تزويد النقل الثقيل بالطاقة النظيفة

لمحة من اختبار شاحن تشارين 2025 حيث تم إنجاز اختبار نظام الشحن بالميغاواط بين اللاعبين في الصناعة، بما في ذلك مان للشاحنات والحافلات وأدفانتيكس. الصورة: سي.كريشنا/أدفانتيكس

يمكن أن يكون لكهربة المركبات الثقيلة والسفن تأثير كبير على الانبعاثات العالمية، لكن قيود أنظمة الشحن أعاقت نموها. يعد معيار دولي جديد للشحن بالتيار المستمر بالميغاواط بإحداث ثورة في صناعة النقل العالمية، من خلال تمكين الشحن الآمن والسريع مع توافق واسع النطاق.

تشير الأدلة إلى أن الاحتباس الحراري يتسارع، وأن الجهود العالمية تفشل في تحقيق أهداف المناخ. مع توقع تضاعف الطلب على الشحن العالمي بحلول عام 2050 تقريبًا، وتوقع تضاعف الطلب على النقل بالشاحنات في نفس الفترة الزمنية، فإن كهربة المركبات الأثقل مثل الشاحنات والقوارب يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا. ومع ذلك، لا تزال قيود البنية التحتية للشحن تشكل عائقًا، حيث غالبًا ما تكون بطيئة جدًا بالنسبة للعديد من المركبات الصناعية وذات نطاق محدود.

أنظمة الشحن بالميغاواط (MCS) هي تقنية ناشئة تتغلب على العديد من هذه العوائق من خلال تمكين أنظمة شحن سريعة وعالية الطاقة، ولكن حتى الآن، هذه الأنظمة مصممة خصيصًا، مع توافق محدود بين مختلف اللاعبين في الصناعة.

من المتوقع أن يتغلب نشر معيار دولي جديد على هذه التحديات، مما يتيح إنشاء أنظمة شحن فائقة السرعة (MCS) متوافقة على نطاق واسع. من خلال توفير لغة وبروتوكول مشتركين يمكن للجميع استخدامه، ستتمكن المركبات والسفن من الشحن بسرعة في أي مكان، مما يسرع بشكل كبير التحول إلى النقل الصناعي الكهربائي.

يشرح الدكتور فريدريك زوم، عضو مجلس الإدارة التنفيذي للبحث والتطوير في شركة مان للشاحنات والحافلات، أهمية تقنية الشحن فائق السرعة (MCS): "سيكون الشحن فائق القدرة (ميغاواط) بمثابة تغيير جذري في نقل البضائع لمسافات طويلة وخدمات الحافلات المنتظمة. يمكن تقليل أوقات الشحن إلى حد كبير بحيث يمكن تشغيل المركبات على الطرق الطويلة دون قيود، مقارنة بالوضع الحالي."

توفر المواصفة الفنية IEC TS 63379 تكوينات الواجهة القياسية لموصلات شحن المركبات وملحقاتها اللازمة للشحن التوصيلي عند مستويات الميغاواط. وتغطي كل شيء بدءًا من الأجهزة وحتى مفاهيم الدبابيس والتلامسات، ومتطلبات السلامة، والإدارة الحرارية ومراقبة درجة الحرارة، ومستويات الطاقة، والشحن ثنائي الاتجاه، والمتانة للعمل في الظروف القاسية.

سيتم استكمالها بالمواصفة IEC 61851-23-3، التي هي قيد التطوير حاليًا، والتي ستحدد معدات الإمداد لتوفير نقل الطاقة بين شبكة الإمداد والمركبات الكهربائية. ستعمل هذه المواصفات بالتنسيق مع بقية سلسلة IEC 61851 المخصصة لأنظمة الشحن التوصيلي للمركبات الكهربائية، ولكنها ستكون محددة لنظام الشحن فائق السرعة (MCS).

نيكلاس دالبرغ هو مدير مشروع في شركة ميتستيك السويدية المتخصصة في التكنولوجيا الكهربائية والأتمتة في القطاع البحري. ويقول إن المعيار سيكون له تأثير كبير في السويد، وهي الدولة الرائدة في العبارات الكهربائية والتي تدفع هيئة النقل السويدية نحو تحقيق صافي انبعاثات صفري بحلول عام 2045.

وقال: 'نرى سوقًا كبيرًا للعبارات التي تتحول إلى الكهرباء في كل من السويد والدول المجاورة مثل فنلندا والدنمارك، وهناك ضغط من سلطات النقل السويدية لتحقيق أهدافها بأن تكون جميع العبارات كهربائية بالكامل'.

وقال: 'الشحن عالي الطاقة موجود بالفعل، ولكن الأنظمة مصممة خصيصًا، مما يعني أن السفينة لا يمكنها الشحن إلا في الموانئ التي تمتلك النظام نفسه. لذلك، لتحقيق هدف كهربة الأرخبيل السويدي بأكمله، حيث توجد العديد من شركات العبارات المختلفة والعديد من الموانئ المختلفة، سيكون المعيار مهمًا جدًا'.

بدون المعيار، سيتعين على جميع الشركات المختلفة الاتفاق على كيفية إعداد الأنظمة، وهو ما قد يكون طويلاً ومعقدًا وسيكون هناك دائمًا حل وسط. مع المعيار، سيكون الجميع تلقائيًا على نفس الصفحة، مما يوفر الكثير من الوقت والتعقيد.

أمين سعيدي هو مهندس برمجيات رئيسي في شركة ADVANTICS، وهي شركة فرنسية متخصصة في محولات الطاقة لتطبيقات MCS وتقنيات الاتصال بين المركبات والشواحن. وهي واحدة من القلائل في الصناعة التي تصمم وتصنع منتجاتها بالكامل في أوروبا.

وقال إن المعيار ضروري لكهربة المركبات الثقيلة لتنطلق على نطاق واسع.

"نظام الشحن ميجاوات (MCS) يتطلب إعادة تفكير جذرية في إلكترونيات الطاقة الأساسية. التقنية الكامنة وراء نظام الشحن المشترك الحالي (CCS) ببساطة لم تُصمم لمستويات الجهد العالي التي يتطلبها النقل الثقيل، حيث تقتصر على 1000 فولت. لقد طورنا وحدات طاقة بقدرة 1500 فولت يمكن تكديسها لتوفير طاقة تصل إلى 6 ميجاوات، تحديدًا لمواجهة هذا التحدي، مما يتيح شحنًا أكثر قوة وسرعة لتطبيقات نظام الشحن ميجاوات القاسية."

"لكن لا يمكن لأي من هذه التقنيات أن تنتشر على نطاق واسع دون قابلية التشغيل البيني بين المركبة والشاحن والتواصل بينهما. هذا هو ما يوفره هذا المعيار، لغة وبروتوكولًا مشتركين، بحيث يمكن في النهاية للمركبات والسفن الثقيلة الشحن في أي مكان، مما يشجع على التحول إلى الكهرباء بمعدل أسرع بكثير."

التعاون هو المفتاح

قال بيرند هورماير، رئيس اللجنة الفنية للجنة الكهروتقنية الدولية التي طورت المواصفة الفنية IEC TS 63379، إن جمعية CharIN e.V. العالمية المكرسة لتعزيز المعايير في مجال أنظمة شحن المركبات الكهربائية كانت المحرك الرئيسي لهذه المواصفة، حيث رأت الحاجة إلى حل متفق عليه دوليًا لشحن المركبات الكهربائية الثقيلة بسرعة.

وقال: "هذا التعاون بين كونسورتيوم واللجنة الكهروتقنية الدولية هو مثال رائد على قوة التعاون الذي تمثله المعايير الدولية، والتأثير الذي يمكن أن تحدثه على العالم."

قال مايكل كيلر، كبير مسؤولي التكنولوجيا في جمعية CharIN e.V.، إن التقييس هو عامل تمكين رئيسي للتنقل الكهربائي القابل للتوسع والمتوافق. وأضاف: "يمثل هذا المعيار الجديد لنظام الشحن فائق السرعة (MCS) خطوة مهمة نحو التنسيق العالمي بين أصحاب المصلحة في الصناعة، مما يسرع التبني ويضمن تجربة شحن سلسة عبر الأسواق. في CharIN، نرى هذا الجهد التعاوني ضروريًا لدفع الابتكار، وتقليل التجزئة، ودعم دمج التنقل الكهربائي في نظام الطاقة، مما يدعم التحول العالمي نحو التنقل المستدام."