يقول الباحثون إن الطاقة الشمسية لشحن سيارتك الكهربائية أمر ممكن. إليك الطريقة

E-التنقلطاقة شمسية

المشاركة تعنى الاهتمام

مسيرة 18th، 2022

درس الباحثون مدى قدرة مالكي السيارات الكهربائية على شحن سياراتهم بالطاقة الشمسية من نظام الخلايا الكهروضوئية الخاص بهم.

 


 

  • يحدث الشحن الكهروضوئي (PV) عندما يتم تحويل ضوء الشمس مباشرة إلى طاقة ، وهو نظام تزداد شعبيته بسرعة في السيارات الكهربائية (EV).
  • درس فريق بحثي مؤخرًا مدى قدرة مالكي المركبات الكهربائية على شحن سياراتهم بالطاقة من نظامهم الكهروضوئي.
  • نظرًا لأن الشحن يجب أن يحدث أثناء النهار ، فليس من غير المعقول افتراض أن هذا قد يكون عيبًا كبيرًا في النظام.
  • لكن الباحثين وجدوا أنه في ظروف معينة ، يمكن استخدام الطاقة الكهروضوئية لشحن المركبات الكهربائية بنسبة 90٪ من الوقت.

 

تبدو السيارة الكهربائية التي تعمل بالطاقة الكهروضوئية جذابة. ولكن هل من الممكن حقًا الاستمتاع بالمرونة مع مركبة مشحونة من خلال نظام كهروضوئي منزلي؟ توصل فريق بحثي من ETH إلى بعض الاستنتاجات المدهشة.

 

تزداد شعبية مجال الخلايا الكهروضوئية (PV) بسرعة ، وتغطي بالفعل في سويسرا 5٪ من استهلاك الكهرباء في البلاد. تشهد الحركة الكهربائية أيضًا نموًا قويًا - حيث يوجد حاليًا 70,000 سيارة كهربائية خالصة على الطرق السويسرية ، بالإضافة إلى 200,000 سيارة هجينة. يرحب مارتن روبال ، أستاذ هندسة المعلومات الجغرافية في ETH Zurich بالتطوير: “قطاع التنقل مسؤول عن حوالي ثلث الغازات المسببة للاحتباس الحراري في سويسرا. التنقل الكهربائي هو إحدى الطرق لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن النقل ".

 

الطاقة الشمسية والتنقل الإلكتروني - تطابق مثالي

 

قام فريق بحثي بقيادة راوبال الآن بجمع نمو الخلايا الكهروضوئية والقابلية الكهربية معًا في نهج افتراضي. أراد العلماء معرفة مدى قدرة مالكي السيارات الكهربائية على شحن سياراتهم بالطاقة من نظام الطاقة الكهروضوئية الخاص بهم دون تقييد استخدام سياراتهم أكثر من الشحن التقليدي. يتشكك الكثير من الناس في مفهوم الشحن باستخدام الطاقة الكهروضوئية: "كيف يمكنني استخدام سيارتي الكهربائية إذا كان لابد من شحنها أثناء النهار بينما تشرق الشمس؟" هو رد مشترك.

 

تقطع الدراسة التي أجراها باحثو ETH شوطًا طويلاً في مواجهة هذا الشك: "تظهر نتائجنا أن مالكي السيارات الكهربائية يمكنهم استخدام سياراتهم دون قيود معينة ، وشحنها إلى حد كبير بقوتهم الكهروضوئية ، حتى بدون تخزين وسيط ، يقول هنري مارتن ، يلخص النتيجة الرئيسية للدراسة. مارتن طالب دكتوراه في معهد رسم الخرائط والمعلومات الجغرافية في ETH زيورخ ويجري بحثًا في معهد البحوث المتقدمة في الذكاء الاصطناعي (IARAI) في فيينا. تم نشر الدراسة التي أجراها علماء ETH في المجلة الشهيرة مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة.

 

حساب مردود الطاقة الشمسية

 

ركزت الدراسة على 78 مستخدمًا للتنقل الكهربائي ، الذين عاشوا عمومًا في منزل لأسرة واحدة وغالبًا ما يستخدمون سياراتهم خلال النهار. تم تسجيل سلوك المستخدم الخاص بهم بدقة لمدة 10 أشهر ، مما مكّن باحثي ETH من معرفة متى تم قيادة السيارات الكهربائية ، ومتى كانت ثابتة ومتى يتم شحنها. جاءت بيانات المستخدم من مشروع "SBB Green Class" ، حيث تمكن الأفراد من شراء حزمة تنقل تتكون من GA Travelcard وسيارة كهربائية ، بما في ذلك محطة شحن خاصة.

 

قام الملاك في الغالب بشحن سياراتهم الكهربائية في محطة الشحن في منازلهم بالكهرباء. هل كانوا قادرين على استخدام سياراتهم بنفس المرونة إذا قاموا بشحنها بالطاقة من نظامهم الكهروضوئي؟ للإجابة على هذا السؤال ، قام الباحث زميل مارتن رينيه بافات بتجهيز منازل 78 من أصحاب السيارات الكهربائية بنظام الكهروضوئية الافتراضي: حدد المنازل من خلال عناوينهم ، وأعاد بناء مساحة السطح المتاحة باستخدام البيانات الجغرافية المكانية وقام بتغطيتها فعليًا بألواح شمسية. . باستخدام بيانات الطقس التاريخية بدقة 30 دقيقة ، قام بافات بحساب إنتاجية الطاقة الشمسية المحتملة ، مع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل الظل من المباني والأشجار المجاورة.

 

استراتيجيات شحن مختلفة

 

بناءً على حساب النموذج هذا ، تمكن باحثو ETH من تحديد مقدار الطاقة الكهروضوئية المتاحة لكل مالك سيارة كهربائية في أي وقت لشحن سيارته. لقد افترضوا أن الطاقة ستستخدم بشكل أساسي لشحن السيارة الكهربائية. كانت قوة الشحن القصوى في النموذج 11 كيلووات. اعتمادًا على المنزل ، كان للأنظمة الكهروضوئية قوة ذروة تتراوح من 5 إلى 25 كيلو واط ، والتي كانت عادةً كافية لشحن السيارة بكامل طاقتها في ضوء الشمس.

 

بالنسبة لأربع استراتيجيات شحن مختلفة ، قام الباحثون بحساب نسبة الطاقة الكهروضوئية المنزلية المطلوبة لشحن السيارات الكهربائية دون أي تغيير في سلوك تنقل المستخدم. في الحالة الأولى ، تم شحنها في نفس الوقت كما في السابق بالكهرباء الرئيسية ، ولكن الآن بالطاقة الكهروضوئية ، إذا كانت متوفرة. كانت النتيجة واقعية: في المتوسط ​​، تمت تلبية 15٪ فقط من متطلبات الكهرباء السنوية بواسطة الطاقة الكهروضوئية (الباقي عن طريق الكهرباء الرئيسية).

 

كانت إستراتيجية الشحن الثانية ، حيث يضمن التحكم الذكي البسيط (الشحن الذكي) شحن البطارية كلما توفرت الطاقة الكهروضوئية المنزلية ، نتيجة مختلفة. في هذه الحالة ، تمت تلبية أكثر من نصف (56٪) من متطلبات الكهرباء باستخدام الطاقة الكهروضوئية المنزلية ، دون الحاجة إلى تخزين مؤقت. يقول مارتن: "لقد فوجئنا بارتفاع النسبة". "يمكن أن يؤدي الشحن الذكي إلى زيادة الاستهلاك المنزلي للطاقة الكهروضوئية بشكل كبير - ويمكن استخدام السيارة بنفس المرونة كما لو كانت مشحونة بالكهرباء الرئيسية."
 

الشحن الذكي هو المستقبل

 

إذا تم استغلال إمكانات التحكم الذكي باستمرار (استراتيجية الشحن الثالثة) ، فيمكن حتى شحن السيارات الكهربائية بالطاقة الكهروضوئية المنزلية حتى 90٪ من الوقت. إذا تم تخزين الطاقة الكهروضوئية مؤقتًا في وحدة تخزين (استراتيجية الشحن الرابعة) ، يمكن قيادة المركبات بشكل حصري تقريبًا باستخدام الطاقة الشمسية. ومع ذلك ، فإن باحثي ETH متناقضون بشأن التخزين الوسيط. على الرغم من إمكانية زيادة الاستهلاك المنزلي للطاقة الكهروضوئية الخضراء بشكل طفيف ، إلا أن توازن الاستدامة لنظام الشحن ككل يتأثر بحقيقة أن إنتاج وحدات تخزين الكهرباء يسبب كميات مناسبة من ثاني أكسيد الكربون.

 

يقول روبال: "توضح دراسة الحالة التي أجريناها إمكانات الشحن الذكي لإمداد لامركزي وصديق للشبكة من الطاقة المتجددة التي لم يتم استغلالها إلا قليلاً جدًا حتى الآن". تعمل مجموعته البحثية حاليًا على تطوير استراتيجيات التعلم الآلي بهدف التنبؤ بالإنتاجية الكهروضوئية وسلوك المستخدم بأكبر قدر ممكن من الدقة. تشكل هذه الاستراتيجيات أساس تطوير خوارزميات الشحن الذكي ، والتي من المأمول أن تستخدم قريبًا كمعيار في محطات شحن السيارات الكهربائية.
تم نشر هذه المقالة في الأصل من قبل المنتدى الاقتصادي العالمي ، في 08 يناير 2022 بالتعاون مع ETH زيورخ. ، وتم إعادة نشرها وفقًا لـ Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International Public License. يمكنك قراءة المقال الأصلي هنا. الآراء المعبر عنها في هذا المقال هي آراء المؤلف وحده وليست من WorldRef.


 

استكشف خدمات WorldRef لتتعلم كيف نجعل عمليات عملك العالمية أسهل وأكثر اقتصادا!

محطة طاقة الرياح | حلول الطاقة المائيةمراجعة الطاقة | الطاقة الحرارية والتوليد المشترك | أنظمة الكهربائية | خدمات للبائعين  |  المصادر الصناعية المجانية   |  حلول الصناعية  |  التعدين ومعالجة المعادن  |  أنظمة مناولة المواد  |  التحكم في تلوث الهواء  |  معالجة المياه والصرف الصحي  |  النفط والغاز والبتروكيماويات  |  السكر والإيثانول الحيوي  |  الطاقة الشمسية  |  حلول طاقة الرياح