تُعد تقنية الشحن السريع المتوفرة اليوم حلاً جيدًا لمشكلة كانت تعيق انتشار الدراجات الكهربائية، ألا وهي الحاجة إلى وقت طويل جدًا للشحن. ففي عام 2023، أظهرت أبحاث ChamRider أن بطاريات الليثيوم أيون قادرة الآن على الوصول إلى 80٪ من الشحن خلال 45 دقيقة فقط. هذا يعني أن الشخص الذي يتوجه إلى العمل يمكنه شحن دراجته في المنزل قبل مغادرته ولن يواجه مشكلة في امتلاكه طاقة كافية تكفي لمعظم ساعات اليوم. نحن نبدأ برؤية هذه المحطات الصغيرة الخاصة بالتنقلات القصيرة منتشرة في جميع أنحاء المدن، حيث يمكن للأفراد التوقف لشحن دراجاتهم أثناء التسوق أو شراء القهوة. يحب سائقو التوصيل هذه التقنية بشكل خاص لأنها تمنحهم زيادة تصل إلى 20-30٪ في المسافة المقطوعة لكل شحنة. من هنا نرى لماذا يتجه المزيد من سكان المدن إلى التخلي عن سياراتهم لصالح هذه الخيارات الكهربائية عندما تزداد حدة الازدحامات المرورية.
هناك ثلاث قوى رئيسية تُسهم في تسريع الطلب على الشحن السريع:
سرعان ما يُغير معدل شحن الدراجة الكهربائية من طريقة استخدام الناس لها في حياتهم اليومية. غالبًا ما يميل ركاب الدراجات التي تدعم الشحن السريع إلى القيام بعدد رحلات أسبوعي يزيد بنسبة 25% تقريبًا مقارنةً بمن يمتلكون شواحن أبطأ، كما يُفضّلون بشكل أكبر استخدام دراجاتهم بدلاً من وسائل النقل العامة عند حدوث أي مواقف مفاجئة. وبحسب بحث حديث نُشر السنة الماضية، فإن ما يقارب ثلثي الركاب المنتظمين يقصدون أماكن العمل أو المقاهي خلال فترات الاستراحة لشحن البطاريات لفترة قصيرة. هذا يسمح لهم الاستمتاع برحلات ترفيهية في المساء دون القلق بشأن نفاد الطاقة في منتصف الطريق. لاحظنا هذا النمط في عدة مدن أوروبية كبرى، حيث ارتفعت المسافات اليومية المتوسطة المُغطاة من حوالي 8 كيلومترات إلى نحو 13 كيلومترًا منذ توفر خيارات الشحن الأسرع.
نلاحظ تقدمًا حقيقيًا في تصميم بطاريات الدراجات في الوقت الحالي. فالمصنّعون يتجهون نحو أنظمة أكثر تعددية الوظائف تعمل عبر منصات مختلفة. وقد اعتمد معظم الشركات الآن تنسيق الأسطوانة الليثيومية 21700 كمعيار لهم. فهذه الخلايا الأحدث تحوي ما يقارب 20 إلى 30 بالمائة من الطاقة أكثر من النماذج القديمة 18650 التي تم استبدالها، ومع ذلك فإنها ما زالت تناسب الأنظمة الموجودة قبل التغيير. وفيما يتعلق بتحسينات السلامة، فقد بدأ المصنعون بإضافة منافذ تخفيف الضغط مع مستشعرات مراقبة الحرارة المدمجة. ولا يتعلق هذا بمجرد ممارسة جيدة فحسب، بل يتوافق أيضًا مع ما هو قادم في مسودة لوائح ISO 4210-10. بحلول عام 2025، ستكون البطاريات بحاجة لأن تدوم على الأقل 2000 دورة شحن كاملة مع الحفاظ على 80 بالمائة من سعتها الأصلية وفقًا لهذه القواعد المستقبلية.
تعتبر الشهادات الصادرة عن جهات خارجية، مثل الإصدار الأحدث من معيار UL 2272 الذي أُصدر في عام 2024، مؤشرات مهمة من حيث التوافق والسلامة في أنظمة البطاريات. ما المقصود بهذا من حيث التطبيق العملي؟ يشترط هذا المعيار خضوع البطاريات لاختبارات إجهاد دقيقة. ويجب أن تكون قادرة على تحمل الاهتزازات ضمن نطاق الترددات من 5 إلى 2000 هرتز، وأن تتحمل تغيرات درجات الحرارة القصوى بين ناقص 20 درجة مئوية و60 درجة مئوية. وفي حالات الشحن السريع، يجب أن تظل البطاريات ضمن نطاق تغير لا يزيد عن 0.1% في الجهد الكهربائي كحد أقصى. وبحسب بيانات السلامة الأخيرة لعام 2023، فإن ثلث حرائق الدراجات الكهربائية قد نتج فعليًا عن مشاكل في الوصلات الكهربائية التي تُسبب الشرر، وهو بالضبط ما تهدف هذه المتطلبات الجديدة للاختبار إلى منعه.
يبقى السوق مجزأً:
| نوع الموصل | حصة السوق | التيار الكهربائي الأقصى |
|---|---|---|
| خاصة | 58% | 8—12أ |
| مدمج تيار متردد/تيار مباشر | 22% | 6—8أ |
| يو إس بي-سي PD | 15% | 5A |
تُعقّد هذه التنوّعة بنية الشحن العامة، مما يجبر المدن على نشر 3 إلى 5 أنواع من المحولات لدعم 95٪ من الدراجات الكهربائية المحلية.
م directive الاتحاد الأوروبي لعام 2024 بشأن تداخل البطاريات تفرض استخدام موصلات من النوع الثالث (Type-3) لجميع الدراجات الكهربائية الجديدة بحلول عام 2027، والتي تتميز بآليات قفل تلقائية وتوافق مع تيار مباشر بجهد يتراوح بين 150 إلى 1,000 فولت. أظهرت التجارب المبكرة في برشلونة خفضًا بنسبة 40٪ في تكاليف صيانة محطات الشحن بفضل تنظيم الجهد الكهربائي الموحّد (56 فولت مع تحمل ±1٪)، مما يُظهر الفوائد الاقتصادية للأنظمة الشاملة.
تُحقق بطاريات الليثيوم أيون الحديثة 80٪ من الشحن في أقل من 20 دقيقة بفضل استخدام أنودات مُسيطر عليها بالسيليكون وكاتودات غنية بالنيكل. تُسهم هذه الابتكارات في تسريع الشحن بنسبة 15 إلى 20٪ مقارنةً بالتصميمات التقليدية القائمة على الجرافيت (مجلة تخزين الطاقة، 2024). كما تُحافظ أنظمة إدارة الحرارة المُحسّنة على الاستقرار أثناء الشحن عالي السرعة، مما يحسّن السلامة والأداء لسكان المدن.
تستبدل البطاريات ذات الحالة الصلبة الجديدة الإلكتروليتات السائلة الخطرة بمواد سيراميكية أو بوليمرية أكثر أمانًا. وبحسب اختبارات أجرتها مؤسسة سلامة البطاريات في 2023، فإن هذا التغيير يقلل من مخاطر الحرائق بنسبة تصل إلى 83%. من ناحية تخزين الطاقة، فإن لهذه البطاريات قدرة عالية أيضًا، إذ يمكنها تخزين أكثر من 500 واط/كغ، وهو ما يعادل ضعف ما توفره البطاريات الليثيومية الأيونية العادية حاليًا. هذا يعني أن المصانع قادرة على تصميم حزم بطاريات أصغر بكثير مع الحفاظ على الأداء الجيد. بالإضافة إلى ذلك، تبلغ مدة الشحن الآن من 12 إلى 15 دقيقة فقط مقارنة بالساعات في السابق. وقد أظهرت النماذج الأولية المبكرة أنها تتحمل أكثر من 1000 دورة شحن مع تدهور طفيف جدًا، حيث تفقد أقل من 5% من سعتها مع مرور الوقت. تساهم هذه المتانة بشكل كبير في تهدئة المخاوف المتعلقة بفترة عمل هذه البطاريات في التطبيقات الواقعية.
إن التحول من الليثيوم إلى الصوديوم، الذي يتوافر بكميات وفيرة، يقلل تكلفة البطارية بنسبة تقارب 40% لكل كيلووات ساعة، دون التأثير بشكل كبير على سرعة الشحن مقارنة بخيارات الليثيوم المتوسطة. تتراوح كثافة الطاقة بين 100 و 150 واط ساعة لكل كجم، وهو ما لا يُعد ممتازًا، لكن التطورات الحديثة في مجال مصافي الحديد والمنغنيز قد تقربنا من أوقات الشحن الكامل التي تصل إلى 30 دقيقة، والتي ذكرت في تقرير 'الطاقة المتجددة ربع السنوي' السنة الماضية. ما يميز هذه البطاريات حقًا هو درجة الأمان العالية لديها نظرًا لعدم احتوائها على مواد سامة. يمكن للمدن التي تسعى لتوسيع شبكات تشارك الدراجات الكهربائية أن تستفيد بشكل كبير من هذه التكنولوجيا، لأنها تتناسب جيدًا مع المبادرات الخاصة بإعادة التدوير وتقلل من التأثير البيئي على المدى الطويل.
تتراوح جهود بطاريات eMTB هذه الأيام بين 36 فولت وحوالي 52 فولت، لذا يجب أن يزود الشاحن التيار المناسب ما بين 6 أمبير و15 أمبير مع البقاء ضمن نطاق درجات حرارة آمن. لقد بدأت معظم العلامات التجارية الرائدة في دمج تقنيات ذكية تتيح لها التعرف تلقائيًا على الجهود المختلفة وتعديل الإخراج وفقًا لذلك عند الاتصال بحقائب البطاريات المختلفة. هذا يضمن تشغيل كل شيء بشكل صحيح حتى مع خلايا 21700 الجديدة التي يتحول إليها العديد من المستخدمين مؤخرًا. وبحسب بحث حديث نُشر السنة الماضية، فإن استخدام الشاحن غير المناسب يمكن أن يقلل عمر البطاريات الليثيوم أيونية بنسبة تصل إلى 22 بالمئة على المدى الطويل. هذا يبرز حقًا أهمية اختيار شاحن عالي الجودة لأي شخص يرغب في بقاء دراجته الكهربائية الجبلية تعمل لسنوات عديدة من المغامرات.
تجلب وحدات البطاريات مجموعة خاصة بها من التحديات، وذلك بشكل أساسي لأنها تأتي بأعداد مختلفة من الخلايا تتراوح من 4 إلى 14 خلية لكل وحدة، إضافة إلى اختلاط كيميائيات NMC مع LFP. عندما يتعلق الأمر بأنظمة الشحن السريع التي تتجاوز سعتها 1000 واط/ساعة، تصبح إدارة الحرارة أمراً في غاية الأهمية. إذا لم يتم توزيع الحرارة بشكل متساوٍ على هذه الوحدات أثناء دورات الشحن، فإننا نلاحظ تدهوراً أسرع لسعة البطارية بمرور الوقت. لقد غيرت الإصدارة الأحدث من معايير السلامة UL 2272 الأمور بشكل كبير بالنسبة لمصنعي الشواحن. الآن عليهم تضمين قدرات لكشف الأخطاء فيما يتعلق بالاتصالات المتسلسلة مقابل المتوازية داخل التكوينات الوحدية. هذا الشرط الجديد يرفع فعلياً عبء المعالجة على وحدات التحكم الدقيقة بنسبة تصل إلى 30 بالمئة وفقاً لبيانات الاختبار الأخيرة. كيف ترد الشركات على ذلك؟ يتجه الكثيرون نحو حلول التبريد السائل لواجهات الشحن الخاصة بهم، في حين يطبقون أنظمة اتصال ثنائية الاتجاه تتواصل باستمرار مع نظام إدارة البطارية أو ما يُعرف اختصاراً بـ BMS في المجال.
توفر بطاريات الدراجات الحديثة الآن مدى يتراوح بين 80 إلى 120 كيلومترًا بعد شحن واحد كامل. ويمكنها الشحن من 20% إلى 80% في حوالي 2 إلى 4 ساعات، وهو ما يمثل زيادة تقدر بـ 60% تقريبًا مقارنة بما كان متاحًا في عام 2020. لاحظت شركات التوصيل داخل المدن أن مركباتها تُستخدم أكثر بنسبة 35% يوميًا تقريبًا، وذلك لأن السائقين يقضون وقتًا أقل في انتظار شحن البطاريات. يحدث هذا بفضل محطات الشحن السريعة التي يمكن للسائقين الوصول إليها أثناء فترات الراحة العادية بين عمليات التوصيل. تعمل أحدث خلايا الليثيوم أيون بشكل جيد حتى في درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة بفضل أنظمة التحكم المحسّنة في الحرارة. وهذا يهم كثيرًا الأشخاص الذين يركبون دراجات كهربائية جبلية أو يحملون أحمالًا ثقيلة في جميع أنواع الطقس عبر فصول السنة المختلفة.
يتجه الناس بعيدًا عن الانتظار طوال الليل لشحن دراجاتهم، ويتجهون بدلًا من ذلك إلى شحنات سريعة تقل مدتها عن 30 دقيقة. الآن يمكن للأشخاص توصيل دراجاتهم خلال استراحة الغداء أو أثناء ممارسة التمارين في الصالة الرياضية. وقد لاحظت شركات الإيجار هذه الظاهرة أيضًا، حيث أقامت محطات شحن سريعة لتتمكن من الاستمرار في تدوير الدراجات لعملائها الواحدة تلو الأخرى دون انتظار طويل. وقد ارتفع عامل الراحة بشكل كبيرة، حيث ازدادت رحلات الدراجات الكهربائية في أيام الأسبوع بنسبة 28% وفقًا لتقارير التنقل الأخيرة لعام 2023. ويبدو أن المهنيين الصحيين والطلاب هم الأكثر جذبًا لهذا الخيار نظرًا لأن كل دقيقة مهمة بالنسبة لهم في جداولهم المزدحمة.
ثلاث استراتيجيات أساسية لتمديد عمر البطارية دون التضحية بالسرعة:
هذه الأساليب تمد عمر بطاريات الليثيوم التقليدية لتصل إلى 1200 دورة شحن وأكثر مع الحفاظ على 85% من سعتها، مما يقلل بشكل كبير تكاليف الاستبدال في التطبيقات ذات المسافات الطويلة مثل توصيل الطعام وأنظمة التنقل المشتركة.
توفر بطاريات الدراجات الكهربائية الحديثة مدى يتراوح بين 80 إلى 120 كيلومترًا بعد شحن كامل واحد.
تصل بطاريات الليثيوم أيون الحديثة إلى نحو 80% من شحنها خلال أقل من 20 دقيقة باستخدام التقنيات الحالية.
السوق مجزأ مع وجود أنواع متعددة من الموصلات، مما يجبر المدن على دعم أنواع مختلفة من المحولات لضمان بنية تحتية شاملة.
توفر بطاريات أيونات الصوديوم تخفيضات في التكلفة ومزايا بيئية وتحسينات في السلامة، على الرغم من كون كثافة الطاقة لديها أقل قليلاً مقارنةً ببطاريات الليثيوم أيون.
Hot News
© حقوق النشر 2024 شركة شنتشن نيويماج التكنولوجية المحدودة. جميع الحقوق محفوظة Privacy policy
EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
ID
LV
LT
SR
SK
SL
UK
VI
ET
HU
MT
TH
TR
FA
MS
GA
IS
