هل للسيارات الكهربائية ذات الألواح الشمسية مستقبل؟

مع ظهور السيارة الكهربائية، لا تتوانى الشركات المصنعة عن تبني حلول من كل نوع لكسب كيلومترات إضافية من المدى. فكل كيلومتر مهم، والألواح الشمسية المثبتة على السقف بديل نجده بالفعل في بعض الطرازات الجديدة.

وعلى سبيل المثال لا الحصر، كما أخبرناكم في اختبار Hundai Ioniq 5، تقدم السيارة الكهربائية لهذه العلامة الكورية كخيار سقفًا بألواح كهروضوئية تستفيد من طاقة الشمس لإعادة شحن بطارية الجر، وكذلك بطارية الـ12 فولت الخاصة بالخدمات المساعدة للمركبة. وبحسب الشركة المصنعة، وفي الظروف المثالية، يمكن لهذا السقف استعادة طاقة تكفي لقطع نحو 5 كم يوميًا.

وتعلن Toyota عن رقم مماثل بفضل الألواح الشمسية التي يمكن لـ Prius Plug-In Hybrid أن تبلغها. بقدرة 180 واط، تستطيع توليد ما بين 0,10 و0,23 كيلوواط ساعة. كما أُعلن أن Tesla Cybertrack تتوفر أيضًا بنظام ألواح شمسية كخيار.

هل تستحق أسقف الألواح الشمسية الكهروضوئية العناء؟

على الرغم من أن المكسب قد يبدو قليلًا، إلا أنه لا يخلو من أهمية. فابتداءً من مستوى معين، قد يتطلب كسب 5 كم من المدى في سيارة كهربائية تغييرًا جذريًا في الديناميكا الهوائية، مما يؤثر حتى على جوانب أخرى كالراحة أو المساحة الداخلية.

وعلى مدار عام، نتحدث عن أن الألواح الشمسية يمكنها تقديم نحو 1.000 كم من المدى الإضافي “مجانًا”. ومع ذلك، لا تتحقق هذه الأرقام إلا إذا بقيت السيارة ما بين 4 و5 ساعات يوميًا تحت الشمس، لمدة متوسطها نحو 200 يوم في السنة. وبعبارة أخرى: يوفر السقف الشمسي نحو 1 كم من المدى الكهربائي يوميًا عن كل ساعة تبقى فيها السيارة متوقفة تحت الشمس.

وسيارة أخرى “تفاخر” بشحنها بالشمس، وهي Lightyear One الثورية، تضاعف هذا الرقم بشكل كبير، وتضيف نحو 12 كم إضافية من المدى عن كل ساعة قيادة تحت ضوء الشمس، بفضل 5 أمتار مربعة من الألواح الشمسية.

ومع ذلك، من الواضح أن استهلاك تكلفة عنصر كالسقف الشمسي، في حال لم يكن مدرجًا في المعدات القياسية للمركبة، أمر بالغ الصعوبة. غير أننا سنشهد على المدى القصير عددًا كبيرًا من العلامات تقدم هذه التقنية كمعدات قياسية، لتحسين مدى سياراتها الكهربائية.

وقد سبقت Mercedes-Benz، على سبيل المثال، بنموذج Vision EQXX الأولي المعروض في معرض CES في لاس فيغاس عام 2022، والمجهز بهذا النظام، والذي تخطط لتقديم سقف كهروضوئي قياسي في سياراتها الكهربائية الجديدة ابتداءً من عام 2024، سيضيف نحو 25 كم إضافية من المدى خلال رحلة طويلة المسافة.

لماذا لا توجد سيارات شمسية أكثر؟

ما لا يبدو ممكنًا على المدى القصير أو المتوسط هو أن نصل إلى سيارات شمسية قادرة على العمل فقط بالطاقة التي تستطيع ألواحها الكهروضوئية توليدها من ضوء الشمس. فمهما زادت قدرة هذه الألواح مستقبلًا، من الصعب جدًا أن تتمكن من توليد الطاقة الكهربائية الكافية لتلبية احتياجات بطارية الجر في المركبة.

والصعوبة الرئيسية في تصميم سيارة شمسية مرتبطة بمعدل تحويل الطاقة في الألواح الشمسية، والتي تتمتع حاليًا بكفاءة تبلغ نحو 20%. وفي وضعها الحالي، سيستغرق الأمر وقتًا طويلًا والسيارة متوقفة تحت الشمس لتحصيل الطاقة الكافية… حتى مع افتراض توسيع استخدام الألواح الشمسية إلى أجزاء أخرى من الهيكل.

ومثال على ذلك هو Sion التابعة لشركة Sonomotors، وهي شركة متخصصة في تطبيق الألواح الكهروضوئية في قطاع السيارات، ولها مشاريع مثيرة للاهتمام أيضًا في الشاحنات والحافلات. وفي حالة Sion، التي تُعلن كـ “سيارة كهربائية بمدى 305 كم تُشحن بضوء الشمس”، فهي في الواقع سيارة كهربائية ببطارية قابلة لإعادة الشحن عبر مأخذ تيار كهربائي، ويمكنها إضافة مدى إضافي يبلغ نحو 112 كم أسبوعيًا بفضل الألواح الشمسية المدمجة في السقف وعلى جانبي الهيكل والغطاء الأمامي وباب الصندوق الخلفي، لتبلغ في المجموع 248 خلية شمسية.

وهذا يعني نحو 15 كم يوميًا؛ أي أنه، في أفضل الأحوال، يمكنك قطع هذه المسافة كحد أقصى بالطاقة المستعادة فقط من خلال ركن السيارة تحت الشمس، دون الحاجة إلى توصيلها بالكهرباء.

ومن ناحية أخرى، هناك عامل السعر. فحاليًا، السيارة Lightyear One المذكورة، التي قد تكون من السيارات ذات الألواح الشمسية الأطول مدى عند قطع المسافات بطاقة الشمس، تكلف ضعف سعر Tesla Model S.

وأخيرًا، ينبغي أخذ العلم بأنه إذا أردنا مضاعفة كفاءة السيارة الشمسية، يجب توسيع تطبيق الخلايا الشمسية إلى ما هو أبعد من السقف، مع ما يترتب على ذلك من تحديات تصميمية تتعلق بملاءمة المادة لأشكال الهيكل، والوزن، والمتانة، والقابلية للتضرر عند الاصطدام…