طاقة

الطريق لا يزال طويلاً أمامها

واقع السيارات الكهربائية في العالم

لا تُعدُّ السيارة الكهربائية من الاكتشافات الحديثة في قطاع النقل والمواصلات فقد كانت السيارة التي تعمل بالمحرِّك الكهربائي والبطارية موجودة في بداية القرن العشرين. ولكن استخدام محرك الاحتراق الداخلي الذي يعمل بالجازولين طغى على الأسواق بسبب تعزيزه قوة السيارة وسرعتها وسهولة تزويدها بالوقود. غير أن مواصفات السيارة الكهربائية في عام 1910  ليست هي نفسها التي يتم التخطيط لها اليوم.ففي البدايات، تم تطوير السيارة الهجينة التي لا تحتاج لإعادة شحن وتعتمد على محرك جازولين تقليدي ومحرك كهربائي يعمل ببطارية الليثيوم أيون يتم شحنها بعد تشغيل محرك الجازولين. وعلى الرغم  من أن الزيادة الملحوظة في بيع السيارات الكهربائية في بعض الدول فإن الوقود السائل لا يزال وسيبقى لفترة طويلة نسبياً، يشكِّل أهمية حيوية لقطاع النقل بكافة شرائحه على مستوى العالم.

في نهاية العام 2016، وصل إجمالي عدد السيارات الصغيرة بكافة أنواعها في مختلف أنحاء العالم إلى حوالي 1.4مليار سيارة. ويتوقع أن يتضاعف العدد بحلول العام 2040 إلى أكثر من ملياري سيارة، نظراً للزيادة في عدد سكان العالم بحوالي 75 مليون نسمة سنوياً، وللنمو في المستويات المعيشية وخاصة في الاقتصادات الناشئة في آسيا. وفي العام 2016، تم بيع 88.1 مليون سيارة بنسبة نمو %4.8 مقارنة مع 2015. وتستحوذ الصين على نسبة %30 من مبيعات السيارات، تليها الولايات المتحدة (%19)
وأوروبا (%18). وبحسب توقعات الوكالة الدولية للطاقة وتقرير مستقبل الطاقة السنوي لشركة “اكسون موبيل” للعام 2017، فإن السيارات التقليدية التي تعمل بالجازولين ستبقى الأكثر شعبية، وستزداد كفاءتها في استهلاك الوقود بحلول العام 2040. وفي مقابل ذلك يتوقع أن تصبح السيارة الكهربائية والهجينة أكثر شيوعاً، وأن سيارة واحدة من بين أربع سيارات تقليدية ستكون كهربائية/هجينة بحلول 2040. كما ستشهد السيارات الهيدروجينية التي تعمل بخلايا الوقود بعض النمو، غير أن التكلفة العالية وعدم توفر البنى التحتية الداعمة واللازمة ستكون من المعوقات الرئيسة لانتشارها.

الطلب على السيارات الكهربائية
مع التطور الكبير في تقنية تخزين الطاقة الكهربائية في بطاريات الليثيوم واستخدامها بنجاح في الهواتف الذكية وفي تخزين الطاقة المنتجة من أشعة الشمس والرياح، تم تطبيق هذه التقنية بنجاح في السيارات الكهربائية في أوائل عام 2010. وبدأت بعض الشركات غير المشهورة بتصنيع السيارات مثل تسلا الأمريكية وبي واي دي الصينية بالإنتاج التجاري للسيارات الكهربائية التي لاقت قبولاً واستحساناً لدى فئة من السكَّان في شمال أمريكا وأوروبا والصين واليابان. وخلال فترة قصيرة، استطاعت هذه الشركات أن تغيِّر المفاهيم الخاطئة عن السيارات الكهربائية بأنها تستغرق وقتاً طويلاً لشحن البطارية، وأنها مكلفة للغاية، وأنها تقطع مسافات قصيرة، وبطيئة، وليست ذات فائدة بيئية. وخلال السنتين الماضيتين، ارتفعت مبيعات السيارات الكهربائية بصورة ملحوظة في عدد من الدول نظراً للتشريعات البيئية الجديدة والقيود الصارمة على انبعاثات أكاسيد الكربون من عوادم السيارات التقليدية التي تعمل بالجازولين أو الديزل. ومن العوامل الأخرى التي أسهمت في سرعة انتشار السيارات الكهربائية تشجيع اقتناء هذه السيارات في بعض البلدان وخاصة الصين، إضافة إلى الإعفاءات الضريبية والقروض الميسَّرة.
غير أن حجم سوق السيارات الكهربائية في العالم لا يزال صغيراً جداً ويتركَّز في عدد محدود من الدول. ففي نهاية 2016، وصل إجمالي عدد السيارات الكهربائية في العالم إلى مليوني سيارة أو ما يعادل %0.15 من إجمالي عدد السيارات في العالم. وينتشر نصف السيارات الكهربائية في الصين والباقي يتوزَّع في الولايات المتحدة واليابان وهولندا والنرويج وغيرها من الدول الأوروبية.
وبالنسبة للمبيعات، فقد تم بيع 774 ألف سيارة كهربائية وهجينة في عام2016 أو ما يعادل أقل من واحد بالمئة (%0.86) من إجمالي مبيعات السيارات التقليدية. وتجدر الإشارة إلى أن حجم المبيعات في عام2011 لم يتجاوز 51 ألف سيارة. وبلغت نسبة النمو في 2016 حوالي %42 مقارنة بالمبيعات في عام 2015.واستحوذت الصين وأوروبا والولايات المتحدة واليابان وكندا على %95 من إجمالي المبيعات العالمية. فبلغت حصة الصين من حجم المبيعات 317 ألف سيارة أو %41 تلتها أوروبا بـ 209 آلاف سيارة ثم الولايات المتحدة بـ 160 ألف سيارة. وشهد السوق الصيني نمواً كبيراً في عدد السيارات الكهربائية المبي  عة ليرتفع بنسبة %50 عن مبيعات 2015.

بطارية الليثيوم وتخزين الطاقة
تمثِّل البطارية العنصر الأساس في تشغيل السيارة الكهربائية وتنافسها مع السيارات الأخرى. وتعمل البطارية على تحويل الطاقة الكيميائية المختزنة داخلها إلى طاقة كهربائية لتشغيل محرك السيارة، وذلك بانتقال الأيونات من الأنود إلى الكاثود في محيط الإلكترولايت. وعلى الرغم من سهولة التفاعل الكهروكيميائي داخل البطارية، إلا أنه يتوجب وجود تناغم بين الطاقة والوزن والتكلفة للحصول على كفاءة عالية في الأداء. وفي العقود الثلاثة الماضية، سيطرت بعض الشركات اليابانية والكورية مثل “باناسونيك” و”إل جي” على تصنيع بطاريات الليثيوم، نظراً لارتباطها الشديد بالصناعات الإلكترونية بعد اكتشافها من قبل شركة “سوني” في عام 1991. وتستحوذ بطارية الليثيوم على %33 من إجمالي سوق البطاريات في العالم بقيمة 49 مليار دولار، ويتوقع أن ترتفع الحصة إلى %70 لتصل قيمتها إلى 112 مليار دولار بحلول عام 2025 مع ازدياد عدد السيارات الكهربائية.
ويوجد الليثيوم وهو معدن خفيف متفاعل وقابل للاشتعال، في الرواسب الملحية بأمريكا الجنوبية (الأرجنتين وتشيلي وبوليفيا) وأستراليا والصين. ويُعد الليثيوم العنصر الرئيس الفعَّال في إنتاج البطاريات ذات الكثافة العالية لتخزين الطاقة، التي تستخدم على نطاق واسع في الهواتف الذكية القابلة لإعادة الشحن وفي بطاريات بحجم أكبر بكثير في السيارات الكهربائية. وعلى سبيل المثال، يستخدم هاتف “أيفون أبل” بطارية الليثيوم مع %100 كوبلت بينما تستخدم بطارية سيارة “تسلا اس” الليثيوم والنيكل والكوبلت مع الألومينا (LiNiCoAl) في الكاثود والجرافيت في الأنود مع ملح الليثيوم المعلق في محلول عضوي. ويصل وزن بطارية السيارة إلى أكثر من 140 كلج لاحتوائها على 11 كلج من معدن الليثيوم وحوالي 40 كلج نحاس و11 كلج كوبلت و11 كلج نيكل والمنغنيز، بالإضافة إلى 54 كلج من الجرافيت، وذلك حسب وزن السيارة والسرعة والمسافة التي تقطعها. وبصورة عامة، تتطلب بطارية السيارة الكهربائية حوالي 2-3 كلج من كربونات الليثيوم لكل كيلو وات ساعة من الطاقة المختزنة. ولذلك تحتاج بطارية 30 كيلو وات ساعة حوالي 60 كلج من كربونات الليثيوم أو 11 كلج من معدن الليثيوم.
ومع انطلاق صناعة السيارات الكهربائية، بدأت الصين في تصنيع بطاريات الليثيوم لتلبية الطلب المحلي المتزايد. ويتوقَّع أن يصل إجمالي الطاقة المنتجة للشركات الصينية من البطاريات حوالي  120 جيجا وات ساعة في عام 2020. ويزود كل جيجا وات ساعة الطاقة لحوالي 40 ألف بطارية في السيارات كهربائية لقطع مسافة 100 كلم لكل منها. وتدنت تكلفة تصنيع بطارية الليثيوم من 3000 دولار لكل كيلو وات ساعة في منتصف التسعينيات، إلى حوالي 240 دولاراً لكل كيلو وات ساعة في عام2016 مما يمكنّها من منافسة السيارة التقليدية عند سعر3 دولارات لجالون الجازولين. وبصورة عامة فإن بطارية الليثيوم تشكِّل حوالي ثلث تكلفة السيارة الكهربائية.

السيارات الكهربائية الأكثر مبيعاً
نظراً لزيادة الطلب على السيارات الكهربائية، تعمل شركات التصنيع على تسريع الإنتاج وتقليل التكلفة وطرح نماذج جديدة تتوافق مع رغبات المشترين. ومن أبرز الشركات المستثمرة في تطوير وتصنيع السيارات الكهربائية بحسب المبيعات تأتي شركة “بي واي دي” الصينية (BYD) في المقدمة ثم “تسلا” و”بي إم دبليو” و”نيسان” و”بييك”و”فولكس واجن” و”زوتي” الصينية و”شيفروليه” و”ميتسوبيشي” و”رينو”. وتخطط شركة “تسلا”لزيادة إنتاجها من 80 ألف سيارة كهربائية في العام 2016 إلى 500 ألف سيارة من نوع “إس 3″بحلول العام 2018، والتي يتوقَّع أن يبلغ سعرها الأساسي 35 ألف دولار أمريكي. وتقوم الشركة التي يترأسها إيلون ماسك الذي يملك أيضاً شركة “سبيس-إكس” لرحلات الفضــاء الخارجي وخاصة إلى كوكب المريخ، ببناء مصنع عملاق لتصنيع بطاريات الليثيوم بطاقة 35 غيغاواط ساعة، بالإضافة إلى المحركات الكهربائية وقطعها بتكلفة 5 مليارات دولار في مدينة رينو بولاية نيفادا الأمريكية.
وفي العام الماضي ضمَّت قائمة السيارات الكهربائية الأكثر مبيعاً في العالم ثلاث سيارات من شركة “بي واي دي” وسيارتين من شركة “تسلا” وسيارة واحدة لكل من شركة “نيسان” اليابانية وشركة “جنرال موتورز” (شيفروليه) وشركة “ميتسوبيشي” وشركة “بي إم دبليو” بالإضافة إلى شركة “رينو” الفرنسية. وحققت سيارة “تسلا” الجديدة من طراز “إس” المركز الأول في المبيعات بحوالي 51 ألف سيارة، تلتها مبيعات سيارة نيسان طراز “ليف” بحوالي 50 ألف سيارة. وجاءت في المرتبة الثالثة سيارة “بي واي دي” طراز “تانج” بحوالي 41 ألف سيارة. أما من ناحية الأسعار فكانت سيارة “زوي” من شركة “رينو” الأرخص ثمناً عند 28 ألف دولار أمريكي، وبالإمكان خفض هذا السعر بحوالي 6 آلاف دولار عند استئجار بطارية ليثيوم أيون بدلاً من شرائها مع السيارة الجديدة. وحلَّت ثانياً في الأسعار سيارة “ليف” من “نيسان” ثم سيارة “إي 6″من شركة “بي واي دي”.

توقعات مستقبلية
تشير التوقعات إلى أن مبيعات السيارات الكهربائية سوف تزداد خلال السنوات القليلة المقبلة لتصل إلى نسبة مرتفعة من إجمالي مبيعات السيارات الجديدة بحلول عام 2025. ويعود هذا الارتفاع إلى انخفاض التكاليف وخاصة تلك المتعلَّقة بتكلفة البطارية وانتشار البنية التحتية لمحطات إعادة شحن البطاريات وتخطي المسافة التي تقطعها السيارة 400 كلم والمواصفات العالية والتصاميم المتميزة. وتتوقَّع الصين التي تعاني مدنها وخاصة العاصمة بكين من أزمة ضباب دخانية جراء انبعاثات أكاسيد الكربون، أن يكون هناك لديها خمسة ملايين سيارة كهربائية تعمل ببطاريات الليثيوم بحلول عام 2020.
وتتوقَّع مؤسسة “بلومبيرغ” لدراسات تمويل الطاقة الجديدة أن تصل مبيعات السيارات الكهربائية في عام2030 إلى 21 مليون سيارة منها 7.5 مليون سيارة في الصين. وتخطط كل من النرويج والهند أن تكون مبيعات السيارات الجديدة %100 كهربائية بحلول عام2030. ولتحقيق هذا الهدف يتوجب بناء مزيد من نقاط الشحن وخفض تكلفة السيارات الكهربائية وذلك بتصنيع السيارات محلياً، أو عن طريق تقديم الحوافز لشرائها. وبحلول عام2040، تتوقع بلومبيرغ أن تصل حصة السيارات الكهربائية إلى %35 من إجمالي المبيعات حول العالم أو ما يعادل 41 مليون سيارة مما يوفر 13 مليون برميل باليوم من النفط، ويستهلك 1900 تيرا وات ساعة من الكهرباء.
وأجرى موقع “التقنية النظيفة”(كلينتيكنيكا) ستة استبيانات على شبكة الإنترنت في الربع الأخير من العام الماضي لمعرفة آراء وملاحظات مالكي السيارات الكهربائية بخصوص عديد من المواضيع المتعلقة بالمسافة التي تقطعها السيارة والأداء وخيارات الشحن والسعر والبنية التحتية لإعادة الشحن. وتم جمع ردود أكثر من 2300 مستخدم للسيارات الكهربائية والهجينة في 49 ولاية أمريكية و9 مقاطعات كندية و 26 دولة أوروبية. ورغم تباين الردود على الاستبيانات، فإن العدد الأكبر من المستطلعين (33-45 %) برروا اقتناءهم للسيارة الكهربائية  بأسباب بيئية في المقام الأول، وأجاب آخرون أن اختيارهم يعود إلى تحقيق وفر مالي، أو لحبهم للتقنية الجديدة، أو تفضيل مزايا القيادة الكهربائية مثل العزم والدوران الفوري، أو القيادة الهادئة والمريحة والاتصال الدائم بالإنترنت وتحديث التطبيقات البرمجية. وطالبت الغالبية العظمى من المستطلعين أن تزيد المسافة التي يقطعها النموذج الجديد للسيارة الكهربائية عن 320 كلم، وسرعة إعادة شحن البطارية، وأن تتحسن البنية التحتية للشحن لتكون مريحة وفي متناول السائقين، وأشارت معظم الردود إلى أن إعادة الشحن  تتم حالياً في المنازل.

تحديات مواصفات الوقود في السيارات التقليدية
ولأن السيارة الكهربائية لن تُخرِج السيارة العاملة بالوقود التقليدي من الطرقات خلال المستقبل المنظور، فستشهد الأسواق العالمية ظاهرة تشديد التشريعات المتعلِّقة بإنتاج الوقود النظيف في عديد من الدول، والارتقاء المستمر بكفاءة الوقود. وعلى الرغم من أن قطاع النقل بكافة أنواعه يستهلك حوالي 55 مليون برميل في اليوم من المشتقات النفطية، فإن مصافي البترول تواجه ظروفاً شديدة التقلب، وعليها تقديم الحلول لعدد من التحديات البيئية في العقدين المقبلين. ويتوقع أن يستمر نمو الطلب السنوي العالمي على وقود النقل بحوالي %1.2 أو نصف مليون برميل باليوم خلال العقدين المقبلين. وأدت التشريعات البيئية والقيود المفروضة لخفض الانبعاثات العالمية لثاني أكسيد الكربون إلى تسريع الابتكارات في تحسين أداء محركات السيارات مثل تطوير الحقن المباشر للجازولين والاحتراق عند درجة حرارة منخفضة. ويساعد الحقن المباشر للجازولين في تحسين كفاءة المحرك وعزم الدوران وخفض متطلبات الأوكتان المرتفع، كما يزيد معدل الاحتراق مما يعزّز توفير الاستهلاك بنسبة 8 – %15، ويسمح بالتحكم بالانبعاثات بواسطة الحفازات التقليدية في عادم السيارة. ويبدو أن احتراق الجازولين عند درجة حرارة منخفضة بالضغط المباشر والاشتعال سيكون من الطرق الاستراتيجية الفعالة طويلة المدى لتحسين كفاءة الوقود.
وعلى سبيل المثال، أصبحت مواصفات الجازولين في أوروبا “يورو 6 للعام 2015” ومواصفات الجازولين في الصين “الصين 5 للعام 2013″، أكثر صرامة لأنها تتلاقى في مجموعة مشتركة من المواصفات. وبناءً على التحسينات في مكونات وقود الجازولين والتعديلات في محرك السيارة يتوقع أن يرتفع متوسط اقتصاد الوقود إلى نحو 20 كلم لكل لتر. أي إن معدل استهلاك الوقود سوف ينخفض بمقدار النصف، إلى حوالي 5 لترات / 100 كلم أي حوالي 6 براميل وقود لكل سيارة سنوياً.  وقد أعلنت مبادرة شركات النفط والغاز بشأن المناخ عن رصدها مبلغ 1 مليار دولار لإنشاء صندوق للاستثمار على مدى السنوات العشر المقبلة بمشاركة الشركات الأعضاء العشر في المبادرة، وأبرزهم أرامكو السعودية، التي تعهدت باستثمار مبلغ 100 مليون دولار، بهدف تطوير تقنيات مبتكرة وتسريع وتيرة استثمارها تجارياً بما يسهم في خفض انبعاثات أكاسيد الكربون. وتعمل أرامكو السعودية على تعزيز الكفاءة والأداء البيئي لمختلف أنواع الوقود المشتقة من النفط لضمان إمدادات مستدامة من البترول، وفي الوقت نفسه حماية البيئة. كما طورت الشركة تقنية فريدة تقوم على احتجاز وتخزين غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج عن حرق الجازولين في السيارة.

أضف تعليق

التعليقات