چرا ماشین‌های برقی آیندهٔ حمل‌ونقل پایدار هستند

کاهش انتشار کربن با استفاده از خودروهای برقی

عدم انتشار آلاینده از اگزوز و بهبود کیفیت هوای شهری

در مورد آلودگی، خودروهای برقی از همان ابتدا مشکل را حل می‌کنند. بر اساس گزارش RMI از سال ۲۰۲۴، شهرها شاهد کاهش تقریباً ۵۰ درصدی ذرات ریز معلق در هوا (ذرات PM 2.5) و کاهش حدود ۹۰ درصدی اکسید نیتروژن نسبت به خودروهای معمولی با موتور بنزینی هستند. تأثیر این کاهش بر مشکلات تنفسی نیز بسیار قابل توجه است. بیشتر مردم متوجه نیستند که حمل‌ونقل تنها در ایالات متحده به تنهایی تقریباً ۳۰ درصد از کل گازهای گلخانه‌ای منتشر شده را تشکیل می‌دهد. استفاده از خودروهای برقی به مبارزه مستقیم با این مشکل کمک می‌کند و همچنین به سمت اهداف بین‌المللی که ما همواره در مورد کاهش انتشار کربن به طور گسترده شنیده‌ایم، گام بر می‌دارد.

کاهش گازهای گلخانه‌ای در طول چرخه عمر: خودروهای برقی در برابر خودروهای بنزینی

حتی با در نظر گرفتن فرآیند تولید و تولید برق، خودروهای برقی در طول عمر خود ۲۶ درصد کمتر CO₂ نسبت به موتورهای احتراقی انتشار می‌یابند. با اینکه شبکه‌های برق به طور فزاینده‌ای با منابع تجدیدپذیر تغذیه می‌شوند، این شکاف گسترش می‌یابد: یک مطالعه از سال ۲۰۲۳ نشان داد که خودروهای برقی که با انرژی پاک شارژ می‌شوند، انتشاری معادل ۷۴ درصد کمتر انتشار نسبت به وسایل نقلیه مصرف‌کننده سوخت فسیلی.

تأثیر واقعی: کاهش دی‌اکسید کربن در بازار خودروهای برقی نروژ

پذیرش گسترده خودروهای برقی در نروژ—جایی که ۸۲٪ از خودروهای جدید فروخته‌شده الکتریکی هستند—منجر به کاهش ۱۱٪‌ای دی‌اکسید کربن بخش حمل‌ونقل از سال ۲۰۲۰ شده است. این موضوع نشان می‌دهد که چگونه الکتریفیکاسیون مبتنی بر سیاست‌های دولتی می‌تواند دستاوردهای قابل‌اندازه‌گیری در آب‌وهوا داشته باشد، حتی در بازارهای انرژی که سابقه وابستگی به تولید نفت داشته‌اند.

نقش شبکه‌های برق پاک در بیشینه‌کردن مزایای انتشار خودروهای برقی

وسایل نقلیه برقی زمانی بیشترین سود محیط‌زیستی را دارند که با منابع تجدیدپذیر شارژ شوند. گزارش پایداری حمل‌ونقل سال ۲۰۲۴ نشان می‌دهد که استفاده از انرژی خورشیدی/بادی همراه با خودروهای برقی، انتشارات عمرانی را تا ۸۰٪ کاهش می‌دهد، در مقایسه با کاهش ۴۲٪ی زمانی که از میانگین برق شبکه استفاده می‌شود.

ادغام انرژی تجدیدپذیر و زیرساخت‌های کارآمد خودروی برقی

تغذیه خودروهای برقی با انرژی خورشیدی، بادی و سایر منابع تجدیدپذیر

وقتی وسایل نقلیه برقی انرژی خود را از منابع سبز مانند پنل‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی تأمین می‌کنند، واقعاً از نظر محیط زیست معنا پیدا می‌کنند. به عنوان مثال، محل‌های شارژ خورشیدی در مناطقی که طی اغلب ساعات روز آفتابی هستند، هزینه‌های عملیاتی را حدود ۲۰ تا شاید حتی ۳۰ درصد کاهش می‌دهند. در همین حال، نصب‌های بادی دریایی در امتداد سواحل، تأمین برق نسبتاً پایداری در طول شب فراهم می‌کنند، زمانی که مردم معمولاً ماشین‌های خود را پارک می‌کنند. به آنچه در اروپا اتفاق می‌افتد نگاه کنید: آلمان و دانمارک اکنون بیش از چهل درصد از نقاط شارژ عمومی خودروهای برقی (EV) را کاملاً بدون استفاده از سوخت‌های فسیلی بهره‌برداری می‌کنند. این موضوع نشان می‌دهد که شبکه‌های پاک چقدر می‌توانند در کاهش انتشار آلاینده‌ها مؤثر باشند. همچنین طبق گزارش‌های سازمان بین‌المللی انرژی، ممکن است ظرف تنها هفت سال آینده، نیروی تجدیدپذیر نیمی از تمام نیازهای جهانی به شارژ خودروهای برقی را تأمین کند. برای چیزی که هنوز انگار در مراحل اولیه خود است، بد نیست.

بهره‌وری انرژی: چگونه خودروهای الکتریکی از موتورهای احتراقی پیشی می‌گیرند

موتورهای الکتریکی توانایی تبدیل حدود ۸۸ درصد از انرژی خود به حرکت واقعی را دارند، در حالی که موتورهای سنتی بنزینی به سختی به ۳۵ درصد می‌رسند. همین تفاوت بزرگی است. زمانی که به سیستم‌های ترمز بازیابنده نگاه کنیم، وضعیت حتی بهتر می‌شود؛ این سیستم‌ها می‌توانند حدود ۱۵ تا شاید ۲۰ درصد از انرژی اتلاف‌شده هنگام کاهش سرعت را دوباره بازیابی کنند. به عنوان مثال تسلا مدل ۳ برای طی ۱۰۰ مایل اول تنها به حدود ۲۴ کیلووات‌ساعت انرژی نیاز دارد. در همین حال، خودروهای مشابه با موتور بنزینی بین سه تا چهار برابر این مقدار انرژی سوخت را مصرف می‌کنند. با این شرایط مشخص است که چرا امروزه بسیاری از مردم دارند به سمت خودروهای الکتریکی حرکت می‌کنند.

شارژ هوشمند و فناوری خودرو به شبکه برای ثبات شبکه

سیستم‌های هوشمند شارژ خودروهای برقی با تغییر زمان‌های شارژ به ساعاتی که تقاضا کمتر است، باعث کاهش فشار روی شبکه‌های برق در ساعات اوج مصرف می‌شوند. سپس فناوری‌ای به نام وسیله نقلیه به شبکه یا V2G وجود دارد که حتی فراتر می‌رود. با V2G، خودروهای برقی دیگر فقط انرژی دریافت نمی‌کنند، بلکه واقعاً انرژی را به عقب هم برمی‌گردانند! در طول قطعی برق، این وسایل نقلیه می‌توانند الکتریسیته را به خانه‌ها تأمین کنند و هنگامی که انرژی اضافی دارند، آن را مستقیماً به شبکه برق بازمی‌گردانند. برخی مطالعات منتشر شده در مجلات علمی نشان می‌دهند که پیاده‌سازی فناوری V2G در مناطقی که از منابع تجدیدپذیر زیادی استفاده می‌شود، حدود ۲۰٪ ثبات شبکه را افزایش می‌دهد. این امر موقعیتی دو طرفه سودآور ایجاد می‌کند که هم مالکان خودروهای برقی و هم سیستم انرژی کلی امروزی از آن بهره‌مند می‌شوند.

نوآوری‌های فناوری در راستای پایداری خودروهای برقی

باتری‌های نسل بعدی: پیشرفت‌های سلول حالت جامد و سلول ۴۶۸۰ تسلا

پایداری وسایل نقلیه برقی به لطف پیشرفت‌های جدید در فناوری باتری، از جمله گزینه‌های حالت جامد و سلول‌های پیشرفته ۴۶۸۰ شرکت تسلا، افزایش قابل توجهی یافته است. بر اساس گزارش‌های Greencar در سال گذشته، پیش‌بینی می‌شود تا پایان این دهه، باتری‌های حالت جامد حدود ۳۰ درصد از بازار خودروهای برقی را به خود اختصاص دهند. ویژگی خاص آن‌ها چیست؟ این باتری‌ها حدود ۴۰ درصد انرژی بیشتری را در همان فضای قبلی ذخیره می‌کنند و همچنین شامل اجزای قابل اشتعال و خطرناک داخلی نیستند. در همین حال، تسلا بر طراحی سلول ۴۶۸۰ خود کار کرده که هزینه تولید را تقریباً ۲۰ درصد کاهش می‌دهد. بهترین بخش این است که این سلول‌های جدید در واقع بخشی از ساختار خودرو محسوب می‌شوند و باعث سبک‌تر شدن کلی وسیله نقلیه می‌گردند. تمام این بهبودها به حل دو مشکل بزرگ پیش روی خودروهای برقی کمک می‌کنند: کاهش قیمت (انتظار می‌رود تا اواسط سال آینده حدود ۱۰۰ دلار کاهش در هر کیلووات‌ساعت) و کاهش آسیب به محیط زیست، چرا که تولیدکنندگان در آینده تنها به نصف کبالت قبلی نیاز خواهند داشت.

گسترش برد و کاهش زمان شارژ با پیشرفت‌های باتری

باتری‌های مدرن خودروهای الکتریکی اکنون ارائه می‌دهند:

• برد بیش از 400 مایلی از طریق سلول‌های لیتیومی با آند سیلیکونی
• شارژ سریع مستقیم در 15 دقیقه (از 10 تا 80 درصد) از طریق معماری‌های 800 ولتی
• حفظ 97 درصد ظرفیت پس از 200,000 مایل با استفاده از مدیریت حرارتی مبتنی بر هوش مصنوعی

این امر "زمان توقف برای شارژ" را نسبت به مدل‌های سال 2020 به میزان 62 درصد کاهش می‌دهد (شاخص کارایی خودروی الکتریکی 2024) و خودروهای برقی را برای سفرهای طولانی قابل استفاده می‌سازد.

غلبه بر نگرانی از برد با طراحی هوشمندتر و زیرساخت‌های بهتر

سازندگان خودرو از ترکیب سه نوآوری برای رفع نگرانی‌های مربوط به برد استفاده می‌کنند:

1. سیستم‌های مسیریابی پیش‌بینی‌کننده با استفاده از داده‌های زنده ترافیک/آب‌وهوا برای بهینه‌سازی توقف‌های شارژ
2. پیش‌ conditioning باتری که سلول‌ها را در مسیر به سمت شارژرهای دما به دمای ایده‌آل می‌رساند
3. شبکه‌های شارژ فوق‌سریع نصب ایستگاه‌های 350 کیلوواتی هر 50 مایل در جاده‌های اصلی

مطالعه 2024 JD Power نشان می‌دهد این اقدامات شکایات مربوط به اضطراب برد را در میان کاربران جدید خودروهای برقی به میزان 74٪ کاهش داده است.

غلبه بر موانع پذیرش گسترده خودروهای برقی

چالش‌های کلیدی: هزینه، زیرساخت شارژ و ادراک مصرف‌کننده

خودروهای برقی به دلیل چند مشکل مرتبط با هم دچار سختی در کسب پذیرش گسترده شده‌اند. اولین مورد، هزینه اولیه است که هنوز یک مانع اصلی محسوب می‌شود. هرچند که بر اساس داده‌های منتشر شده توسط Forbes در سال گذشته، قیمت خودروهای برقی از سال 2020 تاکنون حدود 33 درصد کاهش یافته است، اما اکثر مدل‌ها همچنان حدود 16 هزار دلار گران‌تر از نمونه‌های بنزینی خود هستند. سپس کل موضوع شارژ باتری این خودروهاست. بسیاری از مردم در مناطقی زندگی می‌کنند که یافتن یک ایستگاه شارژ مثل جستجوی سوزن در کاهزار است. به عنوان مثال، در کالیفرنیا بر اساس گزارش‌های اخیر زیرساختی، تا اواسط سال 2024 تقریباً دو سوم از ساکنان آپارتمانی به شارژ خانگی دسترسی ندارند. و همچنین نباید از دست دادن آرامش ناشی از محدودیت برد را فراموش کرد. حدود چهار دهم از افرادی که خرید خودروی برقی را در نظر می‌گیرند، هنگام فکر کردن به این موضوع که برق خودرویشان تمام شود، دچار تردید می‌شوند، هرچند که مدل‌های فعلی معمولاً می‌توانند با یک شارژ کامل بیش از 250 مایل حرکت کنند.

گسترش شبکه‌های شارژ عمومی و خصوصی برای راحتی بیشتر

همکاری‌های استراتژیک با هدف پر کردن شکاف‌های زیرساختی از طریق:

• رشد سالانه ۳۰ درصدی در ایستگاه‌های شارژ سریع از سال ۲۰۲۲
• شارژ یکپارچه با خرده‌فروشی در فروشگاه‌های مواد غذایی و مراکز خرید
• اصلاحات منطقه‌بندی که امکان صدور مجوزهای ساده‌شده برای مراکز شارژ را فراهم کرده و زمان نصب را ۵۸٪ کاهش می‌دهد

بازیافت باتری و تهیه مسئولانه مواد معدنی حیاتی

سیستم‌های بازیافت حلقه‌بسته اکنون ۹۵٪ لیتیوم و کبالت را از باتری‌های مستهلم خودروهای الکتریکی بازیابی می‌کنند و وابستگی به استخراج اولیه را کاهش می‌دهند. سازندگان بزرگ در حال پیوستن به روش‌های تهیه مواد معدنی با ردیابی بلاکچین هستند، در حالی که دستاوردهای باتری‌های جامد-حالتی می‌توانند تقاضای لیتیوم را تا سال ۲۰۳۰ به میزان ۷۲٪ کاهش دهند.

حمایت‌های سیاستی و روندهای جهانی که آینده خودروهای الکتریکی را شکل می‌دهند

مشوق‌ها و مقررات دولتی که پذیرش خودروهای الکتریکی را تسریع می‌کنند

فشار جهانی برای وسایل نقلیه برقی واقعاً در سال 2024 شتاب گرفت، به لطف معافیت‌های مالیاتی بزرگی که آمریکا با بیش از دو میلیارد دلار حمایت فدرال اجرا کرد، همراه با برنامه‌های مشابه در ۱۸ کشور اروپایی. مطالعه‌ای که توسط مجله Frontiers in Energy Research منتشر شده به وضوح نشان می‌دهد که وقتی مردم از حمایت مالی آگاه هستند و تعداد زیادی ایستگاه شارژ در شهرها وجود دارد، احتمال تمایل آن‌ها به تغییر به سمت خودروهای الکتریکی (EV) بسیار بیشتر می‌شود. به عنوان مثال چین را در نظر بگیرید که اعلام کرده تا سال 2035 موتورهای احتراق داخلی را به طور کامل از رده خارج خواهد کرد، یا برنامه هوشمندانه پاداش تولید مبتنی بر تولید واقعی در هند را ببینید که تولیدکنندگان را بر اساس حجم تولید فیزیکی پاداش می‌دهد. این اقدامات دولتی دیگر صرفاً نظری نیستند، بلکه در حال تغییر واقعیت گاراژها و نمایشگاه‌های خودرو در سراسر جهان هستند، زیرا مصرف‌کنندگان به دلایل اقتصادی و محیط‌زیستی واکنش نشان می‌دهند.

استراتژی‌های ایالات متحده و اتحادیه اروپا برای زیرساخت‌های شارژ و رشد بازار

آمریکا ۷٫۵ میلیارد دلار از قانون زیرساخت‌های دو حزبی را به طور خاص برای نصب حدود نیم میلیون نقطه شارژ عمومی تا پایان این دهه اختصاص داده است. در همین حال، در سراسر اروپا مقررات الزام می‌کنند که ایستگاه‌های شارژ سریع حداکثر هر شصت کیلومتر در طول جاده‌های اصلی قرار گیرند. هدف این برنامه‌های بزرگ سرمایه‌گذاری در واقع رفع چیزی است که بیشتر مردم هنگام فکر کردن به وسایل نقلیه الکتریکی نگرانش هستند — اینکه این خودروها قبل از نیاز به شارژ مجدد، واقعاً چه مسافتی می‌توانند طی کنند؟ این ترس که اغلب به آن اضطراب برد (رنج‌آنزی) می‌گویند، پذیرش گسترده‌تر وسایل نقلیه الکتریکی (EV) را متوقف کرده است. و به نظر می‌رسد تاکنون مؤثر بوده است. از سال ۲۰۲۲ شاهد افزایشی بیش از چهل درصدی در محل‌های قرارگیری این شارژرهای عمومی در سراسر جوامع بوده‌ایم.

چشم‌انداز آینده: گسترش پیش‌بینی‌شده بازار وسایل نقلیه الکتریکی و پایداری شهری

آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی می‌کند که تا سال 2030، وسایل نقلیه الکتریکی (EV) حدود ۳۵ درصد از فروش جهانی خودروها را تشکیل دهند، با شهرهایی مانند اسلو (با نفوذ ۸۲ درصدی EV) که بهبود کیفیت هوای شهری در حد ۲۳ تا ۳۵ درصد را عملی کرده‌اند. پیشرفت باتری‌های حالت جامد و گسترش شبکه‌های V2G، ماشین‌های الکتریکی را به دارایی‌هایی برای تثبیت شبکه تبدیل کرده و تا سال ۲۰۴۰ فرصت‌های ذخیره‌سازی انرژی به ارزش ۱۳۰ میلیارد دلار ایجاد خواهد شد.

بخش سوالات متداول

مزایای اصلی وسایل نقلیه الکتریکی در مقایسه با خودروهای سنتی چیست؟

وسایل نقلیه الکتریکی مزایای قابل توجهی از جمله کاهش آلودگی هوا از طریق عدم انتشار آلاینده از لوله فک، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در طول چرخه عمر در مقایسه با موتورهای احتراق داخلی و بازدهی انرژی بالاتر به دلیل عملکرد بهتر موتورهای الکتریکی نسبت به موتورهای بنزینی سنتی ارائه می‌دهند.

پذیرش وسایل نقلیه الکتریکی چگونه بر کیفیت هوای شهری تأثیر می‌گذارد؟

استفاده از وسایل نقلیه برقی منجر به بهبود قابل توجه کیفیت هوای شهری می‌شود، زیرا انتشار ذرات معلق و اکسیدهای نیتروژن را کاهش می‌دهد که این دو از عوامل اصلی آلودگی هوا ناشی از وسایل نقلیه سنتی هستند.

چه پیشرفت‌هایی در فناوری باتری خودروهای برقی در حال انجام است؟

پیشرفت‌های اخیر در فناوری باتری خودروهای برقی شامل توسعه باتری‌های حالت جامد و سلول‌های ۴۶۸۰ تسلا می‌شود که چگالی انرژی بالاتری دارند، هزینه تولید را کاهش می‌دهند و محدوده حرکت و کارایی شارژ خودرو را بهبود می‌بخشند.

آیا دولت‌ها مشوق‌هایی برای خرید وسایل نقلیه برقی ارائه می‌دهند؟

بله، بسیاری از دولت‌ها در سراسر جهان مشوق‌هایی مانند معافی‌های مالیاتی، بازپرداخت‌ها و گرنت‌ها ارائه می‌دهند تا استفاده از وسایل نقلیه برقی را تشویق کرده و توسعه زیرساخت‌ها را حمایت کنند.