مع تزايد انتشار المركبات الكهربائية، أصبح من الضروري فهم الاختلافات بينالشحن السريع بالتيار المستمروالشحن من المستوى 2يُعدّ شحن السيارات الكهربائية أمرًا بالغ الأهمية لمالكي السيارات الكهربائية الحاليين والمحتملين. تستكشف هذه المقالة الميزات والفوائد والقيود الرئيسية لكل طريقة شحن، مما يساعدك على اختيار الخيار الأنسب لاحتياجاتك. بدءًا من سرعة الشحن وتكلفته، وصولًا إلى التركيب والتأثير البيئي، نغطي كل ما تحتاج لمعرفته لاتخاذ قرار واعٍ. سواء كنت ترغب في الشحن في المنزل، أو أثناء التنقل، أو للسفر لمسافات طويلة، يقدم هذا الدليل المفصّل مقارنة واضحة لمساعدتك على خوض غمار عالم شحن السيارات الكهربائية المتطور.
جدول المحتويات
ما هو الشحن السريع DC وكيف يعمل؟
الشحن السريع بالتيار المستمر (DCFC)هي طريقة عالية الطاقة تقوم بتحويل التيار المتردد (AC) إلىالتيار المستمر عالي الجهد (DC) داخل وحدة الشحنتعمل هذه الشواحن عادةً عندمستويات الجهد من فئة 400 فولت أو 800 فولت، توصيل الطاقة من50 كيلو وات حتى 350 كيلو وات (أو أكثر)، يحكمهامعايير IEC 61851-23. دي سي إف سييتجاوز محول التيار المتردد/المستمر المدمجويغذي طاقة التيار المستمر عالية التيار مباشرة إلى بطارية السيارة الكهربائية عبر موصلات متخصصة (مثلاحتجاز وتخزين الكربونأو CHAdeMO أو NACS). علاوة على ذلك، تتم إدارة عملية الشحن السريع بشكل صارم عبر بروتوكولات الاتصال مثلايزو 15118 or OCPP (بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة)لضمان أمان البيانات والشحن الأمثل.
يعتمد مبدأ عمل الشحن السريع بالتيار المستمر على تزويد بطارية السيارة الكهربائية بالتيار المستمر مباشرةً، متجاوزًا شاحن السيارة. يُمكّن هذا التوصيل السريع للطاقة المركبات من الشحن في 30 دقيقة فقط في بعض الحالات، مما يجعلها مثالية للتنقل على الطرق السريعة والأماكن التي تتطلب شحنًا سريعًا.
الميزات الرئيسية للمناقشة:
• أنواع شواحن التيار المستمر السريعة (CHAdeMO، CCS، Tesla Supercharger)
• سرعات الشحن (على سبيل المثال، من 50 كيلو وات إلى 350 كيلو وات)
• الأماكن التي توجد بها شواحن التيار المستمر السريعة (الطرق السريعة ومراكز الشحن الحضرية)
ما هو الشحن المستوى 2 وكيف يتم مقارنته بالشحن السريع DC؟
الشحن من المستوى 2لوازم240 فولت تيار متردد أحادي الطور (AC)(في أمريكا الشمالية)، مع طاقة تتراوح عادةً من3.3 كيلو واط إلى 19.2 كيلو واطيعمل الشاحن من المستوى 2 (EVSE) كـمفتاح الأمان الذكيمع شاحن السيارة الذي يتولى عملية التحويل من تيار متردد إلى تيار مستمر. في أمريكا الشمالية، يجب أن تلتزم التركيبات من المستوى الثاني بـUL 2594الشهادة والمتابعة الدقيقةالقانون الوطني للكهرباء (NEC) المادة 625. وهذا يتطلب عادةدائرة مخصصة 40A أو 50A، حيث يجب تصنيف جميع المكونات لـ125%من الحد الأقصى للتيار المستمر للشاحن.
يكمن الفرق الرئيسي بين الشحن من المستوى الثاني والشحن السريع بالتيار المستمر في سرعة عملية الشحن. فبينما تكون شواحن المستوى الثاني أبطأ، إلا أنها مثالية للشحن أثناء الليل أو في أماكن العمل، حيث يمكن للمستخدمين ترك سياراتهم موصولة بالكهرباء لفترات طويلة.
الميزات الرئيسية للمناقشة:
• مقارنة خرج الطاقة (على سبيل المثال، 240 فولت تيار متردد مقابل 400 فولت - 800 فولت تيار مستمر)
• وقت الشحن للمستوى 2 (على سبيل المثال، 4-8 ساعات للشحن الكامل)
• حالات الاستخدام المثالية (الشحن المنزلي، الشحن التجاري، المحطات العامة)
ما هي الاختلافات الرئيسية في سرعة الشحن بين الشحن السريع DC والمستوى 2؟
يكمن الفرق الرئيسي بين الشحن السريع بالتيار المستمر والشحن من المستوى الثاني في سرعة كلٍّ منهما في شحن السيارة الكهربائية. فبينما توفر شواحن المستوى الثاني سرعة شحن أبطأ وأكثر ثباتًا، صُممت شواحن التيار المستمر السريعة لتجديد بطاريات السيارات الكهربائية بسرعة.
مقارنة سرعة وضع الشحن (بناءً على بطارية 75 كيلوواط/ساعة)
| وضع الشحن | نطاق الطاقة النموذجي | المدى في الساعة (RPH) | حان وقت الشحن لمسافة 200 ميل | حالة الاستخدام المثالية |
| المستوى 2 (L2) | 7.7 كيلو واط | 23 ميلاً | حوالي 8.7 ساعات | الشحن المنزلي/العملي طوال الليل |
| الشحن السريع بالتيار المستمر (DCFC) | 150 كيلو واط | 450 ميلاً | حوالي 27 دقيقة | رحلات برية، إعادة التزود بالوقود في حالات الطوارئ |
كيف تؤثر أنواع البطاريات على سرعة الشحن؟
تلعب تركيبة البطارية دورًا هامًا في سرعة شحن السيارة الكهربائية. تستخدم معظم السيارات الكهربائية اليوم بطاريات ليثيوم أيون (Li-ion)، التي تتميز بخصائص شحن متفاوتة.
• بطاريات ليثيوم أيونهذه البطاريات قادرة على تحمل تيارات شحن عالية، مما يجعلها مناسبة للشحن السريع من المستوى الثاني والتيار المستمر. ومع ذلك، ينخفض معدل الشحن مع اقتراب البطارية من سعتها الكاملة لمنع ارتفاع درجة حرارتها وتلفها.
• بطاريات الحالة الصلبةتقنية أحدث تُعدّ بشحن أسرع من بطاريات الليثيوم أيون الحالية. مع ذلك، لا تزال معظم السيارات الكهربائية اليوم تعتمد على بطاريات الليثيوم أيون، وعادةً ما يتم التحكم بسرعة الشحن بواسطة شاحن السيارة ونظام إدارة البطارية.
مناقشة:
• لماذا يتباطأ الشحن عند امتلاء البطارية (إدارة البطارية والحدود الحرارية)
• اختلافات في معدلات الشحن بين طرازات السيارات الكهربائية (على سبيل المثال، سيارات تسلا مقابل سيارات نيسان ليف)
• تأثير الشحن السريع على عمر البطارية على المدى الطويل
ما هي التكاليف المرتبطة بالشحن السريع DC مقابل الشحن من المستوى 2؟
تُعدّ تكلفة الشحن عاملاً بالغ الأهمية لمالكي السيارات الكهربائية. وتعتمد تكاليف الشحن على عوامل مختلفة، مثل سعر الكهرباء، وسرعة الشحن، وما إذا كان المستخدم في المنزل أو في محطة شحن عامة.
| عامل التكلفة | الشحن المنزلي من المستوى 2 (240 فولت تيار متردد) | الشحن السريع بالتيار المستمر (DCFC) |
| معدل الطاقة (الأساس) | تقريبا.0.16 دولار/كيلوواط ساعة(مرتكز علىتقييم الأثر البيئي لعام 2024متوسط أسعار السكن | تتراوح منمن 0.35 إلى 0.60 دولار/كيلوواط ساعة(مرتكز علىالمختبر الوطني للطاقة المتجددة 2024بيانات البيع بالتجزئة العامة |
| تكلفة الشحن الكامل 75 كيلوواط/ساعة | تقريبا.12.00 دولارًا(تكلفة الطاقة فقط) | تتراوح منمن 26.25 إلى 45.00 دولارًا(تكلفة الطاقة فقط) |
| تكلفة التثبيت المقدمة | يستثنيالتكلفة الأولية (متوسط1000 دولار - 2500 دولار(للأجهزة والعمالة) | مرتفع بشكل محظور(عشرات الآلاف إلى مئات الآلاف من الدولارات الأمريكية) |
| قسط/رسوم | الحد الأدنى (قد يتم تطبيق أسعار الاستخدام حسب الوقت) | قسط مرتفع (يشمل غالبًارسوم الخمول بالدقيقةورسوم الطلب) |
ما هي متطلبات التثبيت للشحن السريع DC والشحن من المستوى 2؟
يتطلب تركيب شاحن السيارة الكهربائية استيفاء متطلبات كهربائية معينة.شواحن المستوى 2، عملية التثبيت بسيطة بشكل عام، بينماشواحن التيار المستمر السريعةتتطلب بنية تحتية أكثر تعقيدًا.
• تركيب الشحن من المستوى 2لتركيب شاحن من المستوى الثاني في المنزل، يجب أن يكون النظام الكهربائي قادرًا على دعم جهد ٢٤٠ فولت، وهو ما يتطلب عادةً دائرة كهربائية مخصصة تتراوح قوتها بين ٣٠ و٥٠ أمبير. غالبًا ما يحتاج أصحاب المنازل إلى الاستعانة بفني كهربائي لتركيب الشاحن.
• تركيب الشحن السريع بالتيار المستمرتتطلب شواحن التيار المستمر السريعة أنظمة جهد أعلى (عادةً ما بين 400 و800 فولت)، بالإضافة إلى بنية تحتية كهربائية أكثر تطورًا، مثل مصدر طاقة ثلاثي الطور. هذا يجعلها أكثر تكلفةً وتعقيدًا في التركيب، حيث تصل تكاليف بعضها إلى عشرات الآلاف من الدولارات.
• المستوى 2:تركيب بسيط، وتكلفة منخفضة نسبيًا.
• شحن سريع بالتيار المستمر:يتطلب أنظمة ذات جهد عالي وتركيب باهظ الثمن.
أين توجد عادةً أجهزة الشحن السريع DC مقابل أجهزة الشحن من المستوى 2؟
شواحن التيار المستمر السريعةعادةً ما تُركَّب شواحن المستوى الثاني في المواقع التي تتطلب سرعة في الشحن، مثل الطرق السريعة، أو مراكز النقل الرئيسية، أو المناطق الحضرية المكتظة بالسكان. أما شواحن المستوى الثاني، فتُوجد في المنازل، وأماكن العمل، ومواقف السيارات العامة، ومتاجر التجزئة، مما يوفر خيارات شحن أبطأ وأكثر اقتصادًا.
• مواقع الشحن السريع للتيار المستمر:المطارات، ومناطق الراحة على الطرق السريعة، ومحطات الوقود، وشبكات الشحن العامة مثل محطات Tesla Supercharger.
• مواقع الشحن من المستوى 2:المواقف السكنية، ومراكز التسوق، والمباني المكتبية، ومواقف السيارات، والمواقع التجارية.
كيف تؤثر سرعة الشحن على تجربة قيادة السيارة الكهربائية؟
إن السرعة التي يمكن بها شحن السيارة الكهربائية لها تأثير مباشر على تجربة المستخدم.شواحن التيار المستمر السريعةتقلل بشكل كبير من وقت التوقف، مما يجعلها مثالية للرحلات الطويلة التي تتطلب إعادة شحن سريعة. من ناحية أخرى،شواحن المستوى 2مناسبة للمستخدمين الذين يمكنهم تحمل أوقات شحن أطول، مثل الشحن طوال الليل في المنزل أو أثناء يوم العمل.
• السفر لمسافات طويلة:بالنسبة للرحلات البرية والسفر لمسافات طويلة، تعد الشواحن السريعة ذات التيار المستمر ضرورية، حيث تمكن السائقين من الشحن بسرعة ومواصلة رحلتهم دون تأخير كبير.
• الاستخدام اليومي:بالنسبة للتنقل اليومي والرحلات القصيرة، توفر شواحن المستوى 2 حلاً مناسبًا وفعّالاً من حيث التكلفة.
ما هي التأثيرات البيئية للشحن السريع DC مقابل الشحن من المستوى 2؟
من منظور بيئي، لكلٍّ من الشحن السريع بالتيار المستمر والشحن من المستوى الثاني اعتباراتٌ فريدة. تستهلك شواحن التيار المستمر السريعة كهرباءً أكثر في فترة زمنية أقصر، مما قد يُثقل كاهل الشبكات المحلية. ومع ذلك، يعتمد التأثير البيئي بشكل كبير على مصدر الطاقة المُشغّل للشواحن.
• شحن سريع بالتيار المستمرنظراً لاستهلاكها المرتفع للطاقة، قد تُسهم شواحن التيار المستمر السريعة في عدم استقرار الشبكة الكهربائية في المناطق ذات البنية التحتية غير الكافية. ومع ذلك، عند تشغيلها بمصادر متجددة كالطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، ينخفض تأثيرها البيئي بشكل ملحوظ.
• شحن المستوى 2:تتمتع شواحن المستوى 2 ببصمة بيئية أصغر لكل شحنة، ولكن التأثير التراكمي للشحن على نطاق واسع قد يضع ضغطًا على شبكات الطاقة المحلية، وخاصة خلال ساعات الذروة.
ماذا يحمل المستقبل لشحن التيار المستمر السريع والشحن من المستوى 2؟
مع تزايد اعتماد السيارات الكهربائية، يتطور كلٌّ من الشحن السريع بالتيار المستمر والشحن من المستوى الثاني لتلبية متطلبات قطاع السيارات المتغير. وتشمل الابتكارات المستقبلية ما يلي:
• شواحن تيار مستمر سريعة:تظهر تقنيات جديدة، مثل محطات الشحن فائقة السرعة (350 كيلو وات وما فوق)، لتقليل أوقات الشحن بشكل أكبر.
• البنية التحتية للشحن الذكي:دمج تقنيات الشحن الذكية التي يمكنها تحسين أوقات الشحن وإدارة الطلب على الطاقة.
• الشحن اللاسلكي:هناك إمكانية لتطور كل من الشواحن السريعة من المستوى 2 والتيار المستمر إلى أنظمة شحن لاسلكية (استقرائية).
خاتمة
يعتمد الاختيار بين الشحن السريع بالتيار المستمر والشحن من المستوى الثاني في النهاية على احتياجات المستخدم، ومواصفات سيارته، وعادات الشحن. للشحن السريع أثناء التنقل، تُعدّ شواحن التيار المستمر السريعة الخيار الأمثل. أما للاستخدام اليومي الموفر للتكاليف، فتُقدّم شواحن المستوى الثاني مزايا كبيرة.
الخبرة التجريبية لشركة Linkpower:كـالشركة المصنعة ذات الخبرة الواسعة في البحث والتطوير والمشاريع في مجال EVSEنحن ننصح العملاء التجاريين الذين يقومون بنشر محطات الشحن بالاستفادة منبروتوكول OCPPلإدارة الأحمال الذكية واستشارة كهربائيين ذوي خبرة لضمان الامتثالمعايير NEC/ULوقواعد ربط شبكات المرافقوتشير بياناتنا إلى أنالنشر الذكي للمستوى 2 (بدلاً من الاعتماد المفرط على DCFC)يوفر أعلى عائد على الاستثمار على المدى الطويل في السيناريوهات التجارية والسكنية متعددة الوحدات.
وقت النشر: ٨ نوفمبر ٢٠٢٤