خودروهای برقی، کاربرد و انواع آنها

خودروهای برقی این روزها بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند و استفاده از آنها با سرعت بالایی رو به گسترش است. این نوع خودروها در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و بهبود کیفیت هوا نقش موثرتری ایفا می‌کنند. در یک خودروی برقی خبری از موتور درون‌سوز و به تبع آن اگزوز نیست، به‌همین خاطر هنگام حرکت دودی تولید نمی‌شود. با توجه به این موضوع، انواع ماشین الکتریکی می‌توانند در کاهش آلودگی هوای شهرها بسیار تاثیرگذار باشند. مدل‌های مختلف خودروی برقی از لحاظ ساختار و تکنولوژی کاملا متفاوت از مدل‌های بنزینی و دیزلی هستند و به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. در مقاله حاضر به‌طور جامع و کامل به این نوع خودروها خواهیم پرداخت و از تاریخچه گرفته تا انواع موتور ماشین، باتری و البته مدل‌های برقی ایرانی را مرور خواهیم کرد.

خودرو برقی چیست؟

بی ام و iX3

خودروی برقی از یک یا چند موتور الکتریکی برای حرکت استفاده می‌کند. این خودروها از نظر زیست‌محیطی، اقتصادی و فناوری مزایایی دارند که برخی از آنها عبارتند از کاهش آلودگی هوای شهرها، صرفه‌جویی در هزینه سوخت، کاهش صداهای مزاحم و افزایش راندمان انرژی. در یک ماشین برقی انرژی لازم توسط باتری‌ تامین می‌شود.

نحوه کارکرد خودروهای برقی

خودروهای برقی به جای سوخت فسیلی از برق برای تامین انرژی موتور استفاده می‌کنند. این خودروها دارای یک باتری قابل شارژ هستند که انرژی برق در آن ذخیره می‌شود. موتور الکتریکی با کمک انرژی موجود در باتری، نیروی لازم برای حرکت چرخ‌ها را تولید می‌کند. به‌طور کلی در یک ماشین الکتریکی، قوای محرکه ساختار ساده‌تری نسبت به مدل‌های بنزینی و دیزلی دارد.

تاریخچه خودروی برقی

نیسان لیف

برخلاف تصور عموم، خودروی برقی در قرن نوزدهم متولد شد و حتی در ابتدا دارای محبوبیت بیشتری نسبت به ماشین درون‌سوز بود. اما با پیشرفت تکنولوژی موتورهای درون‌سوز و کاهش قیمت سوخت، خودروهای برقی از بازار عقب ماندند و به تدریج به دست فراموشی سپرده شدند.

در قرن نوزدهم، چندین مخترع در کشورهای مختلفی مانند مجارستان، هلند و آمریکا، ایده خودروی برقی را مطرح کردند. در آن دوران حتی چند مدل از این ماشین الکتریکی نیز تولید شد. اولین خودروی برقی جهان را می‌توان در سال ۱۸۲۸ میلادی شناسایی کرد که توسط آنیوس ایستوان یدلیک، مخترع و مهندس مجارستانی ساخته شد. این خودرو قادر بود به سرعت ۴ کیلومتر بر ساعت دست پیدا کند. با چنین سرعتی، این ماشین برقی خیلی کندتر از یک اسب بود! البته ماشین مجارستانی به عنوان نمونه‌ای از پتانسیل‌های نیروی برق برای حمل و نقل زمینی طراحی شده بود و هرگز به مرحله تولید انبوه نرسید.

اولین خودروی برقی در مقیاس تجاری، در سال ۱۸۹۰ میلادی توسط یک شیمیدان اسکاتلندی‌تبار ساکن آمریکا به نام ویلیام موریسون، ساخته شد. این خودروی ۴ اسب بخاری قادر به حمل ۶ نفر و حرکت با سرعت ۲۳ کیلومتر بر ساعت بود. آقای موریسون به خاطر تحصیل در رشته شیمی، بیشتر به فناوری باتری علاقه داشت تا صنعت حمل و نقل، از این رو وی مسیر متفاوتی را در پیش گرفت. البته دستاوردهای او در زمینه خودروهای برقی، الهام‌بخش سایر محققان و دانشمندان شد و آنها چند ماشین الکتریکی دیگر را توسعه دادند.

شاید بپرسید دلیل شکست خودروهای برقی در قرن ۱۹ چه بود و چرا این خودروها نتوانستند در آن مقطع فراگیر شوند؟ برای پاسخ به این سوال، می‌توان دلایل زیادی را برشمرد که مهم‌ترین آنها عبارتند از:

1. تحولات صنعت نفت و پایین آمدن قیمت سوخت

2. سرعت و برد کمتر در مقایسه با خودروهای درون‌سوز

3. عدم همخوانی با سلیقه و نیازهای مشتریان

4. محدودیت ظرفیت و عمر باتری‌ها

5. نبود شبکه مناسب برای شارژ باتری‌ها

این دلایل باعث شد که خودروهای برقی در اواخر قرن ۱۹ و اوایل قرن ۲۰ از بازار خارج شوند و جای خود را به خودروهای درون‌سوز بدهند.

در سال‌های اخیر، با توجه به نگرانی‌های زیست‌محیطی و امنیت انرژی، خودروهای برقی دوباره مورد توجه قرار گرفته‌اند. پیشرفت‌های چشمگیر در زمینه باتری‌، الکترونیک و موتورهای الکتریکی باعث بهبود عملکرد، کاهش هزینه و افزایش جذابیت خودروی برقی شده است. از سال ۲۰۱۰ تاکنون، فروش انواع خودروی تمام برقی به سرعت رشد کرده و اکنون نزدیک به ۲۰ میلیون دستگاه از این نوع وسایل نقلیه در خیابان‌ها و جاده‌های جهان تردد می‌کنند. تسلا مدل ۳، نیسان لیف و رنو زوئی از جمله پرفروش‌ترین خودروهای برقی به شمار می‌روند.

انواع ماشین برقی

انواع خودرو برقی از نظر نوع پیشرانه و منبع تغذیه به چند دسته تقسیم می‌شود. این دسته‌ها عبارتند از:

خودرو برقی (BEV)

این نوع خودرو برقی فقط از باتری برای تامین انرژی استفاده می‌کند و پیشرانه آن الکتریکی است. خودرو تمام برقی دارای بازده بالا و صدا و آلایندگی کم هستند. محصولات تسلا، سری EQ مرسدس بنز، سری ID فولکس واگن و مدل‌هایی مثل نیسان لیف، پژو e-208، شورولت بولت و هیوندای کونا برقی در این دسته قرار می‌‌گیرند.

خودرو هیبرید (HEV)

خودروهای هیبرید از ترکیب یک موتور درون‌سوز و یک موتور الکتریکی (معمولا ضعیف) برای تامین نیرو استفاده می‌کنند. این ماشین‌ها دارای بازده متوسط، صدای پایین‌تر و آلایندگی کمتر از مدل‌های بنزینی و دیزلی هستند. از معروف‌ترین مدل‌های این دسته باید به تویوتا پریوس و هوندا اینسایت اشاره کرد.

خودرو پلاگین هیبرید (PHEV)

خودروهای پلاگین هیبرید از لحاظ ساختاری شبیه به ماشین‌های هیبریدی هستند، با این تفاوت که موتور برقی آنها قدرت بیشتری تولید می‌کند و باتری از طریق اتصال به شبکه برق قابل شارژ است. این خودروها بازده بالاتر، صدای کمتر و آلایندگی پایین‌تری نسبت به ماشین‌های به اصطلاح هیبرید ملایم دارند. شورولت وولت پلاگین، میتسوبیشی اوتلندر PHEV، تویوتا راوفور پرایم و محصولات جنرال موتورز در این دسته طبقه‌بندی می‌شوند.

خودرو سلول سوختی (FCEV)

در این نوع خودروها از تکنولوژی پیل سوختی برای تولید برق استفاده می‌شود. این ماشین‌ها دارای بازده بسیار بالا، صدای بسیار کم و آلایندگی صفر هستند و فقط آب از اگزوز آنها بیرون می‌آید! مدل‌های حاضر در این دسته عبارتند از تویوتا میرای، هوندا کلاریتی و هیوندای نکسو.

خودرو خورشیدی

همان‌طور که قابل حدس است، خودرو خورشیدی از انرژی آفتاب برای تولید نیرو و حرکت استفاده می‌کند. خودرو خورشیدی معمولا دارای پنل‌های فتوولتائیک است که توانایی تبدیل نور آفتاب به برق را دارد. برق تولیدشده توسط پنل‌ها یا به صورت مستقیم در اختیار پیشرانه قرار می‌گیرد، یا در باتری ذخیره می‌شود. خودرو خورشیدی مزایایی مانند کاهش آلودگی هوا، کاهش هزینه سوخت و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای را داراست. در مقابل چنین خودروهایی با چالش‌هایی مانند هزینه بالای ساخت، کارایی پایین در شرایط نور کم و ظرفیت محدود باتری‌ مواجه هستند.

خودرو برقی برد بلند (EREV)

خودرو برقی بُرد بلند یا EREV را می‌توان نوعی خودروی هیبریدی دانست. این نوع خودرو می‌تواند با باتری یا سوخت‌های فسیلی تغذیه شود. در این خودروها پیشرانه شامل یک موتور برقی و یک موتور درون‌سوز می‌شود. موتور درون‌سوز نقشی مشابه یک ژنراتور را دارد و چرخ‌ها نیروی لازم برای حرکت کردن را از موتور برقی دریافت می‌کنند. به ‌عبارت دیگر، در خودروهای EREV موتور درون‌سوز با تولید برق اضافی برد حرکتی را افزایش می‌دهد. این نوع خودروها در مقایسه با مدل‌های بنزینی و دیزلی راندمان بهتری دارند و مصرف سوخت آنها نیز کمتر است. همچنین خودروهای EREV در صورت قطع برق شبکه، زمین‌گیر نمی‌شوند و با پر کردن باک کماکان قابل راندن و استفاده هستند. این نوع خودروی برقی به عنوان یکی از راهکارهای مناسب برای کاهش آلودگی هوا و صرفه‌جویی در مصرف انرژی شناخته می‌شود.