نوشته‌ها

تحلیل ساختار و اجزای اصلی خودروهای برقی در حضور فناوری خورشیدی

کلیدواژه ها:

خودروهای برقی l  انرژی ذخیره‌سازی l سیستم موتور  l ترمز بازیابی انرژی  l سیستم تعلیق I مدیریت انرژی

سیستم خنک‌کننده l  سیستم الکتریکی l پنل خورشیدی l خودرو برقی خورشیدی l ایستگاه شارژ خورشیدی

 

ساختار و مکانیزم خودروهای برقی را می توان به سه بخش اصلی منبع انرژی و نیرو محرکه الکتریکی و بخش کمک دهنده تقسیم کرد.

منبع انرژی

منبع انرژی در خودروهای برقی، بانک باتری است. باتری ها انرژی الکتریکی را ذخیره می کنند که توسط موتور الکتریکی برای حرکت خودرو استفاده می شود. باتری های خودروهای برقی معمولاً از نوع لیتیوم یون هستند که دارای چگالی انرژی بالایی هستند.

photo 2024 01 15 20 50 36 - تحلیل ساختار و اجزای اصلی خودروهای برقی در حضور فناوری خورشیدی

نیرو محرکه الکتریکی

نیرو محرکه الکتریکی در خودروهای برقی، موتور الکتریکی است. موتور الکتریکی از انرژی الکتریکی برای تولید حرکت استفاده می کند. موتورهای الکتریکی خودروهای برقی معمولاً از نوع موتورهای سنکرون هستند که دارای راندمان بالایی هستند.

 

بخش کمک دهنده

بخش کمک دهنده در خودروهای برقی، شامل اجزای دیگری است که به عملکرد خودرو کمک می کنند. این اجزا عبارتند از:

  • کنترلر خودرو
  • مبدل الکترونیکی قدرت
  • ترمزهای الکتریکی

کنترلر خودرو وظیفه کنترل عملکرد موتور الکتریکی و سایر اجزای خودرو را بر عهده دارد. مبدل الکترونیکی قدرت وظیفه تبدیل جریان مستقیم از باتری به جریان متناوب برای موتور الکتریکی را بر عهده دارد (البته اگر موتور خودرو از تایپ DC نباشد). ترمزهای الکتریکی وظیفه کاهش سرعت و توقف خودرو را بر عهده دارند.

طرز کار خودروی برقی

در خودروهای برقی، انرژی الکتریکی از باتری به موتور الکتریکی منتقل می شود. موتور الکتریکی این انرژی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند و چرخ های خودرو را به حرکت در می آورد. رانندگان می توانند با استفاده از پدال گاز سرعت خودرو را کنترل کنند.

هنگامی که پدال گاز فشرده می شود، جریان بیشتری از باتری به موتور الکتریکی منتقل می شود و موتور الکتریکی با سرعت بیشتری حرکت می کند. این امر باعث افزایش سرعت خودرو می شود.

هنگامی که پدال گاز رها می شود، جریان از باتری به موتور الکتریکی قطع می شود و موتور الکتریکی متوقف می شود. این امر باعث کاهش سرعت خودرو می شود.

ترمزهای الکتریکی نیز می توانند برای کاهش سرعت و توقف خودرو استفاده شوند. ترمزهای الکتریکی با استفاده از انرژی الکتریکی برای کاهش سرعت چرخ ها کار می کنند.

poster 1705337549551 - تحلیل ساختار و اجزای اصلی خودروهای برقی در حضور فناوری خورشیدی

مزایای خودروهای برقی

خودروهای برقی مزایای زیادی نسبت به خودروهای بنزینی دارند. از جمله این مزایا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • آلایندگی کمتر
  • هزینه نگهداری کمتر
  • عملکرد بهتر

خودروهای برقی آلودگی کمتری نسبت به خودروهای بنزینی تولید می کنند. این امر به کاهش آلودگی هوا و بهبود کیفیت هوا کمک می کند.

خودروهای برقی هزینه نگهداری کمتری نسبت به خودروهای بنزینی دارند. این امر به دلیل ساده تر بودن موتور الکتریکی نسبت به موتور احتراق داخلی است.

خودروهای برقی عملکرد بهتری نسبت به خودروهای بنزینی دارند. این امر به دلیل گشتاور بالای موتور الکتریکی است. گشتاور بالا باعث می شود که خودروهای برقی شتاب بیشتری داشته باشند و در هنگام بالا رفتن از سربالایی عملکرد بهتری داشته باشند.

معایب خودروهای برقی

خودروهای برقی نیز معایبی دارند. از جمله این معایب می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • محدودیت مسافت قابل پیمایش

خودروهای برقی مسافت قابل پیمایش کمتری نسبت به خودروهای بنزینی دارند. این امر به دلیل ظرفیت محدود باتری ها است.

  • زمان شارژ طولانی
  • خودروهای برقی زمان شارژ طولانی تری نسبت به خودروهای بنزینی دارند. این امر به دلیل ظرفیت پایین شارژرهای موجود است.
  • هزینه اولیه بیشتر

خودروهای برقی هزینه اولیه بیشتری نسبت به خودروهای بنزینی دارند. این امر به دلیل قیمت بالاتر باتری ها است.

با پیشرفت فناوری، معایب خودروهای برقی به تدریج برطرف شده و این خودروها به گزینه ای جذاب تر برای مصرف کنندگان تبدیل شده است، کمااینکه با تکنولوژی جدید باتری ها و موتورهای جدید هیبرید مسافت قابل پیمایش برای خودروهای برقی به 700 کیلومتر با یک بار شارژ رسیده، در حالیکه با تکنولوژی جدید شارژر های سریع (Fast charger) از 10 تا 80 درصد باتری ها در 30 دقیقه یا کمتر شارژ میشود.

poster 1705338135102 - تحلیل ساختار و اجزای اصلی خودروهای برقی در حضور فناوری خورشیدی

خودروهای الکتریکی با پنل خورشیدی

خودروهای الکتریکی با پنل خورشیدی، خودروهایی هستند که علاوه بر باتری، از انرژی خورشیدی نیز برای تامین انرژی خود استفاده می کنند. این خودروها معمولاً دارای پنل های خورشیدی در سقف، کاپوت یا سایر قسمت های بدنه خودرو هستند.

پنل های خورشیدی انرژی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. این انرژی الکتریکی می تواند برای شارژ باتری خودرو استفاده شود. در نتیجه، خودروهای الکتریکی با پنل خورشیدی می توانند مسافت بیشتری را بدون نیاز به شارژ باتری طی کنند.

خودروهای الکتریکی با پنل خورشیدی می توانند مسافت بیشتری را بدون نیاز به شارژ باتری طی کنند.

و نظر به اینکه می توانند از انرژی خورشید برای شارژ باتری خود استفاده کنند، هزینه های شارژ خودرو کاهش میابد.

خودروهای الکتریکی با پنل خورشیدی نسبت به خودروهای الکتریکی معمولی هزینه اولیه بیشتری دارند. این امر به دلیل هزینه پنل های خورشیدی است. این خودروها با کاهش عملکرد در شب و هوای ابری مواجه هستند، چراکه پنل خورشیدی در شب و هوای ابری نمی توانند باتری را شارژ کند.

با پیشرفت فناوری، خودروهای الکتریکی با پنل خورشیدی به تدریج به گزینه ای جذاب تر برای مصرف کنندگان تبدیل خواهند شد. این خودروها می توانند مسافت بیشتری را طی کنند، هزینه های شارژ کمتری داشته باشند و آلودگی هوا را کاهش دهند.

poster 1705338383010 - تحلیل ساختار و اجزای اصلی خودروهای برقی در حضور فناوری خورشیدی

ساختار شارژ خودروهای برقی

ساختار شارژ خودروهای برقی را می توان به دو بخش اصلی تقسیم کرد:

  • شارژر خودرو
  • ایستگاه شارژ

شارژر خودرو، دستگاهی است که انرژی الکتریکی را از شبکه برق به باتری خودرو منتقل می کند. شارژرهای خودرو معمولاً دارای دو نوع خروجی هستند:

  • AC :این نوع خروجی برای شارژ معمولی باتری خودرو استفاده می شود.
  • DC : این نوع خروجی برای شارژ سریع باتری خودرو استفاده می شود.

شارژرهای خودرو معمولاً دارای دو نوع کنترل هستند:

  • کنترل کننده ولتاژ و جریان (VCU) : این نوع کنترلر ولتاژ و جریان ورودی به شارژر را کنترل می کند.
  • کنترل کننده شارژ (CCU) : این نوع کنترلر ولتاژ و جریان خروجی از شارژر را کنترل می کند.

ایستگاه شارژ

ایستگاه شارژ، مکانی است که خودروهای برقی می توانند در آن باتری خود را شارژ کنند.

ایستگاه های شارژ معمولاً دارای شارژرهای AC و DC هستند.

ایستگاه های شارژ معمولاً دارای دو نوع اتصال هستند:

  • کابل اتصال مستقیم: در این نوع اتصال، کابل شارژ مستقیماً به خودرو متصل می شود.
  • کابل اتصال غیر مستقیم: در این نوع اتصال، کابل شارژ به یک سوکت متصل می شود و سپس از طریق یک آداپتور به خودرو متصل می شود.

انواع شارژ خودروهای برقی

شارژ خودروهای برقی را می توان به سه نوع اصلی تقسیم کرد:

  • شارژ معمولی
  • شارژ سریع
  • شارژ بی سیم

شارژ معمولی، فرآیند شارژ باتری خودرو با استفاده از شارژر AC است. شارژ معمولی معمولاً زمان زیادی طول می کشد و برای شارژ کامل باتری خودرو ممکن است چند ساعت یا حتی یک روز طول بکشد.

شارژ سریع، فرآیند شارژ باتری خودرو با استفاده از شارژر DC است. شارژ سریع زمان بسیار کمتری نسبت به شارژ معمولی طول می کشد و می تواند باتری خودرو را در مدت زمان کوتاهی شارژ کند.

شارژ بی سیم، فرآیند شارژ باتری خودرو بدون نیاز به اتصال کابل است. شارژ بی سیم هنوز در مراحل اولیه توسعه است و هنوز هم محدودیت های زیادی دارد.

آینده شارژ خودروهای برقی

با افزایش محبوبیت خودروهای برقی، انتظار می رود که زیرساخت های شارژ خودروهای برقی نیز توسعه یابد. ایستگاه های شارژ خودروهای برقی در مکان های بیشتری ساخته خواهند شد و شارژرهای سریع رایج تر خواهند شد. همچنین انتظار می رود که شارژ بی سیم نیز به تدریج توسعه یابد و به گزینه ای عملی برای شارژ خودروهای برقی تبدیل شود.

photo 2024 01 15 20 50 40 - تحلیل ساختار و اجزای اصلی خودروهای برقی در حضور فناوری خورشیدی

نیروگاه خورشیدی و ایستگاه شارژ خودرو های برقی

نیروگاه خورشیدی، تأسیساتی است که از انرژی خورشید برای تولید برق استفاده می کند. در یک نیروگاه خورشیدی، انرژی خورشید توسط پنل های خورشیدی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. این انرژی الکتریکی می تواند مستقیماً برای مصارف خانگی و صنعتی استفاده شود یا به شبکه برق سراسری منتقل شود.

ارتباط بین نیروگاه خورشیدی و ایستگاه شارژ خودروهای برقی

نیروگاه های خورشیدی می توانند به عنوان منبع تامین انرژی برای ایستگاه های شارژ خودروهای برقی استفاده شوند. در این حالت، انرژی الکتریکی تولید شده توسط نیروگاه خورشیدی برای شارژ خودروهای برقی استفاده میشود. این امر می تواند مزایای زیر را داشته باشد:

  • کاهش آلودگی هوا: استفاده از انرژی خورشید به جای سوخت های فسیلی می تواند آلودگی هوا را کاهش دهد ومانع تغییرات آب و هوایی و اقلیم ناشی از انتشار گاز های گلخانه ای شود.
  • صرفه جویی در هزینه ها: استفاده از انرژی خورشید می تواند هزینه های شارژ خودروهای برقی را کاهش دهد.
  • استقلال انرژی: استفاده از انرژی خورشید برای شارژ خودروهای برقی می تواند استقلال انرژی را افزایش دهد، به طوریکه نیازی به شبکه سراسری برق نیست و میتوان در هر مکانی ایستگاه های شارژ خودروهای برقی را احداث کرد.

مزایای استفاده از نیروگاه های خورشیدی برای شارژ خودروهای برقی

  • تولید برق پاک و پایدار: انرژی خورشید یک منبع انرژی پاک و پایدار است. استفاده از انرژی خورشید برای شارژ خودروهای برقی می تواند به کاهش آلودگی هوا و بهبود کیفیت هوا کمک کند.
  • کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی: سوخت های فسیلی منابعی محدود هستند و استفاده از آنها می تواند منجر به آلودگی هوا و تغییرات آب و هوایی شود. استفاده از انرژی خورشید برای شارژ خودروهای برقی می تواند به کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی کمک کند.
  • صرفه جویی در هزینه ها: هزینه تولید برق از انرژی خورشید به تدریج در حال کاهش است. استفاده از انرژی خورشید برای شارژ خودروهای برقی می تواند در دراز مدت به صرفه جویی در هزینه ها کمک کند.

چالش های استفاده از نیروگاه های خورشیدی برای شارژ خودروهای برقی

استفاده از نیروگاه های خورشیدی برای شارژ خودروهای برقی چالش های زیر را دارد:

  • تغییرات آب و هوایی: میزان انرژی خورشیدی که در یک روز دریافت می شود به شرایط آب و هوایی بستگی دارد. در روزهای ابری میزان انرژی خورشیدی کمتر است. این امر می تواند بر عملکرد ایستگاه های شارژ خودروهای برقی تأثیر بگذارد.
  • هزینه اولیه: هزینه ساخت نیروگاه های خورشیدی نسبت به نیروگاه های سوخت فسیلی بیشتر است.
  • تولید انرژی در طول شب: نیروگاه های خورشیدی در طول شب نمی توانند انرژی تولید کنند. این امر می تواند نیاز به استفاده از منابع دیگر انرژی برای شارژ خودروهای برقی در طول شب را افزایش دهد.

برای رفع چالش های استفاده از نیروگاه های خورشیدی برای شارژ خودروهای برقی، راهکارهای زیر می تواند مورد استفاده قرار گیرد:

  • استفاده از ذخیره انرژی: برای ذخیره انرژی تولید شده توسط نیروگاه های خورشیدی در طول روز، می توان از سیستم های ذخیره انرژی مانند باتری ها استفاده کرد. این امر می تواند امکان شارژ خودروهای برقی در طول شب را فراهم کند.
  • توسعه فناوری های جدید تولید انرژی خورشیدی: با توسعه فناوری های جدید تولید انرژی خورشیدی، می توان هزینه تولید برق از انرژی خورشیدی را کاهش داد.

با پیشرفت فناوری و افزایش قیمت سوخت های فسیلی، استفاده از نیروگاه های خورشیدی برای شارژ خودروهای برقی به گزینه ای جذاب تر تبدیل خواهد شد.

 

photo 2024 01 15 20 50 33 - تحلیل ساختار و اجزای اصلی خودروهای برقی در حضور فناوری خورشیدی

خودروهای برقی در ایران

ایران در زمینه تولید و واردات خودروهای برقی در حال توسعه است.

ایران در زمینه واردات خودروهای برقی، اقدام به واردات خودروهای برقی از کشورهایی مانند چین، کره جنوبی و اروپا نموده است.

همچنین در زمینه ساخت و توسعه ایستگاه های شارژ خودروهای برقی نیز در حال توسعه است. دولت تعدادی ایستگاه های شارژ خودروهای برقی را که متصل به شبکه سراسری برق است احداث کرده است که در صورت ایجاد فرصت برای بخش خصوصی میتواند سرعت احداث ایستگاه های شارژ بالاتر رود.

ایران هدف گذاری کرده است که تا سال 1404، تعداد خودروهای برقی در ایران به 100 هزار دستگاه و تعداد ایستگاه های شارژ خودروهای برقی به 10 هزار دستگاه برسد.

همچنین هدف گذاری کرده است که تا سال 1404، 50 درصد از خودروهای تولیدی و وارداتی در ایران را خودروهای برقی تشکیل دهند.

ایران در زمینه خودروهای برقی و ایستگاه های شارژ با چالش های مختلفی روبرو است. از جمله این چالش ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

  • محدودیت گمرکی خودروهای برقی: تعرفه های گمرکی خودروهای برقی به نسبت قیمت های بالاتر از 20 هزار دلار افزایش میابد. این امر می تواند مانع از خرید خودروهای برقی با تکنولوژی روز توسط مردم شود.
  • کمبود زیرساخت های شارژ: تعداد ایستگاه های شارژ خودروهای برقی در ایران هنوز کافی نیست. این امر می تواند استفاده از خودروهای برقی را برای مردم دشوار کند.
  • عدم آگاهی مردم: مردم هنوز به اندازه کافی از مزایای خودروهای برقی آگاه نیستند. این امر می تواند مانع از استقبال مردم از خودروهای برقی شود.

برای رفع این چالش ها، دولت ایران باید اقداماتی را انجام دهد:

  • حمایت مالی از ساخت ایستگاه های شارژ: دولت ایران از ساخت ایستگاه های شارژ خودروهای برقی با ارائه تسهیلات مالی حمایت کند.
  • تعرفه ها و محدودیت های گمرکی را برای انواع خودروهای برقی حذف کند.

با انجام این اقدامات، انتظار می رود که ایران بتواند در زمینه خودروهای برقی و ایستگاه های شارژ پیشرفت کند.

 

نویسنده: مهدی پارساوند

 

 

 

 

 

 

بزرگترین نیروگاه خورشیدی در ایران

مجتمع نیروگاه های خورشیدی Mokran که تازه تاسیس شده است آخرین اثبات جاه طلبی های ایران در زمینه انرژی های تجدید پذیر است.

بزرگترین نیروگاه خورشیدی کشور در شش ماه گذشته در استان کرمان ساخته شده و ظرفیت آن 20 مگاوات است.

ساخته شده از دو دستگاه 10 مگاواتی فتوولتائیک، آن را با 27 میلیون دلار توسط شرکت سوئیس Durion AG تامین مالی و تحت نظارت یک شرکت آلمانی Adore.

این مجموعه با مجموع تعداد 76 هزار و 912 پانل خورشیدی ساخته شده است که هر کدام 260 وات در مساحت 44 هکتار تولید می کنند.

تعدادی از کشورها از جمله سوئیس، آلمان، اسپانیا، چین و کره جنوبی علاقه مند به سرمایه گذاری در انرژی های تجدید پذیر در ایران شده اند. وزیر انرژی ایران. حمید چچیانی، می گوید: تاکنون پیشنهادات بیش از 3.5 میلیارد دلار سرمایه گذاری خارجی صورت گرفته است و دوم از زمان معامله هسته ای جذاب ترین منطقه است.

هانس جوزف فل، رئیس گروه انرژی سازمان انرژی آلمان، می گوید: “اکنون فناوری های خورشیدی و باد بسیار ارزان هستند. در مقایسه با انرژی از گاز، نفت، ذغال سنگ یا هسته ای ارزان تر، ما می توانیم سیستم های انرژی متداول را با 100 درصد جایگزین در آینده جایگزین کنیم. ”

شرکت Mokran Solar Energy همچنین ساخت یک نیروگاه خورشیدی با 100 مگاوات را آغاز کرده است، که کارشناسان انرژی می گویند که بزرگترین خاورمیانه است.

ایران با بیش از 300 روز آفتابی و به طور متوسط ​​2800 ساعت آفتاب، یکی از بهترین کشورهای تولید کننده و استفاده از انرژی خورشیدی است.

این پتانسیل و انگیزه های ارائه شده از سوی دولت فرصتی مناسب برای سرمایه گذاری در این زمینه را فراهم کرده است.

ایران برنامه ریزی برای استفاده از انرژی های تجدید پذیر دو دهه پیش، اما پیشرفت آن دیر شده است. از ظرفیت 76 هزار مگاوات نیروگاه های ایران، تنها 12 هزار مگاوات از انرژی های تجدید پذیر به دست می آیند که بیشترین سهم آن از انرژی هیدروژن است.

با این حال، انرژی خورشیدی، باد، زیست توده، زمین گرمایی و توربین های آبی کوچک اخیرا افزایش یافته است.

✅ در نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیک آرایه های بزرگ خورشیدی از اتصال سری موازی تعداد زیادی پنل خورشیدی تشکیل می شوند.

✅ ترکیب سری و موازی سلول ها یا پنل ها ممکن است باعث بروز مشکلاتی در آرایه شود. یکی از این مشکلات، بروز حالت مدار باز در یکی از رشته ها است.

✅ در این حالت، جریان حاصله از جمع رشته ها در آن بلاک از جریان سایر بلاک ها در آرایه کمتر می شود. این مسئله از نظر الکتریکی، مشابه وجود عدم تطابق درسلول های سری شده است.

✅ بنابراین حتی اگر مشخصات تمامی پنل ها یکسان بوده و هیچ گونه سایه ای روی قسمتی از پنل ها نیفتاده باشد، باز هم احتمال بروز عدم تطابق و پدیده Hotspot Heating در آرایه ها وجود دارد.

✳️ راه حل اثر Hot Spot Heating چیست؟

✅ جواب این مساله اضافه کردن دیود بایپاس (Bypass Diode) به صورت موازی و با پلاریته مخالف به سلول خورشیدی است.

✅ در حالت نرمال سلول بایاس مستقیم است در نتیجه دیود بایپاس بایاس معکوس است و جریانی از آن نمی گذرد.

✅ اگر سلول به خاطر وجود عدم تطابق در جریان اتصال کوتاه، بایاس معکوس شود، دیود بایپاس تحت بایاس مستقیم قرار می گیرد و جریان را هدایت می کند.

✅ در نتیجه افت ولتاژ دو سر سلول “بد” فقط به اندازه ولتاژ دیود بوده و بدین ترتیب مانع اتلاف زیاد انرژی و وقوع Hotspot Heating می شود.

✅ یک دیود بایپاس برای گروهی از سلول ها (معمولا بین 10 تا 15 سلول) کار گذاشته میشود.

✅ به عنوان مثال برای یک پانل با 36 سلول، 3 عدد و گاهی 2 عدد دیود بایپاس کار گذاشته میشود.

✅ الزاما تمامی سازندگان از دیود بایپاس استفاده نمی کنند. در این صورت، باید مراقب بود تا پانل به مدت طولانی تحت شرایط اتصال کوتاه قرار نگیرد و نیز از سایه افتادن ساختمانها، درختان و یا پانل های دیگر بر روی آن جلوگیری بعمل آورد.