التقييم التقني والاقتصادي والبيئي لمحطات شحن هجينة شمسية تستخدم بطاريات الحياة الثانية من أجل التنقل الكهربائي المستدام في المناطق الاستوائية

لماذا يهم الشحن الأنظف

تعد السيارات الكهربائية بشوارع أكثر هدوءًا وهواء أنظف، لكن طريقة شحنها لا تزال كثيرًا ما تعتمد على محطات طاقة تعمل بالوقود الأحفوري. تستكشف هذه الورقة كيف يمكن للدول الاستوائية المشمسة أن تحول بطاريات السيارات الكهربائية القديمة والألواح الشمسية السقفية إلى محطات شحن منخفضة التكلفة ومنخفضة الكربون. مع التركيز على ماليزيا كمثال واقعي، يظهر الباحثون أن إعادة استخدام البطاريات المستهلكة لتخزين طاقة الشمس النهارية يمكن أن يخفض التكاليف، ويخفف الضغط على الشبكة، ويقلل انبعاثات المناخ، كل ذلك مع منح تلك البطاريات حياة ثانية مفيدة.

تحويل بطاريات السيارات القديمة إلى مصدر جديد

عندما لا تعد البطارية في السيارة الكهربائية قادرة على توفير القوة اللازمة للقيادة، فإنها عادةً ما تحتفظ بحوالي ثلاثة أرباع سعتها الأصلية. بدلاً من إرسال هذه الحزم مباشرة إلى التدوير، يقترح الفريق إعادة توظيفها للاستخدام الثابت حيث يقل تأثير الوزن والحجم. في تصميمهم، تُجمع حوالي 290 وحدة ليثيوم-أيون من الحياة الثانية لتشكيل وحدة تخزين سعتها 50 كيلوواط-ساعة. يجلس هذا المصرف بجانب مجموعة شمسية بقدرة 15 كيلوواط وشاحنين تيار متردد، مكوّنًا محطة حية محلية قادرة على شحن نحو 15 إلى 20 سيارة يوميًا باستخدام معظمها من ضوء الشمس.

اختبار الأداء تحت حرارة المناطق الاستوائية

توفر المناطق الاستوائية ضوء شمس وفيرًا لكن أيضًا حرارة ورطوبة عالية، وكلاهما يمكن أن يسرّع تآكل البطاريات. لمعرفة كيف قد تتعامل البطاريات المعاد توظيفها، اختبر الباحثون وحدات حقيقية من مورد تجاري في المختبر. باستخدام دورات شحن–تفريغ مضبوطة، قاسوا السعة والصحة على مدى 100 دورة. فقدت البطاريات نحو 3–4% فقط من سعتها وأظهرت سلوكًا متشابهًا جدًا من حزمة إلى أخرى، مما يشير إلى شيخوخة متوقعة ومتماسكة. ثم تم إدخال هذه الخصائص المقاسة تجريبيًا في نماذج حاسوبية لمحاكاة التشغيل اليومي في مدينة ماليزية، ملتقطة السلوكين الكهربائي والحراري.

كيف تعمل محطة الشمس والبطارية فعليًا

تعقبت محاكيات الحاسوب باستخدام أدوات صناعية تدفقات الطاقة ساعة بساعة على مدى سنوات عديدة. تولد الألواح الشمسية معظم الكهرباء حوالي منتصف النهار، بينما يقوم معظم السائقين بالتوصيل في أواخر فترة بعد الظهر والمساء. يمتص بنك البطاريات من الحياة الثانية فائض الطاقة في منتصف النهار ويطلقها لاحقًا، مما يساهم في تسوية هذا التباين. في المتوسط، يوفّر النظام نحو 90–120 كيلوواط-ساعة من الكهرباء الشمسية يوميًا، مع تلبية حوالي 78% من احتياجات الشحن محليًا من مصادر متجددة بدلاً من الشبكة الوطنية. كما تُظهر النماذج أن البطارية تُستخدم بانتظام لكن ليس بقسوة، مما يساعد على إطالة عمرها المفيد في هذا الدور الأكثر لطفًا.

التكاليف، وتوفير الكربون، والمخاطر الرئيسية

نظرًا لأن بطاريات الحياة الثانية أرخص بكثير من الحزم الجديدة، فالإستثمار الإجمالي في محطة الطاقة الشمسية مع التخزين أقل بكثير. تجد الدراسة أن تكلفة تخزين الطاقة تنخفض بنحو 40% مقارنةً باستخدام بطاريات جديدة، مما يخفض تكلفة التخزين إلى نحو ثمانية سنتات لكل كيلوواط-ساعة. يمكن لكل محطة تجنب حوالي 1.2 طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا عن طريق استبدال كهرباء الشبكة، حتى بعد احتساب عدم اليقين في الطقس وتآكل البطارية عبر آلاف السيناريوهات المحاكاة. في الوقت نفسه، يشير المؤلفون إلى تحديات مهمة: الحفاظ على صحة البطارية فوق نحو 70% للحفاظ على الموثوقية، وإدارة الحرارة بأمان مع تبريد سلبي إلى حد كبير، وإنشاء قواعد ومعايير سلامة واضحة للحزم المعاد استخدامها.

ما الذي يعنيه هذا للتنقل النظيف

بالنسبة للقارئ غير المتخصص، الخلاصة واضحة: في المدن المشمسة والنامية، يمكن أن تصبح بطاريات سيارات الأمس مضخات وقود أنظف لغدٍ أفضل. من خلال الجمع بين الألواح الشمسية وحزم البطاريات المعاد توظيفها، توفر المحطات المقترحة شحنًا موثوقًا بتكلفة أقل، وتخفف الضغط على شبكة الكهرباء، وتقلل تلوث المناخ، وكل ذلك مع استخلاص قيمة إضافية من مواد كانت ستُهدر. إذا دعمتها أنظمة تحكم ذكية، وتبريد أفضل، وتنظيمات معقولة، فقد يساعد هذا النهج الدول الاستوائية على توسيع انتشار المركبات الكهربائية دون انتظار محطات طاقة جديدة ضخمة—مما يقرب الوصول إلى هواء أنظف وتنقل أكثر استدامة.

الاستشهاد: Sarker, M.T., Hossen, M.S., Ramasamy, G. et al. Techno economic and environmental evaluation of second life battery PV hybrid charging stations for sustainable e-mobility in tropical regions. Sci Rep 16, 8195 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39034-0

الكلمات المفتاحية: شحن المركبات الكهربائية, الطاقة الشمسية, بطاريات الحياة الثانية, تخزين الطاقة, المدن الاستوائية