D) الكهربائية وسيارة فولفو موديل (V40) تعمل بوقود الديزل بمحرك نوع (T5 2L) من اجل تحديد كفاءة استخدام الوقود بين السيارتين، وخلال التجربة تم شحن سيارة تيسلا الكهربائية بمولد ديزل خارجي مباشرة لبطارياتها وتم تسجيل كمية وقود الديزل التي استهلكها المولد لتوليد الطاقة الكهربائية اللازمة لشحن بطارية السيارة، وقام الفريق ايضا بقياس كمية وقود الديزل في محرك فولفو قبل اطلاق السيارتين في جولة على الطريق سجلت النتائج التالية بعد اجراء الاختبار وهي ان محرك سيارة فولفو استهلك وقود 4.8 لتر ديزل لقطع مسافة 104.6 كم وهذا الاداء جيد طبعا، الا ان كمية الوقود اللازمة لشحن بطارية سيارة تيسلا ولقطع نفس المسافة كان (4.46) لتر من وقود الديزل. تبين هذه التجربة ان مولدات الديزل تكون اكثر كفاءة في استهلاك الطاقة بمحركات الديزل داخل السيارات [13].

في حالة توليد الطاقة الكهربائية من محطات تعمل على الفحم فالسيارة الكهربائية لا تبدو افضل من سيارات الاحتراق الذاتي من ناحية انبعاث الغازات الدفيئة ولكن بالمقابل ان البنزين لا يأتي جاهزا بل يحتاج الى عدة عمليات وهي التنقية والمعالجة والنقل كلها تضيف انبعاثات يجب ان تضاف الى رصيد سيارات الاحتراق الداخلي حيث ان لترًا واحدًا من البنزين يستهلك طاقة كهربائية تعادل ما تستهلكه سيارة تيسلا موديل S لمسافة 8.5 كيلومتر حسب وكالة Department of Energy data، وان نسبة انبعاث غاز ثاني اوكسيد الكاربون للسيارة تيسلا الكهربائية موديل S اقل بأربع مرات من نظيرتها من سيارات الاحتراق الداخلي [14]. 

هناك بعض الدول اعتمدت نظام الغرامات على الانبعاث الصادرة من السيارات الكهربائية مثل سنغافورة حيث أنها وضعت قوانين لهذه الغرامات، وحددت نسبة بين استهلاك هذه الفئة من السيارات للكهرباء لكل كيلومتر وبين معدل العوادم المنبعثة من المحطات التي تولد هذه الكهرباء، حيث بلغت النسبة التقديرية نصف غرام من ثاني أكسيد الكربون لكل واط تستهلكه السيارة وعلى سبيل المثال تستهلك سيارة  تيسلا موديل “أس” كمية من الطاقة تبلغ 444 واطا لكل كيلومتر، وبالتالي تنتج عنها عوادم من محطات الطاقة بنسبة 222 غراما لكل كيلومتر تقطعه السيارة [15] .

كما أعلنت شركة فولفو السويدية لصناعة السيارات أنها تنوي التخلي عن تصنيع محركات البنزين وتستبدلها بمحركات تعمل على الكهرباء، في خطوة من شأنها أن تجعل الشركة المملوكة للصين حاليًا أول شركة كبرى تستغني عن محركات البنزين، وتستبدلها كليا بمحركات كهربائية. وأفادت الشركة أن هذا الإعلان يمثل “نهاية تاريخية” للسيارات التي تعمل بالبنزين أو الديزل فقط إذ سيكون إنتاج سيارات تعمل بالكهرباء في صميم أعمالها مستقبلًا وهناك شركات كثيرة سبقتها في هذا المضمار. فبدائل سيارات الوقود التقليدي تشهد نموا منذ فترة ليست بعيدة والجدير بالاهتمام أن عدد السيارات الكهربائية مع نهاية العام 2016 عالميًا بلغت نحو مليوني سيارة بحسب التقرير الصادر عن وكالة الطاقة الدولية عن السيارات الكهربائية، مصنعة من قبل شركات مثل تويوتا وجنرال موتورز وفولكسفاغن ورينو وعلى رأسها بالطبع عملاق صناعة السيارات الكهربائية شركة تيسلا الأمريكية [16] وكذلك شركة فاراداي فيوتشر وهي شركة تكنولوجيا أمريكية تأسست في ابريل عام 2014 تعمل على تطوير السيارات الكهربائية الذكية. ومقرها في لوس أنجلوس كاليفورنيا.[17]   

الاسواق العالمية والسيارات الكهربائية

ان شركات السيارات الكهربائية تعتمد على تطور التكنولوجيا لخفض تكلفتها مقابل السيارة التقليدية، والأمر الآخر الذي يعطي السيارة الكهربائية ميزة تنافسية مقارنة بالتقليدية هي اعتماد الشركات على السياسات الحكومية التي تدعم وتحفز المواطنين لشراء السيارات الكهربائية وهذا ما قد يقود إلى ارتفاع مبيعاتها، فألمانيا مثلًا وفرت 600 مليون دولار حتى العام 2019 كحوافز ودعم لاستخدام السيارات الكهربائية. وأن الحوافز في السوق الأوروبية محصورة في 6 دول تقدم إعفاءات ضريبية لتحفيز الاقتناء مثل النرويج التي تصل فيها نسبة التحفيز الضريبي إلى 29 في المائة وفي دول أوروبية أخرى يتراوح الدعم بين 5 و6 آلاف يورو لكل سيارة.

اما خطة تحفيز بريطانيا تمكن المشتري البريطاني من الحصول على خصم يبلغ 25% من قيمة سعر الشراء، كما أن الشركات تحاول طرح أسعار مناسبة ومنافسة بالمقارنة مع أسعار السيارات ذات المحرك العامل بالوقود، إذ تم طرح سيارة “ليف” في عام 2010 المصنعة من قبل نيسان بسعر 23350 جنيه إسترليني، وهو سعر يتلاءم وسياسة نيسان العامة ببيع السيارات بأسعار تقل عن 30 ألف يورو في كل الدول الأوروبية. أما في الولايات المتحدة فبيعت السيارة بمبلغ 32.780 دولارًا وسيحصل المشتري على تحفيز يبلغ 7.500 دولار ليصبح سعر السيارة 25.280 دولارًا فقط ومن يسكن في ولاية كاليفورنيا سيحصل على خصم إضافي بقيمة 5.000 دولار، وبذلك سيكون سعر سيارة “ليف” أرخص من سعر سيارة تويوتا ذات المحرك الهجين “بريوس” أو سيارة هونداي “إنسايت”. ومن الجدير بالذكر أن تطور صناعة السيارة الكهربائية يسير بوتيرة متسارعة، فشراء سيارة كهربائية بات أرخص مما كان قبل سنوات فضلا أنه اصبح أيسر والشركات تطرح موديلات جديدة وتنشر محطات الشحن الكهربائية بشكل أكبر، بالإضافة إلى إنشاء معاهد التطوير والبحث وصناعة البطاريات، مع ذلك السيارات الكهربائية لم تشكل حتى العام 2017 إلا 0.2 % فقط من إجمالي السيارات في العالم، أي أن من بين كل ألف سيارة تباع هناك اثنتان فقط تعملان بمحركات كهربائية، بحسب تقرير وكالة الطاقة الدولية. ولكن من المتوقع أن ترتفع مبيعات السيارات الكهربائية إلى 35% بحلول عام 2040 أي ما يعادل 25% من المركبات في العالم وستعادل استهلاك 13 مليون برميل نفط يوميًا أو 14% من الطلب العالمي على النفط. وتقدر الحاجة إلى 600 مليون سيارة كهربائية في عام 2040، حتى يساهم ذلك في الحفاظ على نسبة احتباس حراري دون الدرجتين [16] .

الاسواق العربية والسيارات الكهربائية

في الدول العربية، بدأت الحكومات العربية تولي اهتماماً كبيراً في زيادة نسب السيارات الكهربائية في الأسواق وذلك عن طريق حزمة من الإعفاءات والمزايا لتشجيع المواطنين على اقتنائها ومن هذه الدول:

  • مصر: وافقت الحكومة المصرية على إعفاء السيارات الكهربائية الجديدة من الجمارك وإن استيراد السيارات الكهربائية لا يخضع لأي رسوم جمركية لأن أسعارها مرتفعة ولا تتحمل إضافة أي رسوم عليها وكذلك سمحت الحكومة المصرية ممثلة بوزارة التجارة والصناعة باستيراد السيارات الكهربائية المستعملة والتي لا يزيد عمرها عن ثلاث سنوات بخلاف سنة الإنتاج حتى تاريخ الشحن أو التملك. وكذلك تعمل مصر على تجهيز البنية التحتية الخاصة بشحن السيارات وتم وضع أكثر من 67 شاحناً في جميع المحافظات وجارٍ العمل لزيادة العدد وأُعلنت شركة “ريفولتا” المصرية أن تطرح  الدفعة الأولى من السيارات الكهربائية المستوردة نوع تيسلا في السوق خلال منتصف إبريل لعام 2018 وكذلك افتتاح 65 محطة لشحن السيارات الكهربائية في أنحاء أكبر دولة عربية من حيث عدد السكان لتتيح بذلك فرصة لمستخدمي السيارات لاختيار سيارة تعمل بطاقة نظيفة هذا بالإضافة الى استعداد كبرى الشركات الألمانية لإنتاج سيارة كهربائية بنهاية 2019 [18].
  • الأردن: وافق مجلس الوزراء الاردني على إعفاء السيارات الكهربائية بالكامل من رسوم التسجيل المستحقة عليها لأول مرة. وبحسب بيان سابق للحكومة، فإن القرار يهدف إلى تشجيع المواطنين على اقتناء السيارات الكهربائية لمزاياها التوفيرية الخاصة بالوقود، أضف إلى قدرتها على المحافظة على البيئة، كما اتخذ مجلس الوزراء العديد من الإجراءات أبرزها إعفاء السيارات من الجمارك، ومن ضريبة المبيعات، وإعفاء بطاريات السيارات الكهربائية من رسوم الجمارك وضريبة المبيعات[19].
  • لبنان: سمحت الحكومة اللبنانية باستيراد السيارات الكهربائية، وأصدرت عدة تشريعات تتعلق بخفض الرسوم الجمركية على السيارات الخصوصية الهجينة إذ أصبحت 20% فقط، وأعفيت السيارات العاملة على الكهرباء كلياً من الرسوم الجمركية، كما تم إعفاء السيارات الكهربائية من رسم التسجيل ورسم الميكانيك عند تسجيلها للمرة الأولى [20].
  • السعودية: سمحت بدخول السيارات الكهربائية  العام الماضي لينطلق مع هذا الحدث جدل كبير حول ايجابيات وسلبيات هذا التحول ووقّعت شركة الكهرباء التي تديرها السعودية في 14 يناير/كانون الثاني عام 2018 اتفاقا مع شركات طوكيو للكهرباء (تيبكو) و”نيسان موتور” و”تكاوكا توكو” اليابانية لتنفيذ أول مشروع تجريبي للسيارات الكهربائية في المملكة [21].
  • قطر: تبذل السلطات في قطر جهوداً حثيثة على هذا الصعيد وقد وضعت خطة طموحة لجعل 10% من سياراتها صديقة للبيئة بحلول عام 2022، انسجاماً مع تعهدها في مؤتمر التغير المناخي بخفض انبعاثات الكربون 17% بحلول 2030 وهي تأمل في أن تسهم المرحلة الأولى السارية الآن في خفض الانبعاثات الكربونية بنسبة 7% [22].
  • دول المغرب العربي: سنت الحكومات في دول المغرب العربي العديد من التشريعات التي تسمح باستيراد السيارات الكهربائية وإعفائها من الجمارك [20].
  • الإمارات العربية: تقدم الحكومة في الامارات حوافز لتشجيع انتشار هذا النوع من المركبات. وبحلول العام المقبل ستحتل السيارات الكهربائية نسبة اثنين بالمئة من المركبات على طرق الإمارات [23].

 في دول الخليج عموما يجري العمل على تحسين البنية التحتية لسير هذه المركبات وتجهيز محطات الشحن الكهربائي في المناطق السكنية والمولات، وغيرها. وتعمل الحكومات الخليجية على زيادة نسب مبيعات السيارات الكهربائية [20].

عموما فان اغلب دول العالم تسعى الى الحفاظ على البيئة الداخلية لمدنها وذلك من خلال استعمال السيارات الكهربائية لان الانبعاثات الخاصة بالسيارات الكهربائية تظهر التلوث في المناطق التي يتم فيها توليد الطاقة الكهربائية (محطات توليد الطاقة الكهربائية) والتي تكون غالبا خارج المدن وليس في الأماكن التي تسير فيها تلك السيارات، وبذلك سيتم نقل تلوث الانبعاثات من داخل المدن الى خارجها.

متطلبات إدخال السيارات الكهربائية في الدول

ان تحقيق هذه التقنية في المستقبل يعتمد بالدرجة الأولى على القوانين والأنظمة المشرعة التي تضعُها الحكومات ومدى تقديمها للدعم المادي والمعنوي للمُساهمة في إيجاد أفضل الحلول التي تُساعد في تقدم السيارات الكهربائية على غيرها. وللوصول إلى مُستقبل آمن للسيارات الكهربائية في البلاد يجب مراعاة النقاط التالية:

  1. تجهيز بنية تحتية قوية لعالم السيارات الكهربائية وذلك بزيادة محطات الشحن وتوسيع انتشارها  والتي تجعل من السهولة شحن السيارة خصوصاً في حال التفريغ الكامل للشحنة مما يعني وجود الأمان باقتنائها وإنهاء الخوف من هذه الحالات.
  2. تسهيل الإجراءات الحكومية والإعفاءات من الضرائب العامة والجمارك على السيارات الكهربائية مما سيساهم في تقليل العبء على الدولة نتيجة الأثر البيئي وكميات البترول المستهلكة يوميا.
  3. تطوير تكنولوجيا تخزين الطاقة الكهربائية ودعم الأبحاث العلمية التي تتجه صوب هذا القطاع، حيث أن التفوق في تخزين الطاقة يعد أكبر التحديات التي تواجه العصر الحديث والتغلب عليها يحتاج بالتأكيد دعماً متواصلاً غير منقطع النظير للوصول إلى ما هو أفضل.
  4. التوجه نحو اضافة محطات توليد شمسية ومزارع رياح ومحطات كتلة حيوية للشبكة الوطنية وذلك لتقليل التلوث الناتج من محطات التوليد اثناء شحن السيارات الكهربائية.
  5. التشجيع على نصب منظومات كهروضوئية في البيوت ليتمكن المواطن من شحن ولو جزء من سيارته الكهربائية بالطاقة الشمسية وبالتالي تقليل العبء على الشبكة الوطنية وتقليل التلوث البيئي.

جدوى إدخال السيارة الكهربائية تيسلا الى العراق

ان استعمال السيارات الكهربائية في العراق في الوقت الحاضر سيسبب زيادة كبيرة في ساعات قطع الطاقة الكهربائية وذلك لان زمن شحن بطارية السيارة الكهربائية يعتمد على قدرة السيارة ونوع التيار. فالسيارة الكهربائية ذات قدره 40 كيلوواط.ساعة تحتاج  نحو 11 ساعة لشحنها بالتيار المنزلي ذو الطور الواحد (16 أمبير و 3.7 كيلوواط) في حين أنها تشحن لمدة 4 ساعات عند توصيلها بتيار ثلاثي الأطوار (16 أمبير، 11 كيلوواط). وتحتاج السيارة الكهربائية ذات القدرة 12 كيلوواط ساعة نحو ثلاثة ساعات لشحنها بالمنزل (بتيار أحادي الطور) بينما يتم شحنها بتيار ثلاثي الأطوار خلال ساعة واحدة [24].

ولتسليط الضوء على واقع الطاقة الكهربائية  في ظل استخدام السيارات الكهربائية سنجري الحسابات ادناه في حال افتراضنا ادخال 100000 سيارة  كهربائية نوع  تيسلا Model 3 الى العراق مثلا والتي تقطع اقصى مسافة 425 كيلو متر خلال الشحنة الواحدة لبطارياتها ذات سعة 62 كيلوواط.ساعة. عند حساب مقدار الطاقة الكهربائية المطلوبة لشحن بطاريات هذه السيارات فان:

  • معدل قطع المسافة للسيارة الواحدة في حالة الاستخدام المنزلي هي 25 كيلومتر يوميا (وضع هذا الافتراض على اساس ان معدل المسافة التي يقطعها المواطن العراقي اثناء الاستخدام الاعتيادي لا يزيد عن 10000 كيلومتر سنويا). اي ان الشحنة الواحدة للبطاريات تكفي لمدة 17 يوما وذلك من خلال قسمة المسافة التي تقطعها السيارة للشحنة الواحدة التي تساوي 425 كيلومتر على معدل قطع المسافة اليومية والبالغة 25 كيلومتر.
    • عدد مرات شحن بطارية السيارة الواحدة في الشهر = عدد ايام الشهر/عدد الايام المعادلة للشحنة الواحدة = 30 يوم/17 يوم = ما يقارب 2 شحنة شهريا.
    • مقدار الطاقة الكهربائية المطلوبة لشحن بطاريات السيارة الواحدة في الشهر = عدد مرات شحن بطارية السيارة الواحدة في الشهر × سعة البطاريات = 2 × 62 كيلوواط.ساعة = 124 كيلوواط.ساعة.
    • مقدار الطاقة الكهربائية المطلوبة لشحن بطاريات 100000 سيارة في الشهر = مقدار الطاقة الكهربائية المطلوبة لشحن بطاريات السيارة الواحدة في الشهر × عدد السيارة = 124 كيلوواط.ساعة × 100000 سيارة = 12400000 كيلوواط.ساعة = 12.4 غيغاواط.ساعة.
    • عدد العوائل (المنازل المكافئة) المضافة على الشبكة الوطنية في الشهر =  مقدار الطاقة الكهربائية المطلوبة لشحن 100000 سيارة في الشهر/مقدار استهلاك الطاقة الكهربائية للعائلة العراقية الواحدة شهريا = 12400000 كيلوواط. ساعة / 1400 = 8857 عائلة (على فرض ان معدل الاستهلاك الشهري للطاقة الكهربائية لعائلة عراقية متوسطة الاستهلاك هو 1400 كيلوواط.ساعة). الجدول (1) يبين مقدار استهلاك الطاقة الكهربائية لبيت عراقي متوسط الحمل وحسب احصائيات وزارة الكهرباء العراقية.

من خلال ما تقدم نجد ان ادخال 100000 سيارة كهربائية نوع تيسلا Model 3 سيؤدي الى اضافة حمل اضافي للشبكة الوطنية والذي يصل الى 12.4 غيغاواط.ساعة شهريا وهذا يعادل اضافة اكثر من 8857 عائلة (منزل مكافئ) شهريا الى الشبكة الوطنية والذي سيؤدي الى تفاقم ازمة تجهيز الطاقة الكهربائية في العراق علما ان عدد العوائل العراقية حسب احصائية وزارة التخطيط يصل الى 6 مليون عائلة.

الاستنتاجات

من خلال ما تقدم يمكن الاستنتاج ان سيارات تيسلا هي سيارات كفوءة ومتفوقة الخصائص من حيث التسارع الكبير والسرعة العالية والسعة الخزنية الكبيرة لبطارياتها وسرعة شحن هذه البطاريات لتنافس أفضل السيارات الكهربائية الاخرى وسيارات محركات الاحتراق الداخلي وان هذه السيارات بالفعل لا تصدر عنها أي انبعاثات في الاماكن التي تستخدم فيها لكن في نفس الوقت انها تستهلك طاقة كهربائية بقدر كبير وتحتاج الى محطات توليد طاقة كهربائية تضاف الى محطات الشبكة الوطنية لتوليد هذه الطاقة والتي تسبب تلوث بيئي في اماكن تواجد هذه المحطات، ولكن هذه السيارات من الممكن ان تكون فعالة جدا وصديقة للبيئة اذا ما تم شحن بطارياتها من منظومات الالواح الشمسية.

جدول (1). مقدار استهلاك الطاقة الكهربائية للعائلة العراقية الواحدة في الشهر [25].

الجهازالعددقدرة الجهاز (واط)عدد ساعات التشغيل باليومالمدة (يوم)استهلاك الطاقة الكهربائية (كيلوواط.ساعة)
1مصباح اقتصادي 20 واط520123036
2ثلاجة1200123072
3مجمدة13501230126
4تلفزيون + ستلايت1250123090
5غسالة12001306
6مروحة41001230144
7مبردة13001230108
8مكواة1125023075
9ماطور ماء140013012
10مكيف هواء سعة (2) طن تبريد13000830720
المجموع1389

التوصيات

من المعلوم أن المستقبل سيكون بالكامل للسيارات الكهربائية فالصراعات القائمة على النفط في ازدياد والاحتياطي العالمي في نقصان مستمر مع الزمن كما أن تكنولوجيا المعلومات والتطور الهائل في العلوم والابتكار ساهم في إيجاد حلول منطقية لا سيما في عالم الطاقة، ورغم ذلك فان الدراسة توصي الى التريث في تنفيذ خطة استيراد السيارات الكهربائية بشكل عام وادخالها الى العراق في الوقت الحاضر وذلك بسبب الاستهلاك العالي في الطاقة الكهربائية المطلوب توفيرها لشحن بطاريات هذه السيارات وخاصة فيما يعانيه العراق حاليا من نقص في انتاج الطاقة الكهربائية مقارنة مع معدلات استهلاك الطاقة الكهربائية مما تسبب في انقطاع التيار الكهربائي في معظم المحافظات العراقية لفترات قد تكون طويلة في بعض الاماكن مع تزايد معاناة المواطنين جراء هذا الانقطاع خاصة في فصل الصيف وفي ظل درجات الحرارة المرتفعة.

المصادر

[1] Tesla launches an electric car with superior computer-like technologies. Available online: https://aawsat.com. (Accessed on February 2nd, 2019).

[2] Tesla; electric future car with Elon Mask eyes – illuminations: . (Accessed on February 2nd, 2019).

[3] 2018 Fuel Consumption Guide, Natural Resources Canada. Available online: www.nrcan.gc.ca (Accessed on April 30, 2019).

[4] A patent for Tesla. Available online: https://mostaqbal.ae/tesla-patent-reveals-possible-plans-for-a-new-battery-swapping. (Accessed on February 2nd, 2019).

[5] Tesla: Electric Cars, Solar Panels & Clean Energy Storage https://www.tesla.com/ (Accessed on   February 2nd, 2019).

[6]   You Tube Video, “Innovating liquid to cool electric batteries”, July 15, 2012. Available online:  https://www.youtube.com/watch?v=kslD8yz1JXA (accessed on February 2nd, 2019).

[7]   You Tube Video, “Lithium battery”, Ferbruary 22, 2016. Available online:      https://www.youtube.com/watch. (accessed on February 2nd, 2019)>

[8] 200 kWh pack for S & X considering new Roadster | Tesla:       https://teslamotorsclub.com › Model S: Battery & Charging (Accessed on February 2nd, 2019).

[9]https://nasainarabic.net/main/articles/view/tesla-batteries-environment-lithium-elon-musk-powerwall. (Accessed on February 2nd, 2019).

[10] Tesla »A car leads itself and challenges the tradition lists, Available online:

       https://www.sasapost.com/tesla-a-car-that-drives-itself-and-challenge-the-automobile. (Accessed on February 2nd, 2019).

[11] TIRE RACK.COM, Tire Tech Information – Noise Reducing Tire Technology. Available online: www.tirerack.com/tires/tiretech/techpage .jsp. (Accessed on February 2nd, 2019).

[12] Iraq is the most expensive oil Arab countries with improved gasoline prices. Available online: https://www.alsumaria.tv/mobile/infograph/134 (Accessed on February 2nd, 2019).

[13] Do electric vehicles pollute the environment such as working cars https://arabsauto.com (Accessed on February 2nd, 2019).

[14]   Syrian researchers – Tesla electric cars are not  friendly : https://www.syrres.com/article/11899.html. (Accessed on February 2nd, 2019).

[15]   For electric vehicles more environmentally polluting than ordinary cars: https://alarab.co.u. (Accessed on February 2nd, 2019).

[16] Does the spread of electric cars affect global oil markets:            https://www.noonpost.com/content/18782, (Accessed on February 2nd, 2019).

[17] Harris, Mark (2016-04-20). “Battle of the electric car startups: will Faraday Future merge with Atieva?”. The Guardian. UK. Retrieved 2017-01-26. 

[18] The first station to charge electric cars inside Egypt: https://alwafd.news           /1858406/ (Accessed on February 2nd, 2019).

[19] The decision to exempt electric vehicles from registration fees: www.jordanzad.com/print.php?id=213147/ (Accessed on February 2nd, 2019).

[20] 5 Advantages of electric cars. Do Arab countries turn to them: https://www.alaraby.co.uk/5/ (Accessed on February 2nd, 2019).

[21] Electric cars is on its way to invade the Arab world: https://arabic.sputniknews.com/ (Accessed on February 2nd, 2019).

[22] Electric cars companies invest $ 90 billion in a race https://www.alaraby.co.uk/ (Accessed February 2nd, 2019).

[23] SPOTENBEC: Electric cars are on their way to invade the world: https://mail.elwehda.com/ (Accessed on February 2nd, 2019).

[24] Volvo announces the launch date of its first electric car: https://www.almrsal.com/post/334390/ (Accessed on February 2nd, 2019).

[25] Electricity costing table for the poor family: https://www.sotaliraq.com/newsitem.php?id=324826 (accessed on February 2nd, 2019).

Facebook Comments

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى
error: