جامعة أمريكية تطور نظام شحن للسيارات الكهربائية
تعد مشكلة البنية التحتية لشبكات إعادة شحن السيارات الكهربائية وعدم قدرتها على قطع مسافات طويلة من كبرى التحديات التي تواجه انتشارها في كثير من الدول.
وبالرغم من أن قيام بعض الشركات الأمريكية مثل "Better Place" ومقرّها ولاية كاليفورنيا، بخطوات للحد من هذه المشكلة يإنشاء محطات أطلقت عليها "محطات تبديل البطاريات" يتم استبدال بطاريات كهربائية فارغة بأخرى ممتلئة، فإنها فكرة غير مُجدية من وجهة نظر الكثيرين.
لذا يسعى فريق من باحثي جامعة "ستانفورد" الأمريكية لتقديم الحل الأمثل والمتمثل في دمج العديد من الشوارع بنظام شحن لاسلكي مستخدماً ما يُعرف بظاهرة الرنين أو الصدى المغناطيسي لنقل التيار الكهربائي لاسلكياً من خلاله.
وتعتمد هذه الظاهرة على استخدام ملفين نحاسيين لهما نفس تردد الرنين (أي توافق التردد المؤثر مع التردد الطبيعي) ووضع هذه اللفائف على طول بضعة أقدام على امتداد الطريق، واحدة من هذه اللفائف سيتم توصيلها بمصدر التيار الكهربائي الرئيس، والتي تولد في نفس الوقت مجالاً مغناطيسياً يتسبب في إحداث تردد اللفة الثانية لإنتاج حقل مغناطيسي ينقل طاقة كهربائية غير مرئية من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال.
ولعل استخدام اثنين من اللفائف النحاسية لهما نفس التردد هو أحد مميزات هذه التقنية، وذلك لأن المجال المغناطيسي لن ينتشر في جميع الاتجاهات، بل يسري في اتجاه ملفات الاستقبال التي لها نفس التردد لحث التيار الكهربائي، وبذلك يتم توفير قدر كبير من الطاقة المتبددة، حيث تتسم هذه التقنية بأنها ذات كفاءة عالية في نقل الطاقة الكهربائية.
وقال أستاذ الهندسة الكهربائية المشرف على هذا المشروع الدكتور شانهوي فان: "إن أهميته المستقبلية تكمن في تمكينه أصحاب السيارات الكهربائية من القيادة على طول الطرق السريعة وشحن سيارتهم في الوقت ذاته".
وتعد النتائج الأولية لأبحاث معهد "ماساشوستس" للتقنية في هذا المجال نقطة انطلاق عمل فريق البحث بجامعة "ستانفورد"، فقد طور المعهد سابقاً نظام شحن لاسلكياً مستخدماً هذ الظاهرة لنقل تيار كهربي قدرته 3 كيلوواط.
كما استخدمته بعض الشركات مثل شركة إنتل الأمريكية منذ عدة سنوات وكذلك وشركة فوجيتسو عام 2010، حيث طرحت جهازاً لاسلكياً لشحن الهواتف المحمولة معتمداً على هذه الظاهرة.
ولكن الجديد فيما فعله فان وزملاؤه هو تطوير هذه النظام لنقل 10 كيلوواط من التيار الكهربائي لمسافة تصل إلى 6.5 قدم، أي تكفي لشحن سيارة كهربائية تتحرك بسرعة عالية بجانب بطارية السيارة الأصلية.
وأكد فان إذا تم تطبيق هذا المشروع في المستقبل بشوارع أمريكا فينبغي دمج ملف استقبال داخل السيارات الكهربائية، لنقل التيار الكهربائي بسهولة.
ووفقاً للباحثين فإن هذا المشروع يحقق كفاءة عالية في نقل الطاقة الكهربائية تبلغ نسبتها 97% أي أنه لا يهدر من الطاقة الكهربائية سوى 3% أثناء نقل الطاقة لاسلكياً.
وأوضح المدير التنفيذي لمركز بحوث السيارات "CARS" بجامعة "ستانفورد" سفين بايك أنه بالرغم من هذه الكفاءة العالية، فإنه يتوجب على باحثي المشروع التأكد من أن 3% طاقة مهدرة تبددت في شكل حرارة أم إشعاع لأن الأخيرة ضارة.
لذلك يؤكد القائمون على المشروع أنهم بحاجة لإجراء المزيد من الاختبارات للتأكد من ذلك، حتى لا يُلحق الإشعاع الضرر بالركاب أو الحيوانات أو الأجهزة الإلكترونية مثل بطاقات الائتمان أو أجهزة السيارة.
يُذكر أن كل شركات مثل "نيسان" و"بي إم دبليو" و"سيمينز" استعانت بهذا النظام، ولكنها استخدمت ظاهرة الحث أو الاستقراء المغناطيسي بدلاً من ظاهرة الرنين المغناطيسي.
وبالرغم من أن قيام بعض الشركات الأمريكية مثل "Better Place" ومقرّها ولاية كاليفورنيا، بخطوات للحد من هذه المشكلة يإنشاء محطات أطلقت عليها "محطات تبديل البطاريات" يتم استبدال بطاريات كهربائية فارغة بأخرى ممتلئة، فإنها فكرة غير مُجدية من وجهة نظر الكثيرين.
لذا يسعى فريق من باحثي جامعة "ستانفورد" الأمريكية لتقديم الحل الأمثل والمتمثل في دمج العديد من الشوارع بنظام شحن لاسلكي مستخدماً ما يُعرف بظاهرة الرنين أو الصدى المغناطيسي لنقل التيار الكهربائي لاسلكياً من خلاله.
وتعتمد هذه الظاهرة على استخدام ملفين نحاسيين لهما نفس تردد الرنين (أي توافق التردد المؤثر مع التردد الطبيعي) ووضع هذه اللفائف على طول بضعة أقدام على امتداد الطريق، واحدة من هذه اللفائف سيتم توصيلها بمصدر التيار الكهربائي الرئيس، والتي تولد في نفس الوقت مجالاً مغناطيسياً يتسبب في إحداث تردد اللفة الثانية لإنتاج حقل مغناطيسي ينقل طاقة كهربائية غير مرئية من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال.
ولعل استخدام اثنين من اللفائف النحاسية لهما نفس التردد هو أحد مميزات هذه التقنية، وذلك لأن المجال المغناطيسي لن ينتشر في جميع الاتجاهات، بل يسري في اتجاه ملفات الاستقبال التي لها نفس التردد لحث التيار الكهربائي، وبذلك يتم توفير قدر كبير من الطاقة المتبددة، حيث تتسم هذه التقنية بأنها ذات كفاءة عالية في نقل الطاقة الكهربائية.
وقال أستاذ الهندسة الكهربائية المشرف على هذا المشروع الدكتور شانهوي فان: "إن أهميته المستقبلية تكمن في تمكينه أصحاب السيارات الكهربائية من القيادة على طول الطرق السريعة وشحن سيارتهم في الوقت ذاته".
وتعد النتائج الأولية لأبحاث معهد "ماساشوستس" للتقنية في هذا المجال نقطة انطلاق عمل فريق البحث بجامعة "ستانفورد"، فقد طور المعهد سابقاً نظام شحن لاسلكياً مستخدماً هذ الظاهرة لنقل تيار كهربي قدرته 3 كيلوواط.
كما استخدمته بعض الشركات مثل شركة إنتل الأمريكية منذ عدة سنوات وكذلك وشركة فوجيتسو عام 2010، حيث طرحت جهازاً لاسلكياً لشحن الهواتف المحمولة معتمداً على هذه الظاهرة.
ولكن الجديد فيما فعله فان وزملاؤه هو تطوير هذه النظام لنقل 10 كيلوواط من التيار الكهربائي لمسافة تصل إلى 6.5 قدم، أي تكفي لشحن سيارة كهربائية تتحرك بسرعة عالية بجانب بطارية السيارة الأصلية.
وأكد فان إذا تم تطبيق هذا المشروع في المستقبل بشوارع أمريكا فينبغي دمج ملف استقبال داخل السيارات الكهربائية، لنقل التيار الكهربائي بسهولة.
ووفقاً للباحثين فإن هذا المشروع يحقق كفاءة عالية في نقل الطاقة الكهربائية تبلغ نسبتها 97% أي أنه لا يهدر من الطاقة الكهربائية سوى 3% أثناء نقل الطاقة لاسلكياً.
وأوضح المدير التنفيذي لمركز بحوث السيارات "CARS" بجامعة "ستانفورد" سفين بايك أنه بالرغم من هذه الكفاءة العالية، فإنه يتوجب على باحثي المشروع التأكد من أن 3% طاقة مهدرة تبددت في شكل حرارة أم إشعاع لأن الأخيرة ضارة.
لذلك يؤكد القائمون على المشروع أنهم بحاجة لإجراء المزيد من الاختبارات للتأكد من ذلك، حتى لا يُلحق الإشعاع الضرر بالركاب أو الحيوانات أو الأجهزة الإلكترونية مثل بطاقات الائتمان أو أجهزة السيارة.
يُذكر أن كل شركات مثل "نيسان" و"بي إم دبليو" و"سيمينز" استعانت بهذا النظام، ولكنها استخدمت ظاهرة الحث أو الاستقراء المغناطيسي بدلاً من ظاهرة الرنين المغناطيسي.
