تقدم بطاريات السيارات الكهربائية: مفتاح مستقبل النقل

السيارات الكهربائية ليست اختراعاً جديداً — فقد وُجدت منذ أواخر القرن التاسع عشر، وتنافست لفترة وجيزة على قدم المساواة مع سيارات المحركات الاحتراقية الداخلية (ICE) قبل أن تُهمَّش لأكثر من قرن. فلماذا ينبغي أن تكون الأمور مختلفة الآن؟ تكمن الإجابة في مكوّن واحد حاسم: بطارية الجر. لكي تحل المركبات الكهربائية (EVs) فعلياً محل السيارات التقليدية، يجب أن تتوافر ثلاثة عوامل:

• طاقة استيعابية عالية
• إنتاج ضخم قابل للتوسع
• أسعار معقولة

اليوم، يتم استيفاء هذه الشروط الثلاثة جميعها — وثورة المركبات الكهربائية في تقدم ملحوظ.

لمحة تاريخية: من وقود الصيدليات إلى المركبات الكهربائية الحديثة

يُعدّ التقدم في البنية التحتية للشحن وشبكات تبديل البطاريات موضوعاً مستقلاً بالغ الأهمية. غير أن التاريخ يذكّرنا بأن تحديات البنية التحتية لم تُثنِ الرواد العازمين قط. حين قامت بيرتا بنز برحلة السيارة الأولى على المدى الطويل في العالم عام 1888، لم يكن البنزين متاحاً إلا في الصيدليات — حيث كان يُباع كمذيب للتنظيف. لم يمنعها ذلك. إن التحديات الراهنة المتعلقة بشبكات الشحن، وتوريد المواد الخام، وإعادة تدوير البطاريات في نهاية عمرها الافتراضي، تُعالَج بنشاط، مع إحراز تقدم ملموس في السنوات الأخيرة.

ما الذي أدى إلى اندثار أول سيارة كهربائية للسوق الشاملة؟

يحكي الفيلم الوثائقي لعام 2006 «من قتل السيارة الكهربائية؟» قصة جنرال موتورز EV1 — الذي يُعدّ على الأرجح أول سيارة كهربائية تُنتَج بكميات كبيرة في العصر الحديث. وفيما يلي أبرز الحقائق:

• أُنتجت من عام 1996 إلى عام 1999
• صُنع منها 1,117 وحدة، قُدِّمت جميعها بالإيجار فحسب
• أُوقف البرنامج عام 2003؛ واسترُدَّت جميع السيارات تقريباً وأُتلفت
• نجا عدد قليل فحسب من سيارات EV1، محفوظة في المتاحف
• تراوحت خيارات البطارية بين 16.5 كيلوواط ساعة و26.4 كيلوواط ساعة
• المدى المُعاد احتسابه وفق معايير EPA: من 89 إلى 169 كيلومتراً لكل شحنة

أشارت نظريات المؤامرة بأصابع الاتهام إلى لوبي النفط. بصرف النظر عن السبب الحقيقي، فإن اختفاء EV1 أخّر اعتماد المركبات الكهربائية في السوق الرئيسية لأكثر من عقد.

سعة البطارية: من عشرات إلى مئات كيلوواط ساعة

قارن بين مواصفات بطارية EV1 المتواضعة والمركبات الكهربائية المتطورة المتاحة اليوم. تقدم عدة طرازات حالية الآن بطاريات تتراوح بين 100 و200 كيلوواط ساعة وأكثر، بمديات مرخّصة تتراوح بين 600 و1,600 كيلومتر اعتماداً على معيار الاختبار المستخدم (EPA أو WLTP أو NEDC). ومن أبرز الأمثلة:

• تيسلا موديل S — يصل إلى 405 أميال (EPA)
• لوسيد إير — أكثر من 500 ميل (EPA)، رقم قياسي عالمي حالي
• Aptera — مدى بمساعدة الطاقة الشمسية يتجاوز 1,600 كيلومتر
• Nio ET7 — خيار بطارية صلبة الحالة بسعة 150 كيلوواط ساعة
• Zhiji L7 — بطارية 115 كيلوواط ساعة بمدى موسّع
• Aito M5 — خيار هجين بمدى موسّع
• GMC هامر EV — حزمة بطارية بسعة 212.7 كيلوواط ساعة

علاوة على المواصفات الرسمية، تُبرز سجلات التحمل في الاستخدام الفعلي مدى التقدم الذي أحرزته تقنيات البطاريات. أثبت السائقون المتحمسون أن سيارات مثل تيسلا موديل S وهيونداي كونا الكهربائية يمكنها تجاوز 1,000 كيلومتر بشحنة واحدة من خلال القيادة الحذرة وفعّالة استهلاك الطاقة.

الإنتاج الضخم: الحجم الآن هائل

شهد الإنتاج العالمي لبطاريات الجر تصاعداً ملحوظاً. يبلغ الإنتاج الشهري العالمي الآن قرابة 22 غيغاواط ساعة — أي ما يعادل نحو 550,000 من سيارات نيسان ليف الهاتشباك من الجيل الثاني (كل منها مزوّدة ببطارية 40 كيلوواط ساعة) تُنتَج كل شهر.

تحصل شركات تصنيع المركبات الكهربائية على خلايا الليثيوم أيون وحزم البطاريات عبر نهجين رئيسيين:

• الموردون من الأطراف الثالثة — شراء الخلايا والوحدات من صانعي بطاريات متخصصين مثل CATL وLG Energy Solution وPanasonic
• مصانع الجيجا الداخلية — إنشاء منشآت إنتاج خاصة، في الغالب بالشراكة مع متخصصي البطاريات أنفسهم، كما فعلت تيسلا مع Panasonic

أسعار البطاريات: انخفاض عشرة أضعاف خلال عقد واحد

ربما تكون الحجة الأكثر إقناعاً للتحول نحو المركبات الكهربائية هي الانخفاض الحاد في تكاليف البطاريات. وفقاً لبيانات Bloomberg NEF:

• 2010: 1,200 دولار لكل كيلوواط ساعة (متوسط الصناعة)
• 2021: 132 دولاراً لكل كيلوواط ساعة (متوسط الصناعة عبر الشاحنات الكهربائية والحافلات والتخزين الثابت)
• 2021: 118 دولاراً لكل كيلوواط ساعة (المركبات الكهربائية للركاب تحديداً)

يمثل ذلك انخفاضاً يزيد على عشرة أضعاف في التكلفة خلال أحد عشر عاماً. وبينما أضافت ارتفاعات أسعار المواد الخام — ولا سيما الليثيوم والكوبالت والنيكل المدفوعة بالطلب المتصاعد عام 2021 — بعض الضغط التصاعدي، فإنها تبقى ضئيلة مقارنةً بالاتجاه العام نحو الانخفاض.

ما التالي؟ شحن أذكى، بطاريات أخف

قد يكون تحقيق مزيد من تخفيضات الأسعار الكبيرة في حزم البطاريات أمراً أكثر صعوبة. بيد أن الصناعة تمتلك مسارات بديلة للمضي قدماً. فشبكة شحن أكثر كثافة — في المدن والطرق السريعة على حدٍّ سواء — قد تُقلل الحاجة إلى حزم بطاريات أكبر فأكبر، مما يُمكّن الشركات المصنعة من التحول نحو بطاريات أصغر وأخف وأرخص دون المساس بالقابلية للاستخدام.

ومن التقنيات الناشئة التي قد تُعيد رسم المعادلة:

• الشحن اللاسلكي أثناء الحركة — طرق مجهّزة بتقنية الشحن الحثّي التي تُعيد شحن البطاريات أثناء القيادة
• بطاريات الحالة الصلبة — كثافة طاقة أعلى، وشحن أسرع، وأمان محسّن مقارنةً بكيمياء الليثيوم أيون الحالية
• البطارية كخدمة (BaaS) — نماذج تبديل البطاريات بالاشتراك، منتشرة بالفعل على نطاق واسع من قِبَل Nio في الصين
• تكامل المركبة مع الشبكة (V2G) — استخدام بطاريات المركبات الكهربائية كتخزين موزّع للطاقة لدعم استقرار الشبكة

لا تزال تساؤلات مفتوحة تتعلق بالجدوى الاقتصادية للبنية التحتية للشحن على نطاق واسع، ونمو طاقة الشبكة، والسلامة، والموثوقية، ومزيج الطاقة الأشمل الذي يُشغّل هذه المركبات. غير أن اتجاه السير واضح — والزخم خلف بطاريات المركبات الكهربائية لم يكن أقوى مما هو عليه الآن في أي وقت مضى.

هذه ترجمة. يمكنك قراءة النص الأصلي هنا: https://www.drive.ru/kunst/61b35118155032c35768508a.html