أنواع السيارات الكهربائية والهيدروجينية والهجينة

لن يكون علينا في المستقبل القريب (الوقت الحاضر في بعض دول العالم) شراء سيارة جديدة تعمل بالبنزين أو الديزل بعد الآن. ولربما يكون هذا شيء خيالياً للتفكير فيه، لكنه صحيح، وإذا كنت تقرأ هذا المقال، فمن المحتمل أنك تتطلع إلى القيام بذلك. هناك أكثر من خيار من أنواع السيارات الكهربائية والهيدروجينية إذا كنت تريد الانتقال إلى سيارة عديمة الانبعاثات. هناك طرق للدخول التدريجي في هذا المجال أيضًا، كما الحال مع السيارات الهجينة التقليدية أو السيارات الهجينة القابلة للشحن، حيث لا تنتهي حاجتها إلى الوقود التقليدي، لكنها اقتصاديةٌ بشكل كبير.

أنواع السيارات الكهربائية والهجينة

1. هجين محدود Mild Hybrid

يعد النظام الهجين المحدود الطريقة الأبسط والأكثر فعالية من حيث التكلفة لإضافة مكونات مجموعة نقل الحركة الكهربائية إلى سيارات تعمل بمحرك احتراق داخلي Internal combustion engine (ICE). في النظام الهجين المحدود، غالبًا ما يُطفئ محرك الاحتراق الداخلي نفسه تمامًا في ظل عدم وجود حمل مثل النزول إلى أسفل التل أو التوقف.

النظام الهجين للسيارات يقوم بإعادة تشغيل محرك الاحتراق الداخلي على الفور تقريبًا ويمكنه أيضًا تشغيل بعض الأنظمة المساعدة في السيارة مثل مكيف الهواء وجهاز الستيريو. تحتوي بعض الأنظمة الهجينة المحدودة على خاصية الفرملة المجددة للطاقة أو ستوفر مساعدة الطاقة أو تعبئة عزم الدوران لمحرك الاحتراق الداخلي، لكن جميع هذا النوع من السيارات تفتقر إلى القدرة على العمل على الطاقة الكهربائية البحتة.

▪ مزايا

• يمكن تشغيل العديد من الأنظمة الكهربائية في السيارة.
• نظام تشغيل – إطفاء يحفظ الوقود أثناء التباطؤ.
• يمكن أن تقلل من التباطؤ في التوربو عن طريق تعويض عزم الدوران حتى يعمل المحرك على التعزيز.
• وزن أخف مقارنة بالمركبات المكهربة الأخرى.
• تعقيد أقل.
• تكلفة أقل.

▪ سلبيات

• تكلفة وتعقيد أكبر من محركات الاحتراق الداخلي البحتة.
• لا تحتوي على وضع سيارة كهربائية بحت.

2. الهجين المتسلسل Series hybrid

الهجين المتسلسل (المعروف أيضًا باسم مقسم الطاقة أو الهجين المتوازي parallel Hybrid) هو ما يتبادر إلى ذهن معظم الناس عندما يسمعون بمصطلح السيارة الهجينة. تستخدم هذه السيارات محركات احتراق داخلي صغيرة الحجم لتوفير الطاقة في حالة السرعات العالية وفي ظروف الحمل العالية، إضافة إلى نظام بطارية كهربائي لتحريك السيارة في حالة السرعات المنخفضة وظروف الحمولة المنخفضة. يسمح ذلك لمحرك الاحتراق الداخلي بالعمل في نطاق كفاءته المثالية، وبالتالي توفير اقتصاد ممتاز في استهلاك الوقود للسيارات، خاصة في ظروف القيادة في داخل المدينة.

▪ مزايا

• كفاءة ممتازة في السرعات حول المدينة.
• محرك احتراق داخلي يعمل بالبنزين لمسافات أطول (ورحلات أطول).
• يقدم أفضل حلاً وسطاً بين الكفاءة والاستخدام السهل والتكلفة الإجمالية.

▪ سلبيات

• تكلفة أعلى عادةً من تكلفة سيارة محرك احتراق داخلي بحتة من نفس الحجم.
• تعظيم الكفاءة يعني تقليل إنتاج الطاقة.

3. هجين قابل للشحن Plug-in hybrid

الهجين القابل للشحن هو الخطوة المنطقية التالية للأمام من النظام الهجين المتسلسل. هذه النوع من السيارات يكون قريب أكثر إلى أنواع السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية فقط؛ لقدرتها على قطع مسافات طويلة باستخدام فقط الطاقة الكهربائية.

جزء من اسمها (قابل للشحن) يأتي من قابليتها على أن يتم توصيلها بمحطة شحن سيارة كهربائية، بدلاً من الاعتماد فقط على محرك الاحتراق الداخلي وخاصية الكبح المجدد لطاقة البطارية، وبالتالي القضاء بشكل فعال على قلق نطاق القيادة. هناك جزء آخر تختلف فيها الهجينة القابلة للشحن عن السيارات الهجينة المحدودة أو الهجينة المتسلسلة وهو حجم حزمة البطارية الخاصة بها. هذا ما يمنحها نطاق قيادةٍ أكبر من السيارات التي تعمل بالطاقة الكهربائية بالكامل.

▪ مزايا

• مدى أطول نسبة إلى أنواع السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية بالكامل Battery electric vehicles (BEVs) بسبب وجود محرك البنزين الذي يؤدي إلى زيادة نطاق القيادة.
• تكلفة شراء أقل مقارنة بأنواع السيارات الكهربائية .
• تكلفة تشغيل أقل مقارنة بالسيارات الهجينة المتسلسلة.

▪ سلبيات

• أغلى ثمنًا للشراء من السيارات الهجينة المتسلسلة أو الهجينة المحدودة.
• حزم البطاريات أكبر حجمًا مما يعني وزنًا أكبر.
• أكثر تعقيدًا من السيارات الهجينة المحدودة.

4. بطارية كهربائية Battery electric

أنواع السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية هي في الغالب ما تبدو عليه: بطارية كبيرة مع محرك كهربائي واحد على الأقل موصّل بها. بالإضافة إلى عدد كبير جدًا من البرمجيات المعقدة لإدارة آلاف الخلايا الفردية التي تتشكل منها البطارية الكبيرة.

من الناحية الميكانيكية، فإن أنواع السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية هي الأقل تعقيدًا من بين جميع السيارات التي نعرفها، وحتى السيارات التي تملك أبسط محرك احتراق داخلي متعدد الأسطوانات فأنه مكون من مئات الأجزاء المتحركة، في حين أن المحرك الكهربائي له جزءه الدوار فقط.

أصبحت السيارات التي تعمل بالطاقة الكهربائية فقط أكثر شيوعًا، وذلك بفضل الابتكارات من الشركات الجديدة نسبيًا مثل شركة تسلا Tesla والشركات ذات الخبرة الكبيرة مثل جنرال موتورز General Motors ونيسان Nissan.

▪ مزايا

• البساطة الميكانيكية تعني صيانة أقل من محركات الاحتراق الداخلي.
• عزم دوران فوري كبير جداً.
• شبه صامتة.
• الكهرباء رخيصة في الوقت الحالي.
• لا يوجد أنبوب عادم، وبالتالي لا توجد انبعاثات.
• يعتبر انخفاض مركز الثقل أمرًا رائعًا مما يسهل التعامل مع سيارات من هذا النوع.

▪ سلبيات

• أغلى من السيارات الهجينة أو سيارات محرك الاحتراق الداخلي ذات الحجم المماثل.
• نطاق قيادة محدود.
• أوقات شحن البطارية الكهربائية طويلة.
• لا تزال البنية التحتية لمحطات الشحن قيد التطوير والإنشاء.
• غير عملية بالنسبة لمعظم الناس ما لم يكن لديك شاحن ذو 240 فولت من المستوى الثاني في المنزل أو في مكان وقوف السيارات.
• وزنها أكبر من السيارات التي تماثلها بالحجم.
• تأثير للبيئة ناتج من التخلص من البطاريات الكهربائية عند انتهاء عمرها الافتراضي غير مؤكد.

5. خلية وقود الهيدروجين Hydrogen fuel cell

خلايا الوقود تأخذ الهيدروجين وبتفاعل كهربائي كيميائي مع الأوكسجين تنتج شحنة كهربائية، والتي يتم بعد ذلك توجيهها إلى البطارية واستخدامها بواسطة المحركات الكهربائية للسيارات. كانت هذه التكنولوجيا موجودة في السيارات منذ عدة عقود، ولكن نظرًا للتكاليف وحجم المكونات والافتقار النسبي للبنية التحتية، لا يوجد هناك العديد من الشركات التي لا تزال تستعمل هذه التقنية. أدى تصغير التكنولوجيا في السنوات القليلة الماضية إلى جعل السيارات التي تستعمل خلايا الهيدروجين أكثر جدوى من الناحية التجارية، وبدأنا نرى المزيد من الاهتمام في السيارات الهيروجينية من الشركات مصنعة مثل هوندا Honda وهيونداي Hyundai.

▪ مزايا

• لا حاجة للشحن. ببساطة املأ سيارتك بالهيدروجين وانطلق.
• صامتة، تشبه إلى حد كبير أنواع السيارات الكهربائية .
• الانبعاث هو الماء فقط.

▪ سلبيات

• أسعار الهيدروجين تتقلب على نطاق واسع، وهي في كثير من الأحيان أغلى من الوقود الأحفوري.
• وجود شبكة محدودة للتزود بالوقود خارج مدن مختارة مثل لوس أنجلوس أو سان فرانسيسكو.
• يمكن لخزانات الهيدروجين أن تحتل مقصورة الركاب بأكملها أو صندوق السيارة إذا لم تكن السيارة مصممة أساساً من الألف إلى الياء لخلايا الوقود.

المصدر