خودروهای برقی جذاب هستند. واقعاً همینطور است. آنها از زمان اولین نمونه خودروی برقی تاکنون، به طور چشمگیری تغییر کردهاند.
تقریباً 30 سال از آزمایش جنرال موتورز با خودروی EV1، یک وسیله نقلیه الکتریکی (EV) که بین سالهای ۱۹۹۶ و 1999 میلادی به گروه منتخبی از مشتریان اجاره داده میشد، میگذرد. امروزه، شما میتوانید تقریباً به هر نمایندگی خودرو مراجعه کنید و از میان خودروهای تمام الکتریکی، از جمله خودروهای جمع و جور مقرونبهصرفه و کامیونها و شاسیبلندهای با عملکرد بالا، انتخاب کنید.
ایستگاههای شارژ عمومی اکنون پارکینگهای فروشگاههای مواد غذایی و استراحتگاههای بزرگراهها را پر کردهاند. تلفن هوشمند شما میتواند به شما بگوید نزدیکترین ایستگاههای شارژ کجا هستند، هزینه شارژ خودروی شما چقدر خواهد بود و چه زمانی باتری خودروی شما به طور کامل شارژ میشود. سعی کنید این را برای خودتان در اواخر دهه 90 توضیح دهید (یعنی برای افراد آن زمان باورنکردنی بوده است-م).
با این حال، خودروهای برقی بدون مشکل نیستند. علیرغم ویژگیهای نوآورانه، خودروهای برقی هنوز آنقدر که خودروسازان، طرفداران محیط زیست و برخی از قانونگذاران امیدوارند، مورد استقبال قرار نمیگیرند.
اما قبل از اینکه به توضیح نحوه کارکرد خودروهای برقی – و نحوه تغییر صنعت خودرو و ایالات متحده برای پذیرش این فناوری – بپردازیم، یک توصیه داریم.
اگر هنوز یک خودروی برقی را امتحان نکردهاید، حتماً یک بار آن را برانید. این تجربهای کاملاً متفاوت از چیزی است که میدانید. خودروهای برقی بیصدا، سریع و پر از فناوری هستند.
از آنجایی که خودروهای برقی متفاوت از خودروهای بنزینی طراحی شدهاند، به طوری که وزن باتری نزدیک به زمین و به طور مساوی توزیع شده است، تمایل دارند تا کنترلپذیری بهتری داشته باشند. و به لطف گشتاور فوری و پیشرانههای سادهتر، خودروهای برقی تقریباً همیشه میتوانند خودروهای بنزینی را در مسابقه صفر تا 60 شکست دهند. رانندگی با آن لذتبخش است؟ شرط میبندم.
مهندسی وسیله نقلیه برقی
از بیرون، خودروهای برقی شبیه خودروهای بنزینی به نظر میرسند. آنها از فولاد و شیشه در اشکال و اندازههای مختلف ساخته شدهاند و روی پلتفرمهایی با چهار چرخ قرار میگیرند. اما تفاوتهای اساسی در نحوه مهندسی خودروهای برقی وجود دارد.
بهویژه، چرخهای خودروهای برقی توسط یک یا چند موتور الکتریکی که با یک بسته باتری تغذیه میشوند، به حرکت در میآیند. یک گیربکس چرخها را در خودروهای برقی مانند خودروهای بنزینی به حرکت در میآورد، اما خودروهای برقی دارای واحدهای تکسرعته ساده الکتریکی، بدون دندههای فیزیکی هستند. برخی از خودروهای برقی از یک موتور در هر محور استفاده میکنند تا بهطور موثر امکان رانندگی با تمام چرخها را فراهم کنند. برخی از خودروهای برقی با عملکرد بالا دارای یک موتور سومی برای اسب بخار و گشتاور اضافی هستند.
شما باتری خودروی برقی را از طریق درگاه شارژ، شارژ میکنید. محل درگاه شارژ در خودروهای برقی معمولاً بسته به سازنده متفاوت است، اما نحوه کار در یک ایستگاه شارژ عمومی مشابه شلنگ پمپ بنزین است که به باک خودرو متصل میشود. اگر در ایستگاه شارژ خانگی در گاراژ یا دیوار بیرونی منزل شارژ میکنید، به نظر میرسد که خودروی برقی شما به یک پریز بزرگ وصل شده است.
خودروهای برقی همچنین دارای یک سیستم خنککننده حرارتی هستند تا باتری و اجزای آن را در دمای مطلوب نگه دارند و کامپیوترها و مبدلهای مختلفی وجود دارند تا اطمینان حاصل شود که نوع و مقدار مناسب برق به مکانهای مناسب ارسال میشود.
برخلاف خودروهای هیبریدی (Hybrid) و پلاگین هیبریدی (Plug-in hybrid)(یک اصطلاح کلی برای خودروهای احتراق داخلی با موتور الکتریکی و باتری کمکی هستند. به عبارت ساده، خودروهای هیبریدی، خودروهایی با موتور بنزینی یا دیزلی هستند که موتور برقی نیز دارند – م) ، هیچ موتور یا جزء بنزینی در یک خودروی تمام الکتریکی وجود ندارد. با این حال، خودروهای هیبریدی و پلاگین هیبریدی، خودروهایی برقی شدهاند و باتریها را با موتور بنزینی به گونهای جفت میکنند که این خودروها بتوانند با هر منبع سوختی که در لحظه کارآمدتر است، کار کنند.
خودروهای پلاگین هیبریدی این مزیت را دارند که میتوانند برق را در باتری برای یک فاصله کوتاه کاملاً الکتریکی، معمولاً حدود 20 تا 40 مایل (32 تا 64 کیلومتر) ذخیره کنند تا رفت و آمدهای کوتاه بدون استفاده از موتور بنزینی امکانپذیر شود. خودروهای پلاگین هیبریدی راهی عالی برای شروع انتقال به یک خودروی برقی برای کسانی هستند که آمادگی پذیرش کامل خودروهای برقی را ندارند، اما فقط برای کسانی منطقی هستند که میتوانند در خانه یا محل کار خودرو را شارژ کنند.
نگهداری خودروی برقی
مطالعه کیفیت اولیه ایالات متحده J.D. Power در سال 2022، که مشکلات خودروهای جدید را برای کمک به تعیین قابلیت اطمینان اندازهگیری میکند، نشان داد که مالکان خودروهای برقی جدید 39 درصد بیشتر از مالکان خودروهای بنزینی جدید، مشکل گزارش کردهاند. گفته میشود، تفاوت در مشکلات گزارششده عمدتاً به این دلیل است که استفاده از خودروهای برقی تمایل زیادی به سیستمهای اطلاعات و سرگرمی و برنامههای تلفن هوشمند برای کنترل عملکردهایی مانند شارژ دارد، در حالی که خودروهای بنزینی نگرانیهای مشابهی ندارند.
نحوه شارژ یک ماشین برقی
وقتی برای سوختگیری به پمپ بنزین میروید، بزرگترین متغیری که باید در نظر بگیرید این است که آیا در پمپ صف وجود دارد یا خیر. شارژ کردن یک خودروی برقی به این آسانی نیست. در یک ایستگاه شارژ عمومی (public charging station)، زمان انتظار – در بهترین حالت – ۳۰ تا ۶۰ دقیقه است و این بستگی به عوامل زیادی دارد.
اول اینکه، اندازه باتری و سرعت شارژ در خودروهای مختلف- اغلب حتی در سطوح مختلف وضعیت شارژ، متفاوت است. سرعت شارژ همچنین به نوع شارژر، سن خودروی شما، آب و هوا (بله)، دمای باتری شما در هنگام شروع شارژ و حتی اینکه آیا در حین شارژ در خودرو میمانید یا خیر، بستگی دارد.
همچنین به این نکته توجه داشته باشید که شارژر سریع DC هنگامی که باتری خودروی شما به ۸۰ درصد رسید، عمداً سرعت خود را کم میکند. چرا؟ هم برای حفظ عمر باتری و هم برای جلوگیری از این که صاحبان خودروهای برقی، شارژرهای عمومی را بیش از حدی که واقعاً نیاز دارند، اشغال نکنند. ایستگاههای شارژ عمومی طوری طراحی شدهاند که شما را در اسرع وقت به راه بیندازند.
بهترین سناریو ممکن است شارژ کردن یک خودروی برقی در طول شب در خانه باشد. با یک شارژر خانگی سطح ۱ (۱۲۰ ولت) یا سطح ۲ (۲۴۰ ولت)، میتوانید یک باتری EV را در طول شب تقریباً در ۹ تا ۱۳ ساعت شارژ کنید.
اما یک مطالعه دانشگاه استنفورد در سال ۲۰۲۲ این موضوع را زیر سوال برد که آیا شارژ کردن در طول شب گزینه مناسبی برای شبکه برق است، به خصوص اگر در طول روز کاری شارژر در دسترس باشد. محققان گفتند که هجوم خودروهای برقی (به ایستگاههای شارژ در طول روز) به کاهش انتشار گازهای گلخانهای کمک میکند، اما تا سال ۲۰۳۵ تقاضای برق ناشی از شارژ خودرو میتواند تا ۲۵ درصد افزایش یابد.
برد باتری
به خاطر داشته باشید که برد باتری یک خودروی برقی به آب و هوا وابسته است. در دماهای بسیار گرم یا سرد، برد میتواند ۲۵ درصد یا بیشتر کاهش یابد، زیرا دمای خارجی و شرایط آب و هوایی بر باتری تأثیر میگذارند و همچنین به این دلیل که کار کردن با سیستمهای کنترل آب و هوای خودرو یک تخلیه انرژی عمده است.
ماشینهای برقی چهقدر پاک هستند؟
خودروهای برقی در مقایسه با خودروهای بنزینی چقدر سازگار با محیط زیست هستند؟ خودروهای برقی هوا را با گازهای گلخانهای آلوده نمیکنند، اما بینقص هم نیستند.
ابتدا بیایید در مورد شارژ باتریها صحبت کنیم. مهم نیست چه زمانی و کجا یک خودروی برقی را شارژ میکنید، منبع آن نیرو همچنان برق است. و میدانیم که نحوه تولید برق در مناطق مختلف متفاوت است. به عنوان مثال، شارژ یک خودروی برقی در ایالت واشنگتن، که مقدار زیادی برق آبی تولید میکند، “پاکتر” از شارژ یک خودروی برقی در ویرجینیای غربی خواهد بود، جایی که شبکه برق به زغال سنگ وابسته است، حتی اگر هر دو خودرو هیچ آلایندگی از اگزوز نداشته باشند.
با این حال، آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA) میگوید شارژ خودروهای برقی همچنان مقدار کمتری گازهای گلخانهای را در مقایسه با یک خودروی بنزینی معمولی وارد جو میکند.
سپس، مسئله بعدی این است که باتریهای لیتیوم یونی وجود دارند که اجزای اصلی خودروهای برقی هستند. دلایل متعددی وجود دارد که چرا باتریها مشکلساز هستند.
لیتیوم (Lithium) یک منبع کمیاب است که فقط در مناطق دورافتاده خاصی از جهان یافت میشود. استخراج آن انرژیبر، بسیار گران و برای محیط زیست مضر است. علاوه بر لیتیوم، باتریهای خودروهای برقی به کبالت و نیکل نیز نیاز دارند.
ساخت این باتریهای لیتیومی – و خود خودروهای برقی – نیز انتشار آلاینده قابل توجهی ایجاد میکند. مدل GREET (گازهای گلخانهای، آلایندههای تنظیمشده و مصرف انرژی در فناوریها) آزمایشگاه ملی آرگون در سال ۲۰۲۲ میگوید ساخت یک خودروی برقی به دلیل شدت مورد نیاز برای ساخت باتریها، حدود ۸۰ درصد بیشتر از ساخت یک خودروی بنزینی، آلایندگی تولید میکند.
اما کارشناسان تخمین میزنند که باتریها حدود ۱۵ تا ۲۰ سال دوام خواهند داشت. و کل انتشار گازهای گلخانهای برای یک خودروی برقی، از جمله ساخت و یک عمر شارژ و رانندگی، هنوز هم کمتر از یک خودروی بنزینی معمولی است.
در حالی که ممکن است راههای بیشتری برای استفاده از آن باتری لیتیومی پیدا کرد که دیگر منبع قابل اعتمادی برای یک خودروی برقی نیست، اما بیشتر آنها در نهایت در محلهای دفن زباله قرار میگیرند، زیرا بازیافت آنها یک فرآیند پرهزینه، پر زحمت و ناسازگار است.
آینده ماشینهای برقی
البته، در سالهای اخیر، خودروسازان نشان دادهاند که از تلاش برای پیشرفت در زمینه خودروهای الکتریکی نمیترسند. در اینجا تنها نمونهای کوچک از خودروهای الکتریکی سال ۲۰۲۳ و ۲۰۲۴ موجود در بازار ارائه میشود:
- Audi e-tron Sportback: شاسیبلند الکتریکی پنج سرنشینه با برد ۲۲۵ مایل (۳۶۲ کیلومتر)
- BMW i7: سدان الکتریکی لوکس و پرچمدار BMW با برد ۳۱۸ مایل (۵۱۱ کیلومتر)
- Chevrolet Blazer EV: شاسیبلند اسپرت با برد ۳۲۰ مایل (۵۱۴ کیلومتر)
Chevrolet Silverado EV •: پیکاپ تمام الکتریکی با برد ۴۰۰ مایل (۶۴۳ کیلومتر)
Ford F-150 Lightning •: پیکاپ تمام الکتریکی با برد ۳۲۱ مایل (۵۱۶ کیلومتر)
- Ford Mustang Mach-E : ماستنگ تمام الکتریکی با برد ۳۱۴ مایل (۵۰۵ کیلومتر)
Hyundai Ioniq 5 •: شاسیبلند اسپرت با برد ۳۰۳ مایل (۴۸۷ کیلومتر)
Hyundai Kona Electric •: خودروی جمعوجور تمام الکتریکی با برد ۲۵۸ مایل (۴۱۵ کیلومتر)
- Lucid Air: سدان الکتریکی لوکس با برد ۴۲۵ مایل (۶۸۳ کیلومتر)
Mercedes EQS SUV •: شاسیبلند پرچمدار مرسدس بنز با برد ۳۰۵ مایل (۴۹۰ کیلومتر)
Porsche Taycan Sport Turismo •: واگن مناسب برای مسیرهای ناهموار با برد ۲۳۵ مایل (۳۷۸ کیلومتر)
Rivian R1S •: شاسیبلند الکتریکی با برد ۳۲۱ مایل (۵۱۶ کیلومتر)
Rivian R1T •: پیکاپ تمام الکتریکی با برد ۳۲۸ مایل (۵۲۷ کیلومتر)
Volvo XC40 Recharge •: شاسیبلند اسپرت تمام چرخ محرک با برد ۲۲۳ مایل (۳۵۸ کیلومتر)
البته، این خودروهای الکتریکی از نظر کارایی، هدف و بازدهی متفاوت هستند. اگر در حال بکسلکردن قایق یا کمپر باشید، نباید انتظار داشته باشید که به برد ۳۲۱ مایلی F-150 Lightning برسید. اما این خودروهای الکتریکی به خوبی نشان میدهند که این فناوری تا چه حد پیشرفت کرده است.
در حالی که اولین خودروهای الکتریکی در جادهها، مانند GM EV1، همگی گُوِههای کوچک و ناهنجاری روی چرخ بودند، خودروسازان، سرمایهگذاری زیادی در تولید خودروهای الکتریکی انجام میدهند که برای طیف گستردهای از مصرفکنندگان جذاب باشد.
صنعت خودروهای الکتریکی در سال ۲۰۲۲ نیز به بسیاری از اهداف خود دست یافت. دولت ایالات متحده چندین قانون مختلف را تصویب کرد که بودجهای را برای تخفیفهای فدرال بیشتر برای افرادی که خودروهای الکتریکی را خریداری یا اجاره میکنند، بودجه بیشتر برای توسعه و ایجاد زیرساختهای خودروهای الکتریکی و شبکه برق، و سرمایهگذاری بیشتر در تولید داخلی باتری و قطعات اختصاص داد. تمام این اقدامات برای حمایت از پذیرش خودروهای الکتریکی و تسریع در حذف تدریجی خودروهای بنزینی جدید طراحی شدهاند.
زیرساخت شارژ سراسری، همانطور که بحث کردیم، هنوز نیاز به گسترش دارد تا آمریکاییهای بیشتری بتوانند به خودروهای الکتریکی روی آورند، اما این اتفاق در حال وقوع است. شبکه اَبَرشارژر تسلا، که به طور گسترده به عنوان قویترین شبکه در کشور شناخته میشود، قبلاً فقط برای صاحبان تسلا در دسترس بود، اما به تدریج در حال باز شدن به روی سایر برندها است.
خودروسازی مرسدس بنز اعلام کرده است که در حال توسعه یک شبکه شارژ پرسرعت با ۴۰۰ مرکز شارژ در آمریکای شمالی است. سایر شبکههای شارژ، مانند Electrify America و EVgo نیز به گسترش خود ادامه میدهند و دولت بودجهای را برای تمرکز توسعه شبکه در امتداد بزرگراههای بین ایالتی و در مناطقی که در حال حاضر کمخدمات هستند، اختصاص میدهد.
بنابراین، در حالی که دولت ایالات متحده نمیخواهد خودروهای بنزینی شما را بگیرد، احتمالاً در آیندهای نه چندان دور، خودروی جدید شما الکتریکی خواهد بود.
