شحن السيارات الكهربائية بالمنزل يهدر طاقة أكثر مما تظن: هكذا تقلل التكلفة

يعلم الجميع أن السيارات الكهربائية أكثر كفاءة من مركبات الاحتراق الداخلي، ولكن ما قد لا يعرفه بعض المالكين الجدد هو أن السيارات الكهربائية قد تحمل أحيانًا تكلفة خفية. فعندما تقوم بتوصيل سيارتك بالشاحن في المنزل، وهي عادةً الطريقة الأفضل والأكثر فعالية من حيث التكلفة لشحن السيارة الكهربائية، فإن جزءًا من الطاقة الخارجة من الشاحن لا يصل إلى بطارية الجهد العالي.

بمعنى آخر، لنفترض أن عداد الطاقة سجل استهلاك 30 كيلوواط/ساعة من الطاقة أثناء عملية الشحن. ومع ذلك، قد تشير السيارة إلى أنها استقبلت 27 كيلوواط/ساعة فقط، وهذا صحيح أيضًا، لكن المالك لا يزال يتعين عليه دفع ثمن الـ 30 كيلوواط/ساعة بالكامل.

يُعرف الفرق بين ما سجله العداد وما دخل إلى بطارية الجر باسم “فقدان الشحن” (charging losses)، وبعض السيارات الكهربائية أفضل من غيرها في تقليل هذه الخسائر، كما اكتشفت جمعية ADAC الألمانية بعد اختبار خمسة طرازات مختلفة من علامات تجارية متنافسة. وقد وجدت هذه الجمعية المرموقة أيضًا حلاً للحفاظ على التكاليف منخفضة ينطبق على جميع السيارات الكهربائية.

وفقًا لـ ADAC، فإن استخدام شاحن منزلي عالي الطاقة يمكن أن يعوض تكلفته بمرور الوقت، لأن الإنتاج الأعلى أدى إلى خسائر شحن أقل في جميع السيارات الكهربائية التي اختبرتها. وفي الوقت نفسه، قد يكون استخدام شاحن متنقل يُوصل مباشرة بمقبس منزلي جيدًا في حالات الطوارئ، لكن فواتير الطاقة ستكون أعلى لأن استخدام الشواحن ذات الطاقة المنخفضة يؤدي إلى خسائر شحن أكبر.

أجرت الجمعية ثلاثة اختبارات للشحن بالتيار المتردد (AC): أحدها باستخدام شاحن متنقل بقوة 2.3 كيلوواط، وآخر يحاكي الشحن الشمسي بقوة 4.1 كيلوواط، وثالث باستخدام شاحن منزلي عالي الطاقة يمكنه توفير 11 كيلوواط أو 22 كيلوواط.

شملت السيارات المرشحة كلاً من Mercedes-Benz CLA، وRenault 5، وTesla Model Y، وVolvo EX30، وVolkswagen ID.7.

سجلت سيارة Tesla Model Y المنتشرة على نطاق واسع أقل خسائر شحن بين جميع السيارات الكهربائية، ولكن حتى في حالة هذه الكروس أوفر الأمريكية، أدى استخدام شاحن متنقل بقوة 2.3 كيلوواط إلى خسائر بلغت 12.7%. وعند الانتقال إلى شاحن منزلي بقوة 11 كيلوواط، انخفضت هذه الخسائر إلى النصف لتصل إلى 6.1%.

على النقيض تمامًا، جاءت سيارة Mercedes-Benz CLA الجديدة، التي سجلت خسارة هائلة بلغت 24.2% من الطاقة التي تلقتها من شاحن متنقل. ووفقًا لـ ADAC، يعود سبب ذلك إلى فرض Mercedes-Benz حدًا أقصى قدره 8 أمبير على الشاحن المدمج عند استخدام شاحن متنقل. ومع ذلك، فإن استخدام شاحن حائط بقوة 11 كيلوواط يقلل الخسائر بشكل كبير إلى 6.9%.

سجلت سيارة Renault 5 الفرنسية أقل خسائر شحن ضمن المجموعة عند توصيلها بشاحن بقوة 11 كيلوواط، بينما كانت Volvo EX30، التي بيعت في الولايات المتحدة لفترة وجيزة، السيارة الكهربائية الوحيدة التي تدعم الشحن بقوة 22 كيلوواط، على الرغم من أن المكاسب كانت ضئيلة مقارنة بشاحن من المستوى الثاني بقوة 11 كيلوواط. عند استخدام شاحن بقوة 22 كيلوواط، بلغت خسائر EX30 نسبة 6.7%، بينما كانت الخسائر 7% عند استخدام شاحن بقوة 11 كيلوواط.

خسائر الشحن بالتيار المتردد (AC)

لضمان العدالة في الاختبارات، تم تسجيل جلسات الشحن عندما كانت حالة الشحن تتراوح بين 10% و 90%. وبهذه الطريقة، لن تتأثر النتائج بتوازن الخلايا المحتمل الذي يحدث عند مستويات الشحن العالية. تراوحت درجة حرارة البطارية في بداية كل جلسة بين 68 درجة فهرنهايت (20 درجة مئوية) و 86 درجة فهرنهايت (30 درجة مئوية).

لماذا تحدث خسائر الشحن؟

تحدث خسائر الشحن لأن المكونات الإلكترونية للسيارة تحتاج إلى تحويل التيار المتردد (AC) الذي يأتي من مقبس المنزل إلى تيار مباشر (DC) تحتاجه البطارية عالية الجهد. تحدث أكبر الخسائر في الشاحن المدمج بالسيارة (OBC)، ولكن مكونات أخرى مثل السخانات أو المبردات يمكن أن تستهلك الطاقة أيضًا.

لهذا السبب، تحول بعض مصنعي السيارات من أشباه الموصلات التقليدية المصنوعة من السيليكون، والتي تعد أقل تكلفة ولكنها أقل كفاءة، إلى مكونات كربيد السيليكون (SiC)، التي تتميز بكفاءة أعلى بكثير في استهلاك الطاقة ولكنها أيضًا أكثر تكلفة.