كيفية إطالة عمر بطارية الشاحنة الكهربائية؟

يبدأ عمر البطارية من التركيب الكيميائي ودرجة الحرارة، وليس من الادعاءات التسويقية

لا تتدهور بطارية الشاحنة الكهربائية بسبب يومٍ سيئٍ واحدٍ فقط. بل تتدهور تدريجيًّا نتيجة مزيجٍ من الشيخوخة الزمنية، ودورات الشحن والتفريغ، والحرارة. وتتآكل خلايا الليثيوم-أيون أسرعَ ما تكون عندما تبقى لفترات طويلة عند حالة شحن مرتفعة جدًّا، وتتآكل أسرعَ مرةً أخرى عندما ترتفع درجة حرارة المجموعة. فالشاحنة التي تنتهي من وردتها وهي عند ٩٠٪ من حالة الشحن وتُركت في فناء حار طوال الليل تُعامل مجموعتها بشكل أسوأ من شاحنةٍ تنتهي ورْدتها عند ٥٠٪ ثم تُشحن قبل الجولة التالية. كما أن التركيب الكيميائي يلعب دورًا مهمًّا أيضًا. إذ تتحمّل مجموعات LFP دورات شحن وتفريغ أكثر، وحالة شحن أعلى عمومًا، بينما تكون بعض التركيبات الغنية بالنيكل أكثر حساسيةً للجهد العالي والحرارة. والنتيجة العملية بسيطة: عمر البطارية هو ناتجٌ نظاميٌّ، وليس مواصفةً واحدةً مذكورة في ورقة بيانات فنية.

عادات الشحن أهمُّ من شحنة سريعة واحدة

يُلقى باللوم على الشحن السريع في كل شيء، وهذا اللوم مبسطٌ أكثر من اللازم. فالشحن السريع من وقت لآخر ليس المشكلة الرئيسية. أما تكرار الشحن السريع للحزمة الساخنة خصوصًا عند ارتفاع درجة شحنها، فهذا هو المكان الذي تتسارع فيه عملية التدهور. وانخفاض قدرة الشاحن هو علامة تحذيرية مفيدة. فعندما تكون الحزمة ساخنة، قد تقبل الشاحنة طاقة أقل، وهذه هي وظيفة نظام إدارة البطارية لحماية الخلايا. والأساطيل التي تعامل الشحن كجدول زمني بدلًا من حالة طوارئ عادةً ما تحقق أداءً أفضل. فالشحن الليلي بقدرة منخفضة مع ضبط وقت المغادرة يتفوق عادةً على جلسة شحن عجولة في منتصف النهار. ويمكن أن يظل الشحن الاستغلالي فعّالًا، لكنه يحتاج إلى حدود محددة لدرجة الحرارة ودرجة شحن البطارية. والهدف ليس تجنّب الشحن السريع للأبد. فبالنسبة للشاحنة الكهربائية، الهدف هو التوقف عن استخدامه كخيار افتراضي.

نطاقات درجة شحن البطارية وتخطيط المسارات اليومية

تَخطيط المسار اليومي يؤثّر في عمر البطارية أكثر ممّا يتوقّعه كثير من السائقين. فحزمة بطارية تدور بين ٢٠ و٨٠ في المئة تتعرّض عادةً لإجهاد أقلّ ممّا لو دارت بين ٥ و١٠٠ في المئة يوميًّا. وهذا لا يعني أن استخدام النطاق الكامل ممنوعٌ تمامًا، بل يعني أن النطاق الأوسط يجب أن يكون المنطقة التشغيلية الاعتيادية. أما بالنسبة إلى الشاحنات الكهربائية التي تعود إلى قاعدة التشغيل، فإن اتّباع روتين بسيط يساعد كثيرًا: شحّن البطارية فقط بالقدر اللازم لمسافة الدوام القادم، وليس حتى ١٠٠ في المئة اعتياديًّا. فإذا كانت المسافة قصيرة، فاترك مستوى الشحن منخفضًا نسبيًّا. وإذا تضمّن اليوم التالي صعودًا طويلاً أو انخفاضًا حادًّا في درجة الحرارة، زِد هامشًا إضافيًّا. ويمكن لبيانات المسار أن توجّه هذا القرار. فأنظمة التتبع عن بُعد تُظهر كمية الطاقة الفعلية المستهلكة في كلّ مسار، وهذه الكمية غالبًا ما تكون أقلّ من التقديرات الأولية للتخطيط. كما يمكن لنفس البيانات أن تكشف أيّ الشاحنات تنتهي عادةً بمستوى شحن مرتفع، وهي علامة خفيّة على أن الحمولة زائدة أو على ضعف الانضباط في عملية الشحن.

الإدارة الحرارية ودورة التشغيل مترابطتان

الحرارةُ هي السارقُ الصامت. فحزمة البطارية التي تعمل على درجة حرارة مرتفعة أثناء صعود التلال المتكرر، أو عند حمل أوزانٍ ثقيلة، أو أثناء عمليات الشحن السريع المتعاقبة، تتقادم أسرع من نفس الحزمة عند استخدامها في ظروف خفيفة ومستوية. وتتعامل الحزم المبرَّدة سائلًا مع هذه المشكلة أفضل من التصاميم المبرَّدة هواءً، لكن قدرة التبريد لا تزال لها حدودٌ. ففي مستودع توزيع مبرَّد في شمال الصين، لاحظت أسطول أن عمليات إعادة الشحن خلال وقت الغداء في أيام الصيف الحارة رفعت درجة حرارة الحزم وأجبرت أجهزة الشحن على خفض أدائها. أما نقل جلستي شحن من هاتين الجلسات إلى ساعات الليل وإضافة ظلٍّ فوق منطقة الوقوف فقد قلَّل من حالات خفض الأداء هذه. ولم تكن الحلول معقدةً أو غير مألوفة؛ بل كانت تتعلَّق بجدولة العمليات وتصميم الموقع. ولهذا السبب أيضًا يكتسب دورة التشغيل أهميةً كبرى: فشاحنة كهربائية تعمل في رحلات نقل قصيرة قد لا تتعرَّض أبدًا للإجهاد الحراري الذي تتعرَّض له شاحنة جر محملة وهي تصعد منحدرًا طويلاً. ويجب أن تنعكس هذه الفروقات في طريقة شحن الأسطول ووقوفه وتخطيطه لعمليات الصيانة.

البيانات، والتشخيص، وسلوك السائق

بيانات البطارية من شاحنة كهربائية تكون مفيدة فقط عندما يقرؤها شخص ما. وتشير حالة الصحة، وتوازن الخلايا، وتاريخ درجة الحرارة، وسجلات أحداث الشحن إلى وجود مشكلة قبل أن تصبح فقدان المدى واضحاً. ويُكفي إجراء مراجعة شهرية للعديد من الأساطيل. وابحث عن الشاحنات التي تصل باستمرار إلى درجات حرارة مرتفعة، أو تلك التي تبقى عند نسبة شحن ١٠٠ في المئة لعدة أيام، أو التي تظهر منحنيات شحن غير اعتيادية. كما أن سلوك السائق يلعب دوراً أيضاً. فالتسارع العنيف والقيادة بسرعات عالية يرفعان استهلاك التيار ودرجة الحرارة. أما القيادة الناعمة فتُساعد، لكن العامل الأهم عادةً هو الانضباط في الشحن وظروف الوقوف. وقد أظهرت أبحاث مختبر أرجون الوطني حول خلايا الليثيوم-أيون أن الحفاظ الطويل الأمد على نسبة شحن مرتفعة وارتفاع درجة الحرارة يسرّع من انخفاض السعة. وهذه النتيجة ليست خاصة بعلامة تجارية واحدة من الشاحنات، بل تنطبق على تصميم الحزمة، وتخطيط المسارات، وسياسات الشحن.

ما يجب أن يقارنه مدراء الأساطيل قبل التوسع

قبل إضافة مزيد من الشاحنات الكهربائية، قارن النمط التشغيلي الكلي، وليس مواصفات المركبة فقط. اسأل عن عدد الأميال الفعلية التي تقطعها كل رحلة، وعن مكان وقوف الشاحنة، ومدة بقائها في حالة شحن عالية، وما إذا كان المرفق قادرًا على الشحن بقدرة معتدلة طوال الليل. فقد يتطلّب المشروع التجريبي الناجح في فصل الربيع خطة مختلفة في فصل الشتاء. فالطقس البارد يقلّل المدى القابل للاستخدام، وقد يدفع السائقين إلى اللجوء أكثر إلى الشحن السريع، وهو بالضبط السلوك الخاطئ. والحقيقة الصريحة هي أن عمر البطارية لا يمكن إدارته بقاعدة واحدة فقط. فالكيمياء المستخدمة في البطارية، والمناخ، والحمولة، وقدرة الشاحن، وسلوك السائق، كلها عوامل تتفاعل مع بعضها البعض. ويُشير تقرير وكالة الطاقة الدولية العالمي عن المركبات الكهربائية لعام ٢٠٢٤ إلى أن اعتماد الشاحنات الكهربائية ما زال متركّزًا في أسواق وحالات استخدام محدودة، ما يعني أن البيانات الواقعية ما زالت في طور النضج. وهذا سببٌ للقياس، وليس سببًا للانتظار. وتوفر خبرة شركة شونتشاو في مجال مبيعات المركبات التجارية، وتصنيع المركبات الخاصة، والصيانة، والتمويل، لفرق الأساطيل وسيلة عملية للمقارنة بين التكوينات المختلفة، وتخطيط سير أعمال الصيانة، وتأمين المركبات دون اعتبار كل مشروع تجريبي تجربة جديدة تمامًا.