الطاقة والقدرة ومتطلبات البنية التحتية نتيجة كهربة معدات الدعم الأرضي في المطارات الأمريكية

لماذا تهم مركبات خدمة المطار

معظم المسافرين يتصورون محركات الطائرات عند التفكير في تلوث المطارات، لكن أسطولًا خفيًا من المركبات الأرضية يحرق أيضًا كميات كبيرة من الوقود. تدرس هذه الدراسة ما يحدث عندما تتحول تلك الآلات العاملة — مثل قاطرات الأمتعة، وناقلات السيور، وعربات الطاقة، وشاحنات التموين والخدمات — من الديزل والبنزين إلى الكهرباء في أكثر من 300 مطار عبر الولايات المتحدة. فهم كمية الطاقة الإضافية التي تحتاجها هذه المركبات، وكيفية توريدها بصورة حكيمة، يؤثر على جودة الهواء، وأهداف المناخ، وتكلفة تشغيل المطارات.

الآلات الهادئة تحت مقعد النافذة

تعتمد المطارات على معدات الدعم الأرضي لسحب الطائرات، ونقل الأمتعة، وتحميل الطعام، وضخ المياه، وتفريغ خزانات النفايات، وتزويد الطائرات المتوقفة بالطاقة. اليوم لا تزال العديد من هذه الآلات تحرق الوقود الأحفوري، مما يساهم في التلوث المحلي وهواء المدينة وإصدار غازات الاحتباس الحراري في مدن تعاني بالفعل من جودة هواء متدهورة. النسخ الكهربائية من هذه المركبات متاحة الآن وبدأت بالظهور في المطارات الكبيرة. فهي أرخص للتشغيل، وأكثر هدوءًا، ولا تصدر عادمًا عند المخرج، مما يجعلها جذابة لكل من شركات الطيران والمجتمعات المجاورة.

محاكاة يوم في حياة مطار كهربائي

بنَى الباحثون نموذجًا حاسوبيًا مفصّلًا يتتبع كل رحلة واردة، ويحدد مزيج معدات الدعم الأرضي المطلوب، ويراقب متى يعمل كل مركبة كهربائية ومتى تتصل بالشحن. استخدموا سجلات الرحلات الحكومية لـ317 مطارًا أمريكيًا، بالإضافة إلى أوقات الخدمة النموذجية وأحجام البطاريات لثمانية أنواع من المعدات الأرضية. سمحت لهم هذه المقاربة من القاعدة إلى الأعلى بتقدير، مطارًا بمطار، عدد المركبات الكهربائية والشواحن المطلوبة، ومقدار الكهرباء التي ستسحبها خلال اليوم، وكيف سيرتفع أو ينخفض هذا الطلب وفقًا لعادات الشحن المختلفة.

كم من الطاقة تحتاج الأساطيل الكهربائية فعلاً

يُظهر النموذج أن كهربة معدات الدعم الأرضي يمكن أن تُنتج احتياجات كهربائية مختلفة جدًا اعتمادًا على حجم المطار. عند أكبر المحاور، قد تصل ذروة طلب الشحن إلى نحو 20 ميغاواط — تقريبًا إنتاج محطة طاقة صغيرة — وقد يقترب الاستهلاك السنوي من 51,000 ميغاواط-ساعة. المحاور المتوسطة والصغيرة تحتاج إلى قدر أقل بكثير، وتبقى المطارات غير المحورية تحت ميغاواط واحد. توقيت الشحن لا يقل أهمية عن إجمالي الطاقة. إذا شحنت المركبات بشكل انتهازي عندما تنتهي من مهمة، يميل استهلاك الطاقة إلى اتباع نشاط الرحلات ويتوزع على مدار اليوم. إذا دفع المشغلون معظم الشحن إلى ساعات الليل خارج الذروة، فإن الطلب يتجمع في نافذة قصيرة قد تخلق ذروة أعلى، رغم احتمال انخفاض أسعار الكهرباء.

إيجاد المزيج المناسب من المركبات والشواحن والتوقيت

تغير خيارات الشحن المختلفة أيضًا عدد المركبات والشواحن التي يحتاج كل مطار إلى شرائها. الشواحن منخفضة القدرة تُنعّم الطلب لكنها تبقي المركبات متصلة لفترات أطول، مما يعني الحاجة إلى شواحن أكثر وأحيانًا مركبات إضافية للحفاظ على جداول الرحلات. استراتيجية الشحن الفوري بعد كل مهمة تميل إلى طلب عدد أكبر من الشواحن ولكن ليس المزيد من المركبات، بينما يتطلب الشحن الليلي الصارم أسطولًا أكبر والعديد من الشواحن الإضافية لتحضير كل شيء قبل اندفاع الصباح. تدرس الدراسة أيضًا المطارات التي تزود الطائرات المتوقفة مباشرة بالطاقة من البوابة بدلًا من استخدام عربات طاقة متنقلة، مما يقلل كلًا من استهلاك الطاقة وعدد العربات الكهربائية المطلوبة.

استخدام الألواح الشمسية والبطاريات لتهدئة الذروات

لفحص ما إذا كان يمكن للطاقة النظيفة المحلية أن تساعد، ربط الفريق تقديرات أحمال المطارات بأداة منفصلة لتحديد حجم الألواح الشمسية على الأسطح وأنظمة البطاريات في الموقع. بالنسبة لمطارات نموذجية في كل فئة حجمية، وجدوا أن الجمع بين الألواح الشمسية والبطاريات الثابتة يمكن أن يقلل أشد الذروات بحوالي 20 إلى 50 بالمئة ويخفض التكاليف طويلة الأجل بنسبة 5 إلى 20 بالمئة، حتى بعد دفع تكاليف المعدات الجديدة. تكون الفوائد أكبر في المطارات الأصغر، حيث يمكن لمجموعات شمسية وبطاريات متواضعة تغطية حصة كبيرة من طلب الشحن.

ماذا يعني هذا لسفر الطيران في المستقبل

تختم الدراسة بأن تحويل معدات الدعم الأرضي من الوقود إلى الكهرباء يمكن أن يقلل كثيرًا من انبعاثات المطارات، لكنه ليس مجرد استبدال المحركات. يحتاج مشغلو المطارات والمرافق والمخططون إلى التنسيق بشأن استراتيجيات الشحن، وأحجام الشواحن، والاستخدام المحتمل للألواح الشمسية والبطاريات حتى لا تثقل الأحمال الكهربائية الجديدة الشبكات المحلية أو الميزانيات. مع التخطيط الدقيق، ومع ذلك، يمكن لمركبات الخدمة الكهربائية أن تجعل المطارات أنظف وأكثر هدوءًا مع الحفاظ على سير الطائرات والأمتعة والركاب بسلاسة.

الاستشهاد: He, Y., Kelly, K., Jeffers, M. et al. Energy, power, and infrastructure demands from electrifying airport ground support equipment at United States airports. Nat Commun 17, 4612 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71125-4

الكلمات المفتاحية: كهربة المطارات, معدات الدعم الأرضي, المركبات الكهربائية, طلب الطاقة, الطاقة الشمسية وتخزين البطاريات