چشم انداز نویدبخش استفاده از خودروهای الکتریکی

چشم انداز نویدبخش استفاده از خودروهای الکتریکی
اندازه متن Aa Aa

خودروهای الکتریکی به واقعیت پیوسته اند اما دانشمندان به فراتر از آن می نگرند. آنها به دنبال روشهای جدیدی برای افزایش ایمنی، اتکاپذیری و خودمختاری خودروهای الکتریکی و همچنین مقرون به صرفه تر کردن آنها هستند. در این گزارش با ایده های محققان اروپایی در این مورد آشنا می شویم.

در دهه ۹۰ میلادی چالش بزرگ گسترش استفاده از تلفن همراه در همه خانه ها بود. چالش پیش روی ما اکنون این است که هر اروپایی یک خودروی الکتریکی را در پارکینگ خود داشته باشد.

در ایتالیا خودرویی الکتریکی با صفحات خورشیدی ساخته شده است. این خودرو برای سلیقه های مختلف طراحی شده است چراکه صفحات خورشیدی آن تنها به تامین انرژی باتری های الکتریکی آن نمی پردازند، بلکه امکان تولید مواد خوراکی توسط خود اتومبیل را نیز فراهم می کنند.

دانشمندان بر روی نمونه اولیه این خودرو ابزارهایی تحقیقی و غیرمعمول قرار می دهند که در یک آزمایشگاه ایتالیایی تولید شده اند. در پشت این خودروی الکتریکی به جای چمدان و اسباب سفر دستگاه مایکروویو و ماهی تابه قرار گرفته است.

پیترو پرلو، مدیر اجرایی ارشد شرکت «آی اف ای وی اس» در مورد این خودروی الکتریکی می گوید: «این خودرو رستورانی الکتریکی است. می خواستیم نشان دهیم که با استفاده از انرژی فتوولتاییک نه تنها می توانید خودرو را برانید بلکه می توانید انرژی آشپزخانه آن را برای آشپزی نیز تامین کنید. این کار به شیوه ای سازگار با محیط زیست انجام می گیرد.»

نمونه اولیه این خودرو توسط دانشمندان در یک پروژه تحقیقی اروپایی طراحی شده است. هدف این پروژه کشف راه های نوآورانه طراحی و تولید وسایل نقلیه الکتریکی کم وزن و مدولار شهری است. منظور از مدولار تلفیقی از واحدهای مختلف و مجزا است.

واگن باری کوچک غذاپز تولید شده نمونه جدید رشته خودروهایی است که شامل محفظه های یدک کوچک، خودروهای ویژه تحویل مواد غذایی و حتی تاکسی ها می شود.

خصوصیت مشترک تمام آنها به شیوه طراحی اتاقک خودرو، انتقال نیرو و استفاده از فناوری های انرژی زا بر می گردد.

اما چالش های اصلی مکانیکی و الکتریکی برای تولید این نمونه اولیه چه بوده است؟

پیترو پرلو در پاسخ به این پرسش می گوید: «خودروی ما مدولار است. اتاقک خودروی ما برای همه مدلها از فولادی بسیار انعطاف پذیر تشکیل شده است. این خودرو چهار چرخ و دو موتور دارد. یکی از موتورها در جلو و دیگری در عقب خودرو است. هر موتور به دو تا از چرخها نیرورسانی می کند.»

این خودروهای مدولار با اجزایی به شکلی ساده طراحی شده اند تا ضمن ساده کردن روند مونتاژ آنها در هزینه ساخت نیز صرفه جویی صورت گیرد.

در عین حال این وسایل نقلیه باید مانند سایر رقبایشان در بازار از ایمنی بالایی برخوردار باشند. در نتیجه محققان برای طراحی اولیه آن به راه حل های جدیدی روی آوردند.

خاویر رومو گارسیا، مهندس مکانیک در این مورد می گوید: «ما در مورد خودروهایی بسیار کوچک صحبت می کنیم. در نتیجه فضای کمی برای جذب انرژی داشتیم. بنابراین تصمیم گرفتیم از فولادی خاص در ساخت آن استفاده کنیم. این فولاد بسیار انعطاف پذیر و نوآورانه است. بزرگترین مزیت آن در این است که این فولاد مقادیر زیادی انرژی به خود جذب می کند.»

دو موتور این خودرو برای کاهش هزینه ها به جای مواد کمیاب با آهنربا ساخته شده اند. به گفته سازندگان این خودرو، فرکانس تناوبی منتقل شده به چرخها توسط هر موتور به ۹۰۰۰ چرخش در دقیقه می رسد.

پل مینچیونسکو، مهندس برق می گوید: «الزامات یک اصطکاک الکتریکی اینچنینی اساسا بازدهی بالا، چگالی بالای نیرو و سرعت ثابت است. این همان چیزی است که ما برای تولید آن تلاش کردیم. این واقعیت که خودرو دو موتور دارد دارای مزیت هایی است. دو موتور به خودرو انعطاف بیشتری می دهد و عملکرد آن در هنگام شتاب گیری را بهبود می بخشد. اینها مزایای اصلی آن هستند.»

محققان همچنین به آزمایش میزان اتکاپذیری و عوامل انسانی مدلهای این خودرو می پردازند.

جزئیاتی همچون قدرت دید، قدرت مانور، ادراک پذیری در خودرو و قدرت محاسباتی آن از جمله عواملی هستند که در این آزمایشگاه ها بدقت مورد بررسی قرار می گیرند.

مارکو اوتلا، مهندس برق پروژه «موبی» می گوید: «هدف ما ساخت خودرویی با فناوری پیشرفته و آخرین فناوری بود. خودرویی که دارای ایمنی یک هواپیما باشد اما قیمت آن به اندازه یک ماشین لباسشویی باشد. در دهه ۹۰ میلادی چالش بزرگ گسترش استفاده از تلفن همراه در همه خانه ها بود. چالش پیش روی ما اکنون این است که هر اروپایی یکی از این خودروها را در پارکینگ خود داشته باشد.»

برغم ادامه کار بر روی آزمایشهای گاه دشوار تائید خودرو، محققان می گویند اکنون برای گام بزرگ بعدی در این عرصه آماده می شوند.

حال سوال اینجاست که این خودرو چه هنگام برای تولید انبوه آماده می شود؟

پیترو پرلو در پاسخ به این پرسش می گوید: «ایده ما تولید کردن به شکلی سفارشی است. کافی است به ما بگویید که کجا می خواهید خودروها را تولید کنید و ما با واگن های باری و محفظه هایمان به آنجا می آییم. درون محفظه ها روباتهایی داریم که آماده مونتاژ خودرو هستند. در نتیجه در عرض تنها چند روز شما می توانید خودروهایی الکتریکی تولید کنید که ما آنها را ایمن، قابل اتکا و بازده می دانیم. خودروهایی که تا اندازه زیادی تنها با انرژی تجدیدپذیر کار می کنند.»

محققان امیدوارند این خودروهای مدولار در عرض کمتر از دو سال برای تولید انبوه صنعتی آماده شوند.

اما چگونه می توان از ایمنی و اتکاپذیری فنی این خودروهای الکتریکی فعلی و آتی و همچنین محل شارژ آنها اطمینان حاصل کرد؟ دانشمندان اروپایی در آزمایشگاه تخصصی خود در شمال ایتالیا به دنبال یافتن پاسخ این پرسشها هستند.

ایمنی و اتکاپذیری خودروهای الکتریکی

در آزمایشگاهی در شمال ایتالیا تاسیساتی مختلف برای آزمایش خودروهای الکتریکی و چندگانه وجود دارد. از جمله یک اتاق اقلیمی که دمای هوا در آن با رطوبتی کنترل شده بین ۳۰ درجه زیر صفر و ۵۰ درجه بالای صفر در نوسان است.

محققان به این ترتیب می توانند به اطلاعاتی در مورد عملکرد خودروها و میزان بازدهی آنها در شرایط اقلیمی و محیطی متفاوت و تاثیر عواملی از جمله حرارت، تهویه و کیفیت هوا دست یابند.

ژرمانا ترنتادیو، مهندس مخابرات در این ارتباط می گوید: «ما براساس داده های الکتریکی اطلاعات را اندازه می گیریم. اطلاعاتی که مربوط به نسبت مصرف خودروی چندگانه و گازهای منتشرشده از آن می شود. ما همچنین به اطلاعاتی در مورد مصرف الکتریسیته توسط خودرو و عملکرد باتری آن دست می یابیم.»

آزمایشگاه ها همچنین شامل اتاق جدیدی می شوند که به بررسی میزان ارسال امواج الکترو-مغناطیسی تولید شده توسط خودروهای الکتریکی در هنگام راندن، شتاب گیری و ترمز کردن اختصاص یافته است.

محققان از آنتن های دریافت کننده و گیرنده ها نیز برای اندازه گیری میزان تداخل بالقوه رفت و آمد الکتریک با امواج مخابراتی استفاده می کنند.

آنها می توانند ایمنی خودروهای الکتریک را در برابر میدان های الکتریکی و مغناطیسی محیط بیرون اندازه بگیرند.

اما چرا اندازه گیری میدان های الکترومغناطیسی اطراف خودرو اهمیت دارد؟

هارالد اسکولز، مهندس هماهنگ کننده تحقیق برای رفت و آمد الکتریک در این ارتباط می گوید: «رفت و آمد الکتریک زمینه تحقیقاتی بسیار نوینی است و شامل تجهیزات فنی ای می شود که نگرانی هایی در مورد آنها وجود دارد. باید شیوه هایی در نظر گرفته شوند تا بتوان در آینده با اطمینان مشکلات احتمالی را از سر راه برداشت. این مشکلات به عنوان مثال شامل میدان های مغناطیسی با فرکانس پائین در مناطق شارژ سریع می شود. امری که در شرایطی خاص می تواند برای بیمارانی که ضربان ساز قلب یا پیس میکر (pacemaker) دارند خطرساز شود. همچنین طبعا مایلیم از برخی از مشکلات در همان ابتدا جلوگیری کنیم.»

این تحقیق با آزمایش کاربری درونی تمام دستگاه های تامین کننده انرژی و همچنین سامانه های مخابراتی دخیل در شارژ خودرو الکتریک تکمیل می شود.

محققان به این ترتیب به مطالعه کارکردهای مختلف شبکه ای هوشمند در خودرو می پردازند که شامل منابع تجدیدپذیر انرژی، وسایل الکتریک، مخزن و سایر اجزای آن می شود.

میگل اولاریاگا گواردیولا، مهندس مخابرات می گوید: «مثلا یک اپلیکیشن تلفن همراه را در نظر بگیرید که در آینده به ما امکان خواهد داد به رزرو جایمان در محل شارژ خودروی الکتریک بپردازیم. شما جایتان را رزرو می کنید و به آنجا می روید و خودرویتان را شارژ می کنید و در حالی که باتری خودرو کاملا شارژ شده است، محل را ترک می کنید. ممکن است فرایندی بسیار ساده به نظر برسد. کل آن تنها ۳۰ دقیقه زمان خواهد برد. اما به ۱۰ تا ۱۵ سازه، سامانه و عنصر متفاوت نیاز است که همه آنها باید با یکدیگر همزمان کار کنند. این خیلی پیچیده است و همان چیزی است که ما تلاش می کنیم در آزمایشگاه مان به ارزیابی آن بپردازیم تا اطمینان حاصل کنیم تمام این اجزای فنی متفاوت با یکدیگر به درستی کار می کنند.»

اطلاعات بدست آمده در تاسیسات این آزمایشگاه ثبت معیارها و یکسان سازی ضوابطی را آسان می کند که در آینده به تضمین ایمنی و اتکاپذیری خودروهای الکتریک و محل شارژ آنها کمک خواهد کرد.

راه حلی برای افزایش خودمختاری خودروی الکتریکی

خودروهای الکتریکی و سازگار با محیط زیست که بیشتر و بیشتر تخصصی می شوند برای بسیاری از مردم همچون رویا می مانند. با این حال عدم خودمختاری آنها بی شک خود یک چالش است. بسیاری از خودروهای موجود در بازار هنوز دامنه حرکت محدودی دارند. این چالشی است که برخی از دانشمندان اروپایی می گویند با کمک یک محفظه یدک به دنبال یافتن راه حلی برای آن هستند.

محققان دستگاه مولد قابل حملی تولید کرده اند که در یک محفظه یدک قرار گرفته است. برای این مولد می توان با یک اپلیکیشن تلفن همراه برنامه ریزی کرد.

دستگاه مولد برق دست به تولید انرژی می زند و ضمن متصل شدن به خودروی الکتریک می تواند دامنه حرکت آن را افزایش دهد. انرژی آن اما با گازوئیل تامین می شود.

ژان باپتیست سگارد، مدیر اجرایی ارشد شرکت اپتندر می گوید: «اگر با سرعت ۱۰۰ کیلومتر در ساعت در بزرگراه در حال حرکت باشید، یک خودروی الکتریک معمولی به شما دامنه حرکتی معادل ۱۰۰ کیلومتر می دهد. با این نمونه اولیه که ما تولید کرده ایم می توانید تا ۵۰۰ کیلومتر جابجا شوید. سپس سوختگیری می کنید و به رانندگی ادامه می دهید.»

حال اما این پرسش پدید می آید که آیا این یک تناقض نیست که در نهایت برای تولید انرژی یک خودروی الکتریک به گازوئیل احتیاج خواهد بود؟

ژان باپتیست سگارد در این مورد می گوید: «بله یک تناقض حقیقی است. اما در طول سال شما با خودروی الکتریک تان تقریبا همیشه مسافت های کوتاهی را طی می کنید، ۳۰-۲۰ کیلومتر را با انرژی باتری حرکت می کنید. اما تنها وقتی می خواهید مسافتی ۵۰۰ کیلومتری طی کنید از محصول گازوئیلی ما استفاده خواهید کرد. اما آیا شما اغلب مسافتی ۵۰۰ کیلومتری طی می کنید؟ تنها سه یا پنج یا در نهایت ۱۰ بار در سال اتفاق می افتد.»

محفظه یدک تولیدشده حدود یک متر و ۲۰ سانتی متر طول دارد. وزن آن ۲۵۰ کیلوگرم است و اوج انرژی تولیدی آن ۲۰ کیلووات است. به گفته دانشمندان برای ساخت آن از تجهیزات الکترونیکی پیچیده ای استفاده شده است.

فابریس ویو، مهندس سامانه های همراه می گوید: «باید پردازشگر و سامانه های درستی می یافتیم. سپس باید اطمینان حاصل می کردیم که الگوریتمی که بر روی کاغذ متصور شده ایم بر روی محصول واقعی هم کار می کند.»

تولید اولین واحدها در یک شرکت کوچک فرانسوی انجام شد. محققان می گویند پس از پشت سر گذاشتن چندین چالش در زمینه تولید، محصول اینک کاملا برای مونتاژ صنعتی آماده است.

دامیان آلفانو، مدیر اجرایی ارشد شرکت «آداکسس» در مورد این محفظه یدک می گوید: «این محصول پیچیده ای است. یک موتور احتراقی و نیرویی الکترونیکی در محیطی بسته و بسیار کوچک دارد. عناصری بسیار متفاوت با کاربردهایی واقعا پیچیده وجود دارند. این واقعیت محدودیت های بااهمیتی برای ترکیب مکانیکی و نهایی محصول ایجاد می کند.»

سازندگان این محفظه یدک اکنون بر روی مدل تجاری آن کار می کنند که به گفته آنها مدلی استیجاری خواهد بود.

ژان باپتیست سگارد در توضیح استیجاری بودن این محصول می گوید: «برنامه ما تولید یکی از این محفظه های یدک برای هر خودروی الکتریکی نیست. نمی خواهیم به هر خودروی الکتریکی یک موتور اضافه کنیم. شاید برای هر ۱۰ یا ۲۰ خودرو یک محفظه یدک خواهیم داشت. هر راننده تنها وقتی به خودمختاری بیشتری نیاز دارد آن را اجاره می کند.»

ژان باپتیست سگارد در مورد قیمت اجاره این محصول نیز می گوید: «اگر راننده بخواهد تنها برای یک روز رانندگی کند و موتور نیز یک ساعت کار کند، بهای اجاره آن ۱۷ یورو می شود. برای هر ساعت اضافی هفت یورو خواهید پرداخت. در نتیجه اگر محفظه یدک را برای یک روز اجاره کنید اما سه ساعت بیشتر از آن استفاده کنید باید ۱۷ یورو به اضافه ۲۱ یورو پرداخت کنید. در مجموع ۳۸ یورو می شود.»

به گفته محققان احتمال داده می شود این محصول در کمتر از سه سال دیگر در جاده های اروپا به کار گرفته شود.