نظام مستقل لشحن السيارات الكهربائية بالطاقة الشمسية والهيدروجين

اختبر باحثون من باكستان عدة تكوينات لنظام شحن مستقل يستخدم الطاقة الشمسية والهيدروجين لشحن المركبات الكهربائية، وتوصلوا إلى أن النظام الذي يتم دمجه مع تخزين البطاريات حقق أقل تكلفة كهرباء مستوية.

تحليل تقني اقتصادي لأنظمة الشحن المستقلة

أجرى فريق بحث دولي تحليلًا تقنيًا اقتصاديًا لمحطة شحن مستقلة للمركبات الكهربائية تعتمد على الطاقة الشمسية والهيدروجين، ويمكن ربطها أيضًا ببطارية من نوع ليثيوم أيون (Li-Ion)  تم إجراء التحليل باستخدام برنامج المحاكاة HOMER  تحت الظروف البيئية لمدينة جامشورو في جنوب شرق باكستان، حيث يتلقى الموقع إشعاعًا شمسيًا يوميًا بمقدار5.53  كيلووات ساعة/متر مربع.

تمت محاكاة المحطة المستقلة باستخدام عدد غير محدد من الألواح الشمسية بقدرة 327  واط وكفاءة 21%، حيث تبلغ دورة حياتها 25 عامًا، وبتكلفة إجمالية سنوية قدرها 118,618.74  دولار أمريكي. أما المحلل الكهربائي (Electrolyzer) فقد بلغت كفاءته 75%، وتصل دورة حياته إلى 15  عامًا، مع تكلفة سنوية قدرها 51,669.94  دولار. كما تم استخدام خلية وقود من نوع PEM  بدورة حياة تصل إلى 40,000  ساعة، وتكلفة سنوية20,667.72  دولار، بينما كان عمر خزان الهيدروجين المتوقع25 عامًا، وبتكلفة سنوية 6,729.83  دولار.

المقارنة بين الأنظمة المختلفة

تم مقارنة هذا النظام بنظام مشابه يحتوي على بطارية ليثيوم أيون بسعة1  كيلووات/ساعة، وعمر افتراضي قدره 10  سنوات، وتكلفة سنوية تبلغ 20,856.92  دولار.  في كلا السيناريوهين، تم افتراض أن الحمل اليومي للمركبات الكهربائية هو 1700  كيلووات ساعة/اليوم. المركبات المستخدمة في المحاكاة هي MG ZS EV، وهي سيارات رياضية متعددة الأغراض مزودة ببطارية  44.5 كيلووات ساعة ويمكن شحنها بقدرة قصوى تصل إلى 22 كيلووات.

من خلال التحليل، وجد الباحثون أن نظام الطاقة الهجين الذي يجمع بين الطاقة الشمسية والهيدروجين والبطاريات يوفر فوائد مالية واقتصادية أكبر مقارنة بالنظام الذي يعتمد على الطاقة الشمسية والهيدروجين فقط. حيث بلغت تكلفة الطاقة في النظام الهجين  0.358 دولار/كيلووات ساعة، مقارنة بـ 0.412 دولار/كيلووات ساعة للنظام الذي يعتمد على الطاقة الشمسية والهيدروجين فقط.

وأوضح الفريق أن 87.4%  من الطاقة المطلوبة لتغطية الحمل اليومي البالغ 1700  كيلووات ساعة تنتج من الطاقة الشمسية، بينما تنتج خلايا الوقود 12.6%

الدراسة ونتائجها

تم عرض نتائج هذه الدراسة في بحث بعنوان “تحليل تقني اقتصادي لنظام شحن مستقل يعتمد على الطاقة الشمسية والهيدروجين للمركبات الكهربائية“، نُشر في مجلة Energy Reports. ، وأجريت الدراسة من قبل علماء من جامعة مهندسي وتقنيي مهران في باكستان، بالتعاون مع جامعة قطر، وجامعة الإمارات في الشارقة، وجامعة آزاد الإسلامية في إيران.

خلص الفريق إلى أن نتائج هذه الدراسة تدعم التخطيط لنظام مستقل بالكامل يعتمد على الطاقة المتجددة، من خلال الدمج بين الطاقة الشمسية والهيدروجين ونظام البطاريات، وذلك بفضل التكلفة الاقتصادية الفعالة لهذا الحل.