فرض کنید در سال 2030 به شهری سفر کرده‌اید که همه چیز کاملاً الکتریکی شده است. در مسیرهایی که رانندگی می‌کنید، ایستگاه‌های شارژر خودرو برقی مثل قارچ‌هایی که بعد از باران سبز می‌شوند، در سراسر جاده‌ها و خیابان‌ها دیده می‌شوند. شاید شما هم با خود فکر کنید: «این همه ایستگاه شارژر خودرو برقی از کجا آمده‌اند؟ و چگونه توانسته‌ایم به این سطح از پیشرفت برسیم؟» در این مقاله از تیران آکادمی می‌خواهیم در این باره گفتگو کنیم. پس با ما همراه باشید.
خب، داستان این توسعه و پیشرفت به چیزی برمی‌گردد که امروز در سال 2023 آغاز شده و ادامه آن در دهه‌های آینده رقم می‌خورد. طبق گزارش‌های بین‌المللی، در دو سناریوی STEPS و APS، پیش‌بینی شده که تا سال 2030، تعداد ایستگاه‌های شارژ عمومی در سراسر جهان فراتر از 15 میلیون خواهد بود. فقط کافیست این عدد را با تعداد ایستگاه‌های شارژ در سال 2023 مقایسه کنید؛ در این سال، تعداد ایستگاه‌های شارژ عمومی در حدود 4 میلیون واحد بوده است. یعنی تا سال 2030، تعداد ایستگاه‌های شارژ چهار برابر خواهد شد! و این تازه شروع ماجراست.
اما چرا اینقدر مهم است؟
تصور کنید که خودروهای برقی روز به روز بیشتر می‌شوند و مردم در سراسر جهان به استفاده از آنها علاقه‌مندتر می‌شوند. اما سؤال اصلی این است که: آیا به اندازه کافی زیرساخت شارژر خودرو برقی برای پاسخگویی به این نیاز رو به رشد وجود دارد؟ دقیقاً به همین دلیل است که ایجاد و توسعه زیرساخت شارژر خودرو برقی بسیار حیاتی است. هرچه تعداد بیشتری ایستگاه شارژ داشته باشیم، امکان دسترسی به شارژ برای تعداد بیشتری از خودروهای برقی فراهم می‌شود و این امر استفاده از این خودروها را در سطح جهانی تسهیل می‌کند.
بیشتر بخوانید: نکات برجسته صنعت خودرو از 1884 تا 1970
یک نگاه به آینده
بیایید کمی به آینده نگاه کنیم. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهند که تا سال 2035، تعداد ایستگاه‌های شارژ عمومی به حدود 25 میلیون خواهد رسید. این یعنی افزایش شش برابری نسبت به سال 2023! فکرش را بکنید که در هر گوشه و کنار شهرها، ایستگاه‌های شارژر خودرو برقی وجود دارد و خودروهای برقی با سرعت و راحتی شارژ می‌شوند. اما این همه ماجرا نیست! زیرساخت شارژر خودرو برقی نه تنها باید از نظر تعداد گسترش پیدا کند، بلکه از نظر کیفیت و کارایی هم باید بهبود یابد. به این معنا که شارژرها سریع‌تر، هوشمندتر و با تکنولوژی‌های پیشرفته‌تری طراحی شوند تا فرآیند شارژ به شکل مؤثرتری انجام شود.
بیشتر بخوانید: شارژر بی‌سیم خودرو برقی: چالش‌ها و پیشرفت‌ها
نقش کشورهای پیشرو
حالا بگذارید نگاهی بیندازیم به کشورهایی که در حال حاضر در مسیر توسعه این زیرساخت‌ها پیشرو هستند. یکی از بزرگترین و پیشرفته‌ترین کشورها در این زمینه، چین است. در سال 2023، حدود 70 درصد از ایستگاه‌های شارژ عمومی در جهان در چین قرار دارد. این یعنی بخش بزرگی از زیرساخت شارژر خودرو برقی جهانی متعلق به این کشور است. علت این امر هم این است که در چین، دسترسی مردم به شارژ خانگی محدودتر است و به همین دلیل، شارژ عمومی در این کشور به سرعت گسترش یافته است.
زیرساخت شارژر خودرو برقی: کلید موفقیت آینده!
با گذار جهان به سمت یک آینده الکتریکی، همه ما به هم‌افزایی و همکاری دولت‌ها، کسب‌وکارها، و مردم نیاز داریم. برای رسیدن به این هدف، توسعه زیرساخت شارژر خودرو برقی به عنوان یک عامل اساسی و حیاتی شناخته می‌شود. بدون وجود این زیرساخت‌های کلیدی، امکان پذیرش گسترده وسایل نقلیه الکتریکی (EV) فراهم نخواهد شد و برنامه‌های آینده پاک به چالش کشیده می‌شود.
نیاز به ایستگاه‌های شارژ در یک سیستم بدون کربن
تلاش برای داشتن سیستم انرژی بدون کربن تا سال 2050 کاملاً وابسته به ایجاد ایستگاه‌های شارژ وسایل نقلیه الکتریکی و زیرساخت شارژ آن است. برای پذیرش انبوه خودروهای الکتریکی، از جمله خودروهای برقی با باتری (BEV) و وسایل نقلیه هیبریدی پلاگین (PHEV)، دسترسی به ایستگاه‌های شارژ ضروری است. با افزایش تعداد خودروهای برقی و گسترش مالکیت آنها به گروه‌های بیشتری از افراد، نیاز به توسعه زیرساخت شارژر خودرو برقی بیشتر از همیشه احساس می‌شود. ساکنین آپارتمان‌ها و ساختمان‌های چند خانواری، که دسترسی به شارژ خانگی ندارند، به ویژه به ایستگاه‌های عمومی نیاز دارند.
بیشتر بخوانید: هر آنچه که باید درباره شارژ خودروهای برقی بدانید
اولین گام: زیرساخت‌های ضروری برای ایستگاه‌های شارژ
برای اینکه زیرساخت شارژر خودرو برقی بتواند به نیازهای این آینده نزدیک پاسخ دهد، چندین عامل کلیدی باید در نظر گرفته شود:
انواع پرداخت برای خرید شارژر خودرو برقی
زیرساخت شارژ باید از انواع روش‌های پرداخت مانند کارت‌های اعتباری، برنامه‌های تلفن همراه و کارت‌های RFID پشتیبانی کند. این تنوع باید ساده و کاربرپسند باشد تا از سردرگمی جلوگیری شود.
جمع‌آوری داده‌ها
ایستگاه‌های شارژ باید قابلیت‌های جمع‌آوری داده داشته باشند تا بتوانند از اطلاعاتی نظیر میزان استفاده و عملکرد سیستم مطلع شوند. این اطلاعات به بهینه‌سازی زیرساخت شارژر خودرو برقی و ارتقاء خدمات کمک می‌کند.
پارکینگ مناسب
ایستگاه‌های شارژ باید در نزدیکی خدمات برقی و با دسترسی راحت به پارکینگ قرار گیرند. هرچه پارکینگ از زیرساخت‌های برقی دورتر باشد، هزینه نصب بیشتر می‌شود و دسترسی دشوارتر می‌گردد.
بیشتر بخوانید: با انواع شارژر خودرو برقی آشنا شوید!
دومین گام: ملاحظات مالی
هزینه‌های مربوط به زیرساخت شارژر خودرو برقی شامل چند بخش اساسی است:
تجهیزات و نصب
هزینه‌های مربوط به تجهیزات و نصب ایستگاه‌های شارژ بستگی به عوامل متعددی مثل تعداد و موقعیت ایستگاه‌ها و نیاز به ارتقاء الکتریکی دارد. علاوه بر این، هزینه نیروی کار و تجهیزات نصب نیز باید در نظر گرفته شود.
بیشتر بخوانید: سیستم مدیریت باتری (BMS) چیست؟
هزینه‌های نگهداری و گارانتی
زیرساخت‌های شارژر باید به طور منظم بررسی و تعمیر شوند. نگهداری مناسب از ایستگاه‌ها می‌تواند به افزایش عمر مفید آنها کمک کند و کاربران را از مشکلات احتمالی دور نگه دارد.
سومین گام: زیرساخت عمومی و ایمنی
هر ایستگاه شارژ باید مطابق با مقررات محلی و ملی در زمینه تاسیسات برقی و ایمنی باشد. رعایت این مقررات نه تنها امنیت کاربران را تضمین می‌کند، بلکه به پایداری شبکه برق نیز کمک می‌کند.
بیشتر بخوانید: با اجزای داخلی باتری خودرو برقی آشنا شوید!
چهارمین گام: مکان‌یابی استراتژیک
انتخاب مکان ایستگاه‌های شارژ نقش کلیدی در توسعه زیرساخت شارژر خودرو برقی دارد. رانندگان روستایی و شهری نیازهای متفاوتی دارند و بر همین اساس باید ایستگاه‌ها در مکان‌هایی قرار بگیرند که دسترسی آسان و سریع را فراهم کنند. زیرساخت شارژر خودرو برقی باید برای همه افراد جامعه، از جمله جوامع کم‌درآمد و روستایی، قابل دسترس باشد. این به معنای ایجاد ایستگاه‌های شارژ در مناطقی است که حتی ممکن است جمعیت کمتری داشته باشند.
چالش‌های زیرساخت شارژ خودروهای برقی
همانطور که جهان به سمت استفاده گسترده‌تر از وسایل نقلیه برقی (EV) حرکت می‌کند، یکی از بزرگترین چالش‌ها زیرساخت شارژر خودرو برقی است. برای حمایت از این رشد، توسعه‌دهندگان و سرمایه‌گذاران با چالش‌های متعددی روبه‌رو هستند که باید برای پاسخ به تقاضای فزاینده تا سال 2030 برطرف شوند.
بیشتر بخوانید: آشنایی با انواع باتری خودروهای برقی
دسترسی: بزرگترین چالش زیرساخت شارژر خودرو برقی
دسترسی آسان و عادلانه به زیرساخت شارژر خودرو برقی، مهمترین چالش پیش رو است. فرض کنید بخواهیم هر ۲۵ مایل یک ایستگاه شارژ در دسترس باشد یا برای هر ساختمان تک‌خانوار یک شارژر خانگی نصب کنیم. اکنون این سوال مطرح می‌شود که چقدر از این هدف دور هستیم و چه میزان شارژ برای هر خودرو نیاز است؟
مثال:
- مصرف یک خودرو برقی معمولی: حدود 0.20 کیلووات ساعت برای هر کیلومتر است.
- مسافت پیمایش روزانه: به طور متوسط خودروهای سواری 69 کیلومتر در روز حرکت می‌کنند و این رقم برای تاکسی‌ها 220 کیلومتر است.
- نیاز به شارژ: تاکسی‌ها 3 تا 6 بار در هفته شارژ می‌شوند، در حالی که خودروهای سواری نیاز به 1 تا 3 بار شارژ هفتگی دارند.
این ارقام نشان می‌دهد که زیرساخت شارژر خودرو برقی باید در دسترس و متناسب با الگوهای استفاده از وسایل نقلیه باشد.
استانداردهای زیرساخت شارژ: یکپارچگی برای آینده
برای ایجاد زیرساخت شارژ پایدار، باید به استانداردهای ویژه‌ای توجه کرد:
1. تطابق انواع شارژرها: ایستگاه‌های شارژ باید انواع مختلف دوشاخه و سطوح برق را پشتیبانی کنند.
2. دسترسی آسان اطلاعات: کاربران باید از طریق اپلیکیشن‌ها به اطلاعات قیمت، در دسترس بودن شارژر و زمان لازم برای شارژ دسترسی داشته باشند.
3. یکپارچه‌سازی شناسایی شارژرها: وجود روش واحد برای شناسایی تمامی شارژرها، نیاز به چندین حساب کاربری را از بین می‌برد و کاربری را ساده‌تر می‌کند.
4. سازگاری با فناوری‌های آینده: زیرساخت شارژر خودرو برقی باید قابلیت پشتیبانی از فناوری‌های آینده مانند 'Plug & Charge' را داشته باشد.
5. اطمینان از قابلیت اطمینان شارژرها: باید تلاش شود تا شارژرها حداقل 97 درصد از مواقع در شرایط عادی قابل استفاده باشند.
بیشتر بخوانید: همه‌چیز درباره باتری خودروهای برقی
بررسی توپولوژی شبکه برای زیرساخت شارژر خودرو برقی
در زیرساخت‌های شارژر خودرو برقی، انتخاب توپولوژی شبکه یکی از عوامل کلیدی است. توپولوژی شبکه به نحوه اتصال دستگاه‌ها و ایستگاه‌های شارژ به یکدیگر و گره‌های مرکزی اشاره دارد. در ادامه به برخی از رایج‌ترین توپولوژی‌ها نگاهی می‌اندازیم:
توپولوژی ستاره‌ای (Star Topology)
این توپولوژی رایج‌ترین و قابل اطمینان‌ترین توپولوژی شبکه برای زیرساخت شارژر خودرو برقی است. در این نوع، هر ایستگاه شارژ به یک گره مرکزی مثل سوئیچ متصل می‌شود. هرچند این روش بسیار مطمئن است، اما یکی از گران‌ترین روش‌ها به شمار می‌آید زیرا به تعداد زیادی کابل و تجهیزات شبکه نیاز دارد. اما نکته مثبت این است که می‌توان تعداد نامحدودی دستگاه را به این شبکه اضافه کرد، هرچند ممکن است با افزایش دستگاه‌ها، سرعت شبکه کاهش یابد.
بیشتر بخوانید: هوش مصنوعی چگونه به کمک خودروهای خودران می‌آید؟
توپولوژی گذرگاه (Bus Topology)
در این توپولوژی، همه دستگاه‌ها به یک کابل مشترک متصل می‌شوند که به آن 'گذرگاه' گفته می‌شود. این روش ساده‌تر و اقتصادی‌تر است اما نقطه ضعفی نیز دارد: اگر در هر نقطه از گذرگاه خرابی رخ دهد، کل شبکه تحت تأثیر قرار می‌گیرد. با این حال، این امکان وجود دارد که یک حلقه بین دستگاه‌ها ایجاد شود تا در صورت خرابی، شبکه به طور خودکار بازیابی شود.
بیشتر بخوانید: سنسورهای خودرو متصل: هماهنگی دقیق برای تجربه رانندگی بهتر
توپولوژی بی‌سیم (Wi-Fi Topology)
توپولوژی بی‌سیم نیازی به کابل‌کشی ندارد و هر دستگاه به یک نقطه دسترسی بی‌سیم متصل می‌شود. این روش بسیار مناسب برای مکان‌هایی است که نصب کابل دشوار یا پرهزینه است. البته باید در نظر داشت که زیرساخت بی‌سیم نیاز به پهنای باند کافی و اتصال پایدار دارد. در نهایت، انتخاب توپولوژی مناسب برای زیرساخت شارژر خودرو برقی به تعداد دستگاه‌ها، هزینه و قابلیت اطمینان شبکه بستگی دارد.
بیشتر بخوانید: موقعیت‌یابی در خودروهای خودران؛ رانندگی با دقت بی‌نهایت!
بیشتر بخوانید: خودروهای برقی: مروری بر قطعات و فناوری آنها
[1] Stated Policies Scenario (STEPS)
[2] Announced Pledges Scenario (APS)
[3] https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2024/outlook-for-electric-vehicle-charging-infrastructure
[4] Alternative Fuels Infrastructure Regulation
[5] Faster Adoption and Manufacturing of Hybrid and Electric Vehicles (FAME II), is a scheme launched by the Government of India to give a boost to development of Electric Vehicles. This is important considering the efforts to combat climate change across the globe.
[6] https://sepapower.org/knowledge/ev-charging-infrastructure/
دیدگاه خود را بنویسید