تغییر به سمت حمل و نقل سنگین پاک‌تر

نمایی از تستیوال CharIN 2025 که در آن آزمایش سیستم شارژ مگاواتی بین فعالان صنعت، از جمله MAN Truck & Bus و ADVANTICS انجام شد. عکس: C.Krishna/ADVANTICS

الکتریفیکاسیون خودروهای سنگین و شناورها می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر انتشار گازهای گلخانه‌ای جهانی داشته باشد، اما محدودیت‌های سیستم‌های شارژ مانع رشد آن‌ها شده است. یک استاندارد بین‌المللی جدید برای شارژ DC مگاواتی نوید انقلابی در صنعت حمل‌ونقل جهانی را می‌دهد، با امکان شارژ ایمن، سریع و سازگار گسترده.

شواهد نشان می‌دهد که گرمایش جهانی در حال شتاب‌گیری است و تلاش‌های جهانی در دستیابی به اهداف اقلیمی ناکام مانده‌اند. با پیش‌بینی دو برابر شدن تقاضای حمل‌ونقل بار در جهان تا سال ۲۰۵۰ و همچنین دو برابر شدن تقاضای حمل‌ونقل جاده‌ای در همین بازه زمانی، برقی‌سازی خودروهای سنگین‌تر مانند کامیون‌ها و قایق‌ها می‌تواند تفاوت بزرگی ایجاد کند. با این حال، محدودیت‌های زیرساخت شارژ همچنان یک مانع محسوب می‌شود، زیرا اغلب برای بسیاری از خودروهای صنعتی بسیار کند بوده و برد محدودی دارد.

سیستم‌های شارژ مگاواتی (MCS) یک فناوری نوظهور است که با امکان‌پذیر ساختن سیستم‌های شارژ سریع و پرقدرت، بسیاری از این موانع را برطرف می‌کند، اما تاکنون این سیستم‌ها سفارشی بوده و سازگاری محدودی بین بازیگران مختلف صنعت دارند.

انتشار یک استاندارد بین‌المللی جدید پیش‌بینی می‌شود که این چالش‌ها را برطرف کند و امکان ایجاد سیستم‌های شارژ مگاواتی (MCS) با سازگاری گسترده را فراهم آورد. با ارائه یک زبان و پروتکل مشترک که همه می‌توانند از آن استفاده کنند، خودروها و شناورها قادر خواهند بود در هر مکانی به سرعت شارژ شوند و این امر انتقال به حمل‌ونقل صنعتی برقی را به طور چشمگیری تسریع می‌کند.

دکتر فردریک زوم، عضو هیئت مدیره اجرایی تحقیق و توسعه در شرکت MAN Truck & Bus، اهمیت فناوری MCS را توضیح می‌دهد: «شارژ مگاواتی برای حمل‌ونقل بار در مسافت‌های طولانی و خدمات منظم اتوبوس‌های بین‌شهری یک تغییر دهنده بازی خواهد بود. زمان شارژ می‌تواند به حدی کاهش یابد که خودروها بدون محدودیت در مسیرهای طولانی‌مدت قابل بهره‌برداری باشند، قابل مقایسه با وضعیت امروزی.»

استاندارد IEC TS 63379 پیکربندی‌های رابط استاندارد کانکتورهای شارژ خودرو و لوازم جانبی مورد نیاز برای شارژ رسانا در سطوح مگاوات را ارائه می‌دهد. این استاندارد همه چیز را از سخت‌افزار گرفته تا مفاهیم پین و کنتاکت، الزامات ایمنی، مدیریت حرارتی و نظارت بر دما، سطوح توان، شارژ دوطرفه و استحکام برای کار در شرایط شدید پوشش می‌دهد.

این استاندارد توسط IEC 61851-23-3 که در حال توسعه است تکمیل خواهد شد و تجهیزات تغذیه را برای انتقال انرژی بین شبکه تغذیه و خودروهای الکتریکی مشخص می‌کند. این استانداردها در کنار سایر استانداردهای سری IEC 61851 که به سیستم‌های شارژ رسانای خودروهای الکتریکی اختصاص دارد، اما مختص MCS هستند، عمل خواهند کرد.

نیکلاس دالبرگ مدیر پروژه در شرکت سوئدی متستک است که در زمینه فناوری الکتریکی و اتوماسیون در بخش دریایی تخصص دارد. او می‌گوید این استاندارد تأثیر زیادی در سوئد خواهد داشت، کشوری که در زمینه کشتی‌های برقی پیشرو است و سازمان حمل‌ونقل سوئد برای دستیابی به انتشار خالص صفر تا سال ۲۰۴۵ تلاش می‌کند.

او گفت: «ما شاهد بازار بزرگی برای برقی‌سازی کشتی‌ها در سوئد و کشورهای اطراف مانند فنلاند و دانمارک هستیم و فشار از سوی مقامات حمل‌ونقل سوئد برای دستیابی به اهداف تمام‌برقی وجود دارد.»

شارژ با توان بالا در حال حاضر وجود دارد، اما این سیستم‌ها سفارشی هستند، به این معنی که یک کشتی فقط می‌تواند در بنادری که سیستم مشابه دارند شارژ شود. بنابراین، برای دستیابی به هدف برقی‌سازی کل مجمع‌الجزایر سوئد، جایی که شرکت‌های کشتیرانی و بنادر مختلفی وجود دارند، این استاندارد تأثیر زیادی خواهد داشت.

بدون استاندارد، همه شرکت‌های مختلف باید بر سر نحوه راه‌اندازی سیستم‌ها به توافق برسند که می‌تواند طولانی و پیچیده باشد و همیشه یک مصالحه وجود خواهد داشت. با استاندارد، همه به طور خودکار هم‌سو می‌شوند و زمان و پیچیدگی زیادی صرفه‌جویی می‌شود.

امین سعیدی مهندس ارشد نرم‌افزار در شرکت ADVANTICS است، یک شرکت فرانسوی که در زمینه مبدل‌های قدرت برای کاربردهای MCS و فناوری‌های ارتباطی بین خودروها و شارژرها تخصص دارد. این شرکت یکی از معدود شرکت‌هایی در صنعت است که محصولات خود را به طور کامل در اروپا طراحی و تولید می‌کند.

او گفت که استاندارد برای برقی‌سازی خودروهای سنگین در مقیاس بزرگ ضروری است.

"MCS نیازمند بازنگری اساسی در الکترونیک قدرت زیربنایی است. فناوری پشت سیستم شارژ ترکیبی (CCS) امروزی اساساً برای سطوح ولتاژ بالایی که حمل‌ونقل سنگین نیاز دارد، طراحی نشده و به ۱۰۰۰ ولت محدود است. ما ماژول‌های قدرت ۱۵۰۰ ولتی را توسعه داده‌ایم که می‌توانند برای ارائه تا ۶ مگاوات روی هم چیده شوند، دقیقاً برای پاسخ به این چالش، و شارژ قدرتمندتر و سریع‌تری را برای کاربردهای مقاوم MCS فراهم کنند."

"اما هیچ‌یک از فناوری‌ها بدون قابلیت تعامل بین خودرو، شارژر و ارتباط بین این دو نمی‌تواند پذیرش گسترده‌ای داشته باشد. این همان چیزی است که این استاندارد فراهم می‌کند، یک زبان و پروتکل مشترک، تا در نهایت، خودروها و شناورهای سنگین بتوانند در هر جایی شارژ شوند و انتقال به برق را با سرعت بسیار بیشتری تشویق کنند."

همکاری کلیدی است

برند هورمایر، رئیس کمیته فنی IEC که استاندارد IEC TS 63379 را تدوین کرد، گفت که CharIN e.V.، انجمن جهانی که به ترویج استانداردها در زمینه سیستم‌های شارژ خودروهای الکتریکی اختصاص دارد، محرک‌های اصلی این استاندارد بودند و نیاز به یک راه‌حل مورد توافق بین‌المللی برای شارژ سریع خودروهای سنگین الکتریکی را مشاهده کردند.

«این همکاری بین یک کنسرسیوم و IEC نمونه‌ای پیشگام از قدرت همکاری است که استانداردهای بین‌المللی نمایانگر آن هستند و تأثیری که می‌توانند بر جهان داشته باشند.»

مایکل کلر، مدیر ارشد فناوری در CharIN e.V. گفت که استانداردسازی یک عامل کلیدی برای تحرک الکتریکی مقیاس‌پذیر و قابل تعامل است. «این استاندارد جدید برای MCS گامی مهم به سوی هماهنگی جهانی میان ذینفعان صنعت است که پذیرش را تسریع کرده و تجربه شارژ یکپارچه را در بازارهای مختلف تضمین می‌کند. در CharIN، ما این تلاش مشترک را برای پیشبرد نوآوری، کاهش پراکندگی و حمایت از ادغام تحرک الکتریکی در سیستم انرژی ضروری می‌دانیم که به گذار جهانی به سوی تحرک پایدار کمک می‌کند.»