چرا شارژ خودروهای برقی زمان‌بر است؟
اگر یک خودرو بنزینی را به پمپ بنزین ببریم، معمولاً چند دقیقه بعد با باک پر از آن خارج می‌شویم. اما وقتی یک خودروی برقی را به شارژر متصل می‌کنیم، ممکن است برای رسیدن به شارژ بالا مجبور باشیم چند ساعت منتظر بمانیم. این مساله را می توان بزرگترین نقطه ضعف خودروهای برقی محسوب کرد.
به گزارش سیناپرس، طی سال های اخیر خودروهای برقی بخش مهمی از بازار را به خود اختصاص داده و بسیاری از افراد، این خودروها را آینده جهان خودرو محسوب می کنند اما علی رغم همه این موارد هنوز موضوع شارژ زمان‌بر این خودروها مساله مهمی است که حل نشده و بسیاری از مصرف کنندگان از خود می پرسند چرا با وجود پیشرفت سریع فناوری باتری، هنوز نمی‌توان خودروی برقی را دقیقاً مانند یک خودرو بنزینی در چند دقیقه شارژ کرد؟
پاسخ این است که شارژ باتری یک فرایند شیمیایی است، نه صرفاً انتقال برق از یک کابل به خودرو. در واقع هرچه بخواهیم این فرایند را سریع‌تر کنیم، مشکلاتی مانند تولید گرما، فرسایش باتری، محدودیت‌های شیمیایی سلول‌ها و نیاز به توان الکتریکی بسیار بالا جدی‌تر می‌شوند.
در خودروهای بنزینی، سوخت تقریباً بدون تغییر شیمیایی وارد مخزن می‌شود. اما در باتری لیتیوم‌یونی، هنگام شارژ، یون‌های لیتیوم باید در ساختار مواد الکترود جابه‌جا شوند و اگر این فرایند بیش از حد سریع انجام شود، واکنش‌های ناخواسته می‌توانند رخ داده و حتی خطر اتصال کوتاه و آتش‌سوزی وجود دارد. به همین دلیل، سیستم مدیریت باتری اجازه نمی‌دهد در همه شرایط، هر مقدار برقی را وارد باتری کنیم.
مشکل دوم، گرمای ایجاد شده طی این فرایند است. در حقیقت هرچه توان شارژ بیشتر شود، گرمای بیشتری نیز در سامانه ایجاد می‌شود. برای مثال، شارژر ۱۵۰ کیلوواتی می‌تواند در مدت کوتاهی انرژی بسیار زیادی را وارد باتری کند؛ اما بخشی از این فرایند با تولید گرما همراه است و اگر دمای باتری بیش از محدوده ایمن افزایش یابد، هم عمر باتری کاهش پیدا می‌کند و هم احتمال آسیب افزایش می‌یابد. به همین دلیل خودروهای برقی مجهز به سامانه‌های پیچیده مدیریت حرارتی هستند که با استفاده از مایع یا روش‌های دیگر، دمای سلول‌ها را کنترل می‌کنند.
پژوهش‌های وزارت انرژی آمریکا نشان داده‌اند که شارژ فوق‌سریع می‌تواند بار حرارتی بسیار بزرگی ایجاد کند و خنک‌سازی یکی از عوامل اساسی تعیین‌کننده سرعت شارژ است و در واقع، ما برای شارژ سریع‌تر فقط به برق بیشتر نیاز نداریم؛ بلکه نیازمند سیستم خنک‌کننده قوی‌تر هستیم.
این یکی از نکات مهمی است که بسیاری از رانندگان هنگام استفاده از شارژرهای سریع متوجه آن می‌شوند. فرض کنید خودرو را با ۱۰ درصد شارژ به یک شارژر سریع متصل کرده‌اید. در ابتدا ممکن است باتری بتواند توان بسیار بالایی دریافت کند. اما هرچه درصد شارژ بالا می‌رود، خودرو معمولاً توان ورودی را کاهش می‌دهد که دلیل آن محافظت از باتری است. از منظر علمی، درصدهای بالای شارژ، به‌ویژه نزدیک شدن به ۸۰ تا ۱۰۰ درصد، شرایط الکتروشیمیایی را برای شارژ بسیار سریع نامناسب‌تر می‌کند. بنابراین سیستم مدیریت باتری به‌تدریج توان شارژ را کاهش می‌دهد. به همین دلیل ممکن است یک خودرو روی کاغذ بتواند مثلاً با توان ۲۵۰ کیلووات شارژ شود، اما ۲۵۰ کیلووات را برای تمام مدت شارژ دریافت نکند.
این مسئله توضیح می‌دهد که چرا در تبلیغات خودروهای برقی با عبارت شارژ از ۱۰ تا ۸۰ درصد در ۲۰ دقیقه مواجه هستیم نه شارژ کامل در بیست دقیقه از سوی دیگر، ظرفیت باتری هم مهم است زیرا یک خودروی برقی ممکن است باتری ۴۰ کیلووات‌ساعتی داشته باشد و خودروی دیگری باتری ۱۰۰ کیلووات‌ساعتی و اگر هر دو با یک توان یکسان شارژ شوند، طبیعتاً باتری بزرگ‌تر برای دریافت انرژی کامل به زمان بیشتری نیاز دارد.
در این میان ذکر این نکته ضروری است که فناوری شارژ در چند سال اخیر به‌سرعت پیشرفت کرده است. طبق گزارش ۲۰۲۶ آژانس بین‌المللی انرژی، برخی فناوری‌های جدید باتری و معماری‌های ولتاژ بالا امکان شارژ بسیار سریع‌تر را فراهم کرده‌اند و حتی فناوری‌هایی با توان شارژ مگاواتی برای خودروهای سواری معرفی شده‌اند اما این فناوری‌ها هنوز برای همه خودروها و همه شارژرها در دسترس نیستند. در سال ۲۰۲۵ تنها بخش کوچکی از خودروهای برقی موجود در بازار قادر به استفاده از شارژرهای بالاتر از ۲۵۰ کیلووات بودند. بنابراین فاصله میان حداکثر سرعتی که یک فناوری جدید می‌تواند ارائه کند و سرعتی که خودروی معمولی امروز در شرایط واقعی دریافت می‌کند همچنان قابل توجه است.
یک محدودیت دیگر؛ خود شبکه برق شهری است. فرض کنیم باتری خودرو بتواند توان بسیار بالایی دریافت کند. حالا باید چنین توانی را از شبکه برق به خودرو منتقل کنیم. یک ایستگاه شارژ فوق‌سریع که همزمان چند خودرو را با توان بالا شارژ می‌کند، می‌تواند بار قابل‌توجهی به شبکه برق وارد کند. در مقیاس بزرگ، گسترش خودروهای برقی نیازمند توسعه شبکه انتقال و توزیع، مدیریت بار و استفاده گسترده‌تر از فناوری‌هایی مانند شارژ هوشمند خواهد بود.
آژانس بین‌المللی انرژی نیز هشدار داده است که با افزایش تعداد خودروهای برقی و سرعت شارژ، محدودیت ظرفیت شبکه برق در برخی مناطق می‌تواند به چالش مهم‌تری تبدیل شود. یعنی برای شارژ سریع‌تر فقط خودرو را تغییر نمی‌دهیم؛ شارژر و شبکه برق هم باید متناسب با آن ارتقا پیدا کنند. البته اگر خودرو شب تا صبح در پارکینگ بماند، لازم نیست طی تنها ۱۵ دقیقه شارژ شود و می‌توان آن را با توان پایین‌تر طی چند ساعت شارژ کرد؛ روشی که فشار کمتری به شبکه و سامانه شارژ وارد می‌کند و برای استفاده روزمره بسیاری از مالکان کاملاً کافی است.
به همین دلیل، آژانس بین‌المللی انرژی گزارش می‌دهد که شارژ خانگی همچنان روش غالب شارژ خودروهای برقی در جهان است.
در پایان، خبر خوب این است که آژانس بین‌المللی انرژی گزارش کرده است که در سال ۲۰۲۶ فناوری‌هایی با امکان شارژ کامل در کمتر از ۱۰ دقیقه معرفی شده‌اند. با این حال، این فناوری‌ها هنوز به‌صورت گسترده در ناوگان خودروهای موجود جهان به کار گرفته نشده‌اند و احتمالا طی سال های آتی معرفی شوند. بنابراین احتمالاً آینده خودروهای برقی نه فقط در سریع‌تر شارژ شدن، بلکه در ترکیب چند فناوری باتری‌های بهتر، شارژرهای سریع‌تر، شبکه برق هوشمندتر و مدیریت دقیق‌تر انرژی خواهد بود.
گزارش: نیروانا محمدحسینی
