ما المطلوب لدعم الشحن الآمن للمركبات الكهربائية؟

بقلم أشرف يحيى، المدير العام لشركة “إيتون الشرق الأوسط”.

أدى الانتقال العالمي للطاقة إلى استبدال الوقود الأحفوري بالموارد المتجددة ومدّ المزيد من التطبيقات بالطاقة الكهربائية ومن ضمنها قطاع النقل. لذا تتضمن البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية (EVCI) أكثر من مجرد إضافة أجهزة الشحن؛ فهي تؤثر في البنية التحتية الكهربائية للمبنى.

ويمكن أن تؤثر زيادة استهلاك الطاقة في خدمات المرافق وتوزيع الطاقة، مما يتطلب موارد الطاقة الموزعة مثل: الطاقة الشمسية وتخزين البطاريات لتعويض الطلب على المرافق ومعدلات تفعيلها.

يزداد انتشار السيارات الكهربائية على المستوى العالمي، بما يشمل دولة الإمارات العربية المتحدة، التي أطلقت العديد من الخطط لمساعدة اعتماد السيارات الكهربائية في السنوات الأخيرة، ولعل أبرزها مبادرة “الشاحن الأخضر” التي أطلقتها حكومة دبي والتي توفر البنية التحتية العامة لشحن السيارات الكهربائية.

ووفقًا لتقرير “مؤشر الاستعداد لحركة النقل الكهربائي العالمي لعام 2022” الذي نُشر العام الماضي، لوحظ أن الطلب على السيارات الكهربائية (EVs) في دولة الإمارات العربية المتحدة من المتوقع أن يشهد معدل نمو سنوي قدره 30% بين عامي 2022 و2028.

وصرّح وزير الطاقة والبنية التحتية العام الماضي أن دولة الإمارات العربية المتحدة تستهدف زيادة حصة السيارات الكهربائية إلى 50% من إجمالي المركبات على الطرق بحلول عام 2050. إذ بدأت الدولة دعم الانتقال إلى الطاقة الكهربائية، وتعمل على زيادة عدد محطات الشحن من 500 إلى 800. كما تعمل على إضافة قوانين جديدة تتعلق بالبنية التحتية للشحن.

يجب أن تكون البنية التحتية الكهربائية التي تدعم المباني التجارية قادرة على التكيف مع التغيير على نطاق أكبر مما سبق. وهذا يعني تصميم المباني لدعم احتياجات شحن المركبات الكهربائية في المستقبل بشكل آمن.

معايير التثبيت الآمن لنظام البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية:

وظفت الإمارات العربية المتحدة في أبوظبي العديد من القوانين مثل القسم 4.2.2 من سياسة أبوظبي التنظيمية للبنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية، وهي تتطلب من السلطة المختصة بتنظيم مواقف السيارات أن تجري تقييمًا منتظماً للأحمال على الشبكة الكهربائية مع توقّع المتطلبات وتخطيط المواقع للبنية التحتية لمحطات شحن المركبات الكهربائية. كما ينص القسم 4.2.4 أن على جميع المباني السكنية الجديدة يجب أن تتوافق مع متطلبات شحن المركبات الكهربائية. بينما يحرص القسم 4.3.3 على السلامة وذلك من خلال التحقق من جميع محطات شحن المركبات الكهربائية بما يتوافق مع لوائح التمديدات الكهربائية المخصّصة من قبل دائرة الطاقة.

لدى كل من خيارات الشحن سواءً كانت تلك ذات التيار المتناوب (AC) أو التيار المستمر (DC) تطبيقًا خاصًا، وكل منهما يأتي مع متطلبات محددة تجارية وأخرى تركيبية. يستعمل عادةً الشحن عبر التيار المتناوب في الأماكن التي تقضي فيها المركبة معظم وقتها بوضع الركون، كأماكن العمل أو المدرسة أو مراكز التسوق أو الترفيه أو الفنادق. حيث يقسم الشحن فيها إلى مستويين اثنين، الأول يتم في المواقع التي تتوقف فيها المركبات طوال الليل، والتي تستغرق ما يصل إلى 12 ساعة للشحن الكامل. في حين المستوى الثاني يستغرق الشحن فيه عادةً حوالي أربع ساعات للشحنة الواحدة.

قد يفضّل الشحن بتيار مستمر في بعض التطبيقات وحسب الحاجة، إذ يعتمد على المسافة التي يتوقّع أن تقطعها المركبة وطول فترة الركن. كون هذا النوع من الشحن يزود المركبة بالمزيد من الطاقة ويوفر كمية الشحن المطلوبة في غضون 30 دقيقة فقط.

ومن المتوقع أن يستحوذ الشحن بتيار متناوب على أكبر قدر من الاعتمادية  في عام 2025، بينما ستقدّم محطّات الشحن بالتيار المستمر الدعم لشبكة الشحن للمسافات الطويلة مثل الطرق السريعة بين المدن ودعم النقل البرّي والشّحن عند المواقع الرائجة.

يمكن لمحطات الشحن الكهربائية أن تعزّز أدائها عبر برمجيات إدارة الشحن وتخزين شحنة البطاريات واستعمال موارد الطاقة الكهربائية المتجددة مثل الطاقة الشمسية لتقليل التكلفة والاستمرارية ولتحقيق أهداف الاستدامة.

إستراتيجيات لزيادة السعة الكهربائية:

من المهم التخطيط لقدرة محطات شحن المركبات الكهربائية المستقبلية عند تصميم أنظمة المباني أو ترقيتها لتجنب التغييرات الكبيرة والتكاليف لاحقًا. حيث يجب تجهيز المباني لتكون قادرة على التطوير في وقت لاحق وتسهيل عمل المهندس الكهربائي في المستقبل.

كما يجب على الشركات أن تتساءل: كم عدد أجهزة الشحن المطلوبة؟ وما مقدار الطاقة الإضافية (KVA) التي تحتاجها لاستيعاب النمو؟ من الضروري أن تُدرس هذه الأمور لتحديد حجم مغذّي توزيع الطاقة وسعة القدرة الكهربائية للمرافق بكفاءة لتقديم الطاقة الكافية لمحطات شحن الكهرباء للمركبات الكهربائية بأمان.

في حين يجب على مالكي المباني مراعاة متطلبات الطاقة المتزايدة بشكل كبير قبل إضافة محطات شحن المركبات الكهربائية لأن السعة الكهربائية الكافية قد لا تكون متاحة. عادةً ما تتطلب الإصدارات الحالية من أجهزة الشحن السريع عبر التيار المستمر طاقة تتراوح من 20 إلى 350 كيلو واط. ومع ذلك، أصبحت أجهزة الشحن الأكثر قوة متوفرة. يعد التخطيط الدقيق وتصميم النظام أمرًا ضروريًا لزيادة عائد الاستثمار إلى الحد الأقصى من أجل ترقيات الموقع المكلفة المرتبطة بسحب المزيد من الطاقة من الشبكة الكهربائية.

تعتبر تقنية “المركبة إلى الشبكة” (V2G)، والمعروفة أيضًا باسم “السيارة كشبكة”، نهجًا مبتكرًا يدمج المركبات الكهربائية في البنية التحتية للشبكة الكهربائية لتحسين استخدام الطاقة وإنشاء نظام بيئي للطاقة أكثر استدامة.

تتضمن هذه التقنية دمج المركبات الكهربائية في البنية التحتية للطاقة الحالية لتحسين استخدام الطاقة ودعم الانتقال إلى مستقبل منخفض الكربون. يعزز هذا النهج كلاً من حلول النقل الكهربائي (eMobility) والحلول الكهربائية القائمة لتحسين كفاءة المركبات الكهربائية وسلامتها وأدائها.

قد يكون هذا النهج المبتكر قادرًا على تغيير العالم، حيث يمكن أن يقدم ميزات وقدرات متنوعة، مثل:

• ضمان توفر الطاقة في المنازل والمباني أثناء انقطاع الشبكة: تستخدم تقنية “مركبة إلى منزل” (V2H) بطارية سيارتك لتوفير الكهرباء الأساسية. مع زيادة تواتر انقطاع التيار الكهربائي وتأثيره، يصبح وجود مصدر طاقة احتياطي أمرًا ضروريًا للحفاظ على الوظائف الحيوية عندما تكون الشبكة خارج الخدمة. غير متصلة بالإنترنت.
• موازنة الشبكة: تقوم تقنية “المركبة إلى الشبكة” بتسخير الطاقة المخزنة في بطاريات المركبات الكهربائية وإعادتها إلى الشبكة. يتيح ذلك للمرافق إدارة العرض والطلب على الكهرباء بشكل فعال خلال أوقات ذروة الاستخدام، مما يوفر أداة إضافية لموازنة الشبكة.
• نقل الطاقة: يسمح الشحن بتقنية “من مركبة إلى أخرى” (V2V) بإعادة الشحن بسهولة في أي مكان بمجرد توصيله بمركبة كهربائية أخرى. توفر هذه القدرة المرونة في المواقف التي يكون فيها النقل الفوري للطاقة ضروريًا.
• تبسيط انتقال الطاقة: تستخدم تقنية “المركبة إلى كل شيء” (V2X) الطاقة المخزنة في المركبات لتوفير الطاقة الأساسية بشكل مستدام أثناء حالات الطوارئ أو في مواقع ذات وصول محدود أو معدوم إلى الشبكة الكهربائية. سواءً كنت في رحلة تخييم أو في موقع صناعي أو في أي مكان بينهما، تضمن هذه التقنية توفر الطاقة الحيوية في أي وقت وفي أي مكان.

تمثل السيارة كشبكة نقلة نوعية تطلق العنان لإمكانات المركبات الكهربائية كأصول طاقة ديناميكية، وتضمن إمدادًا موثوقًا للطاقة، وتقلل من تكاليف الطاقة، وتدمج مصادر الطاقة المتجددة والتخزين، وتساهم في نظام طاقة أكثر استدامة ومرونة.

تدعم محطات شحن المركبات الكهربائية الآمنة والمرنة النقل في القرن الحادي والعشرين:

يعد بناء محطات شحن المركبات الكهربائية الآمنة والمرنة أمرًا بالغ الأهمية للمباني التجارية، لذلك يجب أن تدرس البنية التحتية الكهربائية توزيع الطاقة لتلبية الطلب المتزايد على المركبات الكهربائية في المستقبل. يمكن إدارة الطاقة بشكل أكثر فعالية من خلال تبني اللامركزية والطاقة الكهربائية وإزالة الكربون. مع التصميم المناسب ومراعاة السلامة والموثوقية، يمكن إضافة محطات شحن المركبات الكهربائية دون تكاليف أو مضاعفات غير ضرورية. سيستمر تطوير محطات شحن المركبات الكهربائية لضمان كفاءة وأمان بنية تحتية للطاقة.