خودروهای برقی، اگرچه در ابتدا به عنوان یک ایده جذاب و ابتکاری مطرح شدند، سال‌ها در سایه خودروهای بنزینی باقی ماندند. در دهه‌های اخیر، با پیشرفت در فناوری باتری و افزایش نگرانی‌ها در مورد تغییرات اقلیمی، توجه دوباره به این خودروها معطوف شده است. خودروهای برقی امروز به دلیل تولید نکردن گازهای گلخانه‌ای و هزینه‌های کمتر نگهداری، به گزینه‌ای پرطرفدار تبدیل شده‌اند. اما هنوز چالش‌های متعددی وجود دارد که پذیرش گسترده آنها را محدود کرده است. یکی از مهم‌ترین این چالش‌ها، مدت‌زمان طولانی شارژ در مقایسه با پر کردن سریع باک بنزین است.
مشکل طولانی بودن زمان شارژ خودروهای برقی
برای اکثر رانندگان خودروهای بنزینی، تنها چند دقیقه زمان لازم است تا باک خودرو را در پمپ بنزین پر کنند. این فرایند بسیار سریع و آسان است و پس از چند دقیقه خودرو آماده ادامه مسیر می‌شود. اما در خودروهای برقی، به دلیل وابستگی به باتری‌های قابل شارژ، این فرایند بسیار پیچیده‌تر و زمان‌برتر است. در حال حاضر، شارژ کامل خودروهای برقی به‌خصوص در شارژرهای خانگی چندین ساعت زمان می‌برد. شارژرهای سطح ۳ که در شبکه‌های عمومی یافت می‌شوند، می‌توانند تا حدودی این زمان را کاهش دهند و در حدود ۳۰ دقیقه، ۸۰ درصد باتری را شارژ کنند. اما این روش برای استفاده مکرر مناسب نیست، چراکه شارژ سریع مداوم می‌تواند به سلامت باتری آسیب برساند و همچنان به اندازه پمپ بنزین سریع نیست.
سرعت شارژ به ترکیب شیمیایی باتری، اندازه آن و شرایط محیطی وابسته است. باتری‌های لیتیوم‌یونی به‌کاررفته در خودروهای برقی امروزی، در صورت افزایش بیش از حد سرعت شارژ، ممکن است به مشکلاتی نظیر داغ شدن یا حتی آتش‌سوزی منجر شوند. علاوه بر این، در دماهای پایین، شارژ باتری‌ها کندتر می‌شود. محققان در تلاش‌اند با توسعه فناوری‌هایی مثل باتری‌های حالت‌جامد این محدودیت‌ها را کاهش دهند و امکان شارژ سریع‌تر و ایمن‌تری فراهم کنند.
عوامل موثر بر سرعت شارژ خودروهای برقی
سه عامل اصلی بر سرعت شارژ تاثیر دارند: ترکیب شیمیایی باتری، اندازه آن و شرایط محیطی. خودروهای برقی امروزی از باتری‌های لیتیوم‌یونی استفاده می‌کنند که نسبت به نحوه شارژ، حساسیت‌های خاصی دارند؛ به عنوان مثال، اگر یون‌های لیتیوم در داخل باتری خیلی سریع حرکت کنند، باتری ممکن است بیش از حد داغ شود یا حتی مشکلاتی مانند "آبکاری لیتیوم" پیش بیاید که احتمال آتش‌سوزی را دوچندان می‌کند. این مساله باعث می‌شود سیستم‌های مدیریت باتری به طور خودکار سرعت شارژ را تنظیم کنند تا باتری در حالت ایمن باقی بماند.
علاوه بر ترکیب شیمیایی، اندازه باتری هم تاثیرگذار است. باتری‌های بزرگ‌تر طبیعتاً به زمان بیشتری برای شارژ نیاز دارند. از سوی دیگر، شرایط آب‌وهوایی نیز عامل مهمی در این فرایند است. به عنوان مثال، در دماهای سرد، الکترولیت‌های موجود در باتری‌های لیتیوم‌یونی غلیظ می‌شوند و حرکت یون‌ها را کند می‌کنند، که این موضوع مدت‌زمان شارژ را افزایش می‌دهد.
پیشرفت‌های فناوری و کاهش زمان شارژ
یکی از راهکارهای پیشنهادی برای افزایش سرعت شارژ، تغییر در ترکیب شیمیایی باتری است. از جمله فناوری‌های جالب توجه در این حوزه، باتری‌های حالت جامد هستند. در این نوع باتری‌ها، به جای استفاده از الکترولیت مایع، از مواد جامد استفاده می‌شود که مزایای زیادی از جمله افزایش ایمنی و کاهش احتمال داغ شدن باتری را به همراه دارد. این فناوری همچنین امکان استفاده از مواد آند مختلف مانند فلز لیتیوم را فراهم می‌کند که می‌تواند انرژی بیشتری ذخیره کند و زمان شارژ را کاهش دهد.
در سال ۲۰۲۳، شرکت چینی CATL باتری جدیدی را معرفی کرد که می‌تواند در عرض ۱۰ دقیقه خودرو را به برد ۲۵۰ مایل برساند. این فناوری می‌تواند نویدبخش تغییرات مهمی در مدت‌زمان شارژ باشد. با این حال، هزینه‌های بالای تولید این نوع باتری‌ها می‌تواند قیمت خودروهای برقی را افزایش دهد و آنها را از دسترس برخی خریداران خارج سازد.
چالش‌های زیرساختی و پایداری شبکه برق
در حال حاضر، اکثر دارندگان خودروهای برقی خودروهای خود را با استفاده از پریزهای 120 یا 240 ولتی در خانه شارژ می‌کنند و در حال حاضر مقدار زیادی برق از شبکه می‌گیرد.
به نقل از slashgear، با افزایش تعداد خودروهای برقی، زیرساخت‌های شارژ نیز باید توسعه یابند. بسیاری از مالکان خودروهای برقی از شارژرهای خانگی استفاده می‌کنند که نیازمند اتصال به شبکه برق هستند. اما افزایش تعداد خودروهای برقی به فشار بیشتری بر شبکه برق منجر می‌شود. به همین دلیل، توسعه زیرساخت‌هایی مانند شارژرهای سریع عمومی، که بتوانند با سرعت بیشتری خودروها را شارژ کنند، ضروری است.
یکی از ایده‌های آینده‌نگرانه، جاده‌های برقی است. این جاده‌ها می‌توانند خودروهای برقی را هنگام رانندگی شارژ کنند و نیاز به توقف‌های مکرر برای شارژ را کاهش دهند. اولین جاده برقی آمریکا قرار است در دیترویت ساخته شود. این قسم نوآوری‌ها می‌توانند راه‌حل‌های پایدارتری برای تامین انرژی خودروهای برقی به دست دهند.
خودروهای برقی با چالش‌های متعددی از جمله زمان طولانی شارژ و نیاز به زیرساخت‌های جدید مواجه هستند. با این حال، پیشرفت‌های فناوری و تلاش برای توسعه باتری‌های سریع‌تر، آینده امیدوارکننده‌ای را برای این خودروها ترسیم می‌کند. اگر بتوان زمان شارژ خودروهای برقی را به میزان قابل قبولی کاهش داد و زیرساخت‌های مناسب برای پشتیبانی از آنها فراهم کرد، خودروهای برقی گزینه اصلی و محبوب در میان مصرف‌کنندگان خواهند بود. تا آن زمان، تمرکز بر بهبود زیرساخت‌های شارژ و ایجاد شبکه‌های برق پایدار می‌تواند به افزایش پذیرش و اعتماد به این فناوری نوین کمک کند.
