جنرال موتورز باتری الکتریکی Bolt را وارد می کند که وعده داده است
دارای یک دامنه 200 مایل و قیمت حدود $ 30,000 است. GM، CC BY

تویوتا موتورز در اوایل این ماه بیش از 5,600 ساخته شده است اختراع ثبت شده در دسترس دیگر خودروسازان. چند روز بعد، جنرال موتورز معرفی کرد بولت الکتریکییک وسیله نقلیه الکتریکی طراحی شده برای راه اندازی 200 مایل باتری.

در عین حال، خودروسازان همچنان به توسعه سایر انواع خودروهای الکتریکی ادامه می دهند: هیبرید پلاگین و الکتریکی هیبریدی.

وسایل نقلیه الکتریکی امیدوار کننده ترین جایگزین برای بنزین معمولی و ماشین های دیزلی است. اما چگونه هر فناوری متفاوت است؟ و کدام مزایای نسبی و چالش های تجاری برای هر کدام است؟

چگونه ما در اینجا هستیم

بیایید با شباهت ها شروع کنیم وسیله نقلیه الکتریکی باطری قابل شارژ (BEV)، وسایل نقلیه الکتریکی ترکیبی (HEVs)، وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (PHEVs) و وسایل نقلیه الکتریکی (FCEVs) همه وسایل الکتریکی هستند. آنها همه توسط یک موتور الکتریکی حرکت می کنند و باتری هایی برای ذخیره یا تامین برق مورد نیاز و جذب انرژی در هنگام ترمز خودرو.

برخی از این وسایل نقلیه همچنین می توانند بر روی هیئت مدیره برق تولید کنند، یا از طریق یک موتور احتراق بنزینی یا یک سلول سوختی با هیدروژن.

همه آنها نشان دهنده یک شکست بنیادی از خودروهای احتراق بنزین است که ما در حال حاضر در سه راه استفاده می کنیم: درایو الکتریکی است، نه مکانیکی؛ موتور زیر هود به جای احتراق مبتنی بر الکتروشیمیایی است؛ و سوخت به جای بنزین، برق و هیدروژن است.

نیروهای پشت این تغییرات تکنولوژیکی در اواخر 1980s با اذعان تولیدکنندگان خودرو آغاز شده است که در دسترس بودن در دراز مدت نفت، محدود است و پلت فرم خودرو و وسایل نقلیه جایگزین برای تأمین یک مدل کسب و کار آینده در آینده مورد نیاز است. هیدروژن به عنوان سوخت انتخاب شد و مسیر 25 سالانه برای تجاری سازی سوخت خودرو سلول ایجاد شد.

از آنجا که 1990، سه نیروی اضافی برای تصدیق تصمیم برای هدف قرار دادن خودرو سلولی سوخت هیدروژن به عنوان محصول آینده، از جمله تغییرات آب و هوایی، سیاست هایی که به استقلال سوخت و مقررات کیفیت هوا، به ویژه در کالیفرنیا، کمک می کند، تایید شده است.

وسایل الکتریکی باتری (BEV)

با این وجود، در پنج سال گذشته، خودروهای الکتریکی باتری باقی مانده است که صرفا با قدرت باتری تکیه می کنند. نمونه هایی از جمله نیسان Leaf، GM Spark و Soap Kia هستند. بعد از 40 به 60 مایل، باتری ها تخلیه می شوند و باید با وصل شدن به یک مدار مسکونی یا 220-ولتاژ، شارژر هدفمند ساخته شده در یک مرکز تجاری یا محل کار، شارژ شوند. زمان شارژ بستگی به ولتاژ، فن آوری شارژر و وضعیت "شارژ" باتری دارد (به عنوان مثال، مقدار باتری خالی شده است) اما به طور کلی نیاز به شارژ کامل شارژ کامل خودرو را دارد.

BEV جذاب است چرا که محدوده آن اکثریت مسافرت های عمومی را برآورده می کند، شارژ در خانه مناسب است و رانندگی بدون ارتعاش و آرام است. اندازه وسیله نقلیه نسبتا کوچک است، قابلیت مانور و پارکینگ نسبتا آسان را فراهم می کند و در حین رانندگی هیچ آلودگی هوا وجود ندارد. علاوه بر این، BEV ها همچنین قادر به تعادل شبکه الکتریکی با شارژ کردن شبانه هستند، زمانی که منابع شبکه مورد استفاده قرار می گیرند.

کار در برابر BEV زمان لازم برای شارژ وسیله نقلیه و اضطراب محدوده - یعنی نگرانی در مورد محدوده رانندگی محدود - تجربه شده توسط رانندگان، که به طور موثر محدوده مفید از وسیله نقلیه را کاهش می دهد. همچنین شارژ می تواند شبکه برق را تحت تأثیر قرار دهد و مواردی وجود دارد که زیرساخت های شارژ موجود، مخصوصا برای افرادی که در آپارتمان ها زندگی می کنند وجود دارد.
بعد از انتشار مجوز خودروی صفر در کالیفرنیا، BEV برای اولین بار در 1990 تجاری شد اما بازار در 2000s از بین رفت. با تعدادی از اتومبیل های مسافری موجود برای فروش یا اجاره، بازار امروز مورد آزمایش قرار می گیرد تا تقاضای عمومی برای این محدوده محدود، اما وسیله نقلیه مناسب را ارزیابی کند. پیشرفت در تکنولوژی باتری بالقوه برای افزایش محدوده است.

وسایل نقلیه هیبریدی (HEV)

وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی BEV با یک موتور احتراق بنزین در هیئت مدیره برای تولید برق و حرکت ماشین در رابطه با موتور الکتریکی است. آنها می توانند همان افراد 300 مایل را با یک خودرو بنزینی معمولی انتظار داشته باشند. و با کنترل های نرم افزاری پیشرفته، موتور احتراق با باتری ها برای دستیابی به کارایی بالا و انتشار کم آلاینده ها، با باتری ها ارتباط برقرار می کند.

HEVs برای فروش در ایالات متحده از 2000، با Prius عرضه شده است، که برای اولین بار توسط تویوتا در ژاپن در 1997 معرفی شد، نمونه ای برجسته است. در 2012 و 2013، Prius در ایالات متحده آمریکا خودروی پر فروش ترین خودرو در کالیفرنیا با بیش از هفت میلیون وسیله نقلیه فروخته شده بود که نشان دهنده پذیرش قابل توجهی از مصرف کنندگان خودرو بود.

پلاگین وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (PHEV)

PHEVs HEV با ظرفیت باتری اضافه شده است که می تواند محدوده وسیعی از ده و 60 مایل را ارائه دهد. برای مثال، Chevy Volt می تواند تقریبا 40 مایل را با قدرت باتری بگذراند تا یک ژنراتور بنزینی وارد شود. این امر باعث راحتی شارژ باتری ها در یک شب در خانه و محدوده الکتریکی روزانه می شود که اکثریت مردم آمریکا از آن عبور نمی کنند. و PHEV دامنه 300 مایل را فراهم می کند که رانندگان عمومی به آن عادت کرده اند. پریز پلاگین دارای یک باتری بزرگتر است و تمام الکتریکی دارد
محدوده در حدود 10 مایل قبل از رفتن به حالت ترکیبی. تویوتا 

وسایل نقلیه الکتریکی سوخت هیدروژن (FCEV)

وسایل نقلیه سلولی خودروهای الکتریکی هیبریدی با دو تفاوت عمده هستند. یک سلول سوختی، یک دستگاه الکتروشیمیایی که سوختی مانند هیدروژن و اکسیژن از هوا را برای تولید برق مصرف میکند، جایگزین موتور بنزینی زیر هود میشود. سلول سوخت دارای راندمان قابل ملاحظه ای است (سه برابر از خودروی بنزینی معمولی) و انتشار آلاینده های هوا در هنگام رانندگی. محصول واکنش آب است که از طریق مخزن خروجی با نیتروژن و اکسیژن باقی مانده از هوا خالی می شود. و به جای یک مخزن بنزین، مخازن ذخیره سازی هیدروژن وجود دارد. زمان سوخت گیری یک وسیله نقلیه سوخت قابل مقایسه با یک خودرو بنزینی معمولی است و سوخت می تواند در داخل کشور تهیه شود.

برخی از چالش های مرتبط با وسایل نقلیه سوختی، تعداد محدودی از ایستگاه های سوخت رسانی هیدروژنی در سطح ملی است. کالیفرنیا دارای ایستگاه های سوخت رسانی هیدروژنی در ایالات متحده است که 51 پیش بینی می شود تا پایان 2015، بیش از 70 به پایان 2017 و 100 توسط 2020 پیش بینی شود. شصت و هشت ایستگاه به عنوان حداقل اولیه برای پذیرش وسایل نقلیه سوخت در ایالت در نظر گرفته می شود.

پیش رفتن

بازار کشف می کند که BEV یک مکمل جذاب (جایگزین) به وسیله وسیله نقلیه معمولی بنزین است. بنزین HEV و PHEV در حال ظهور هستند تا به مقررات زیست محیطی برسند در حالی که حفظ تجربه رانندگی کلی از دامنه و اندازه بازار است که عادت کرده است.

هزینه وسایل نقلیه و هزینه رانندگی وسایل نقلیه، برای همه اهداف عملی، رقابتی و قانع کننده است. بسته به هزینه برق و هزینه بنزین، هزینه هر مایل می تواند یکی یا دیگری باشد. PHEV مشتری را با گزینه ای برای استفاده از برق یا بنزین فراهم می کند.

وسیله نقلیه الکتریکی سوخت سلولی به عنوان یک تکامل طبیعی هیبریدی هیبریدی و پلاگین الکتریکی در حال ظهور است. در نتیجه، می توان پیش بینی کرد که BEV و FCEV نسل بعدی جایگزین برای وسیله نقلیه بنزینی متعارف و ترکیبی برای انجام نیازهای حمل و نقل سبک وزن هستند. BEV راحتی و قابلیت مانور را فراهم می کند و FCEV محدوده، انعطاف پذیری در اندازه وسیله نقلیه و سوخت رسانی سریع را فراهم می کند. هر دو خودرو به استقلال سوخت، جدایی از جغرافیای سیاسی و جذابیت می رسند ویژگی های زیست محیطی.

هزینه خرید و هزینه عملیاتی وسایل نقلیه باتری الکتریکی و سوخت سوخت امروز قابل مقایسه است. به احتمال زیاد هزینه هیدروژن در آینده به دلیل رقابت در بازار و پیشرفت تکنولوژی کاهش خواهد یافت و هزینه برق افزایش خواهد یافت. این به این معناست که هزینه هر کیلومتر از کارکرد یک وسیله نقلیه الکتریکی سوخت در مقایسه با یک وسیله نقلیه الکتریکی باتری، به احتمال زیاد پایین خواهد آمد.

این مقاله در اصل در تاریخ منتشر شد گفتگو
خوانده شده مقاله.

درباره نویسنده

دکتر اسکات ساموئلسن استاد مکانیک، هوا فضا و مهندسی محیط زیست در دانشگاه کالیفرنیا، ایروین (UCI) است. او مدیر برنامه پیشرفته انرژی و انرژی، آزمایشگاه احتراق UCI و مرکز تحقیقات سلول های سوخت ملی برای وزارت انرژی ایالات متحده و کمیسیون انرژی کالیفرنیا است. پروفسور ساموئوزن عضو کمیته مشترک سوخت های فسیلی کالیفرنیا است، یک اتحاد منحصر به فرد خصوصی و عمومی است که در حال بررسی فن آوری های بحرانی و موانع بازار برای سرعت بخشیدن به تجدید ساختن سیستم های پیشرفته تولید برق است.