لماذا اختفت السيارات الكهربائية الشمسية من الطرق؟

إن العقبات التي تعترض إنتاج الكهرباء في الموقع وتكلفة التركيب تجعل من الصعب للغاية نشر السيارات الكهربائية التي تعمل بالطاقة الشمسية في الوقت الحاضر.

سيارة كهربائية تعمل بالطاقة الشمسية تشارك في التحدي العالمي للطاقة الشمسية. الصورة: Composite World

السيارات الكهربائية التي تعمل بالطاقة الشمسية موجودة بالفعل، وأفضل مكان لمشاهدتها هو تحدي الطاقة الشمسية العالمي، وهو سباق يُقام كل عامين في أستراليا. يقطع المتسابقون مسافة 3000 كيلومتر تقريبًا (1800 ميل) من داروين على الساحل الشمالي لأستراليا إلى أديلايد على الساحل الجنوبي، معتمدين على الطاقة الشمسية فقط. تبدو العديد من السيارات المشاركة في السباق أشبه بسيارات من مدن الملاهي أو أفلام الخيال العلمي منها سيارات عادية. قد يُفسر هذا سبب عدم توفر السيارات الكهربائية التي تعمل بالطاقة الشمسية كخيار يومي، على الأقل حتى الآن، وفقًا لمجلة Popular Science .

على الرغم من أن ضوء الشمس يصل إلى الأرض بكثرة خلال النهار، إلا أنه يتشتت عند مروره عبر الغلاف الجوي، لذا يصل إلى الأرض بكميات قليلة نسبيًا. في المتوسط، بعد إزالة آثار الفصول المختلفة، تبلغ كمية الطاقة من ضوء الشمس حوالي 342 واط/م2، وهو ما يكفي لتشغيل ثلاجة عادية. تتوفر السيارات بأحجام مختلفة، لكن يبلغ طول السيارة الأمريكية كاملة الحجم حوالي 5.5 متر وعرضها 1.8 متر، لذا تبلغ مساحتها حوالي 9-10 أمتار مربعة، ويمكنها تجميع حوالي 3420 واط من الطاقة، وهو ما يكفي لتشغيل ثلاجة وغسالة أطباق وميكروويف.

تستخدم مزارع الطاقة الشمسية التي تُغذي المدن والبلدات ملايين الألواح الشمسية الموزعة على آلاف الأفدنة. وتستخدم بعض المنشآت في المناطق الصحراوية صفوفًا من المرايا لتركيز طاقة الشمس. لكن مساحة السيارة العادية لا تكفي لجمع كمية كافية من الطاقة الشمسية.

هناك مشكلة أخرى تتمثل في ضعف كفاءة الألواح الشمسية الحالية في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. عادةً، لا تتجاوز كفاءتها 20%، أي أنها تحوّل حوالي خُمس الطاقة الشمسية الواردة إلى تيار كهربائي. هذا يعني أن الطاقة الشمسية البالغة 3420 واط التي تستقبلها سيارة نموذجية مغطاة بالألواح الشمسية ستوفر حوالي 684 واط فقط من الكهرباء. في المقابل، تحتاج السيارة الكهربائية إلى 20,000 واط للسير بسرعة 100 كم/ساعة.

عادةً ما تكون مركبات تحدي الطاقة الشمسية العالمي كبيرة الحجم ومُصممة لزيادة مساحة سطحها إلى أقصى حد. هذا يسمح لها بجمع أكبر قدر ممكن من ضوء الشمس. هذا جيد لسيارة نموذجية، لكن معظم النماذج الأولية لا تحتوي على نوافذ أو مساحة أخرى سوى مقعد السائق.

هناك مشكلة أخرى، وهي أن الجغرافيا وساعات النهار والأحوال الجوية تؤثر جميعها على كمية الطاقة الشمسية المُنتجة. الأرض مائلة على محورها، لذا لا تتلقى جميع المناطق الكمية نفسها من ضوء الشمس في أي وقت. عندما يميل نصف الكرة الشمالي نحو الشمس، يتعرض النصف العلوي من الكوكب لمزيد من ضوء الشمس، بينما يكون النصف الجنوبي أكثر برودةً وظلمةً. أما عندما يميل النصف الجنوبي نحو الشمس، فتتلقى مناطقه ضوء شمس أكثر من النصف العلوي.

تحصل المناطق الاستوائية على وفرة من ضوء الشمس على مدار العام، لذا فإن المناطق المجاورة، مثل جنوب كاليفورنيا أو الصحراء الكبرى، تتمتع بطاقة شمسية أكبر من المناطق القريبة من قطبي الأرض، مثل ألاسكا. كما تواجه المركبات الكهربائية التي تعمل بالطاقة الشمسية صعوبة في جمع ما يكفي من ضوء الشمس في الأيام الغائمة أو الممطرة. حتى مزارع الطاقة الشمسية الكبيرة تضطر إلى التخطيط لفترات لا تشرق فيها الشمس. يحتاج السائقون إلى القيادة ليلاً. ولضمان تشغيل المركبة الكهربائية التي تعمل بالطاقة الشمسية بعد حلول الظلام، عليها استخدام الطاقة الزائدة التي تجمعها خلال النهار وتخزينها في البطاريات. تُضيف الألواح الشمسية والبطاريات إلى وزن المركبة، وتتطلب المركبات الأثقل مزيدًا من الكهرباء لتشغيلها.

يعمل الباحثون على تصميم مركبات كهربائية تعمل بالطاقة الشمسية لتكون أكثر ملاءمة للاستخدام اليومي. وسيحتاجون إلى ابتكار خلايا شمسية تُحوّل ضوء الشمس إلى طاقة بكفاءة أعلى، وتكون مناسبة للسيارات. ومن المهم أيضًا جعل هذه الأنظمة في متناول مشتري السيارات العاديين.

في الوقت الحالي، أقرب ما يمكن أن نسميه سيارة كهربائية تعمل بالطاقة الشمسية هو سيارة كهربائية تُشحن في المنزل أو في محطة شحن. وحسب طريقة توليد الكهرباء، قد يأتي جزء من الطاقة التي تُشغّل هذه السيارات من الألواح الشمسية، أو توربينات الرياح، أو الطاقة الكهرومائية، أو أي مصدر متجدد آخر.

آن كانج (وفقًا لـ Popsci )

رابط المصدر: https://vnexpress.net/tai-sao-xe-dien-mat-troi-khong-xuat-hien-tren-duong-4730284.html