استراتيجيات إدارة الطاقة لمواقف السيارات الكهربائية المعتمدة على الألواح الشمسية مع مراعاة تكلفة تدهور البطارية

لماذا يهم الشحن الأذكى للسيارات الكهربائية

مع تزايد انتشار المركبات الكهربائية، يمكن لفعل بسيط مثل توصيل السيارة بالشحن أن يشكل ضغطًا على شبكات الطاقة والأموال. تستكشف هذه الدراسة كيف يمكن لمواقف السيارات المزودة بالطاقة الشمسية — الأماكن التي تبقى فيها العديد من السيارات لساعات يوميًا — أن تتبادل الطاقة مع بعضها البعض بذكاء. من خلال تنسيق أوقات الشحن، ومشاركة الفائض من الطاقة الشمسية، ومدى السماح بالتآكل الإضافي لبطاريات السيارات، يظهر الباحثون أنه من الممكن خفض تكاليف الشحن وتحقيق استخدام أفضل للطاقة النظيفة.

تحويل مواقف السيارات إلى محاور طاقة صغيرة

تتصور الدراسة حيًا حضريًا يحتوي على عدة مواقف كبيرة مغطاة بالألواح الشمسية ومليئة بالسيارات الكهربائية المتوقفة. بدلاً من أن يشتري كل موقف ببساطة الطاقة من الشبكة ويبيع أي فائض شمسِي بسعر منخفض، يعمل كل موقف كمحور طاقة صغير. يمكنه شحن السيارات من ألواحها الشمسية الخاصة، وشراء أو بيع الطاقة للشبكة العامة، وتبادل فائض الطاقة الشمسية مباشرة مع مواقف أخرى. الفكرة الأساسية هي إدارة كل هذا من خلال سوق قائم على الأسعار بحيث تتدفق الطاقة طبيعياً إلى حيث تكون أكثر قيمة في كل ساعة.

السماح للمشترين والبائعين بالمساومة

لتنسيق هذا السوق المحلي، يصمم المؤلفون نظام «مزايدة مزدوجة الجانب». يقدم مواقف السيارات التي تحتاج الطاقة عروض شراء؛ وتقدم تلك التي لديها فائض من الطاقة الشمسية أو طاقة من المركبات المتصلة عروض بيع. يجمع وكيل برمجي مركزي هذه العطاءات ويقوّم السوق: تُلبَّى عروض الشراء الأعلى أولاً، وتُطابق عروض البيع الأقل طالما استفاد الطرفان مقارنة بالاستخدام البسيط للشبكة الرئيسية. يحافظ هذا الترتيب على الأسعار المتفق عليها بين سعر التجزئة العادي للكهرباء والمعدل الأرخص المدفوع لتصدير الطاقة الشمسية إلى الشبكة، بحيث يستفيد كل من المشترين والبائعين من التداول المحلي.

التخطيط للغيوم والمرور وتآكل البطارية

الحياة الواقعية فوضوية: يتغير ضوء الشمس مع الطقس، ويصل السائقون ويغادرون في أوقات غير متوقعة. تتعامل الدراسة مع ذلك من خلال تشغيل سوقها عبر العديد من سيناريوهات «ماذا لو» الممكنة. تستخدم شبكة عصبية متخصصة لتوقع إنتاج الطاقة الشمسية، ثم تبني عدة نسخ من اليوم مع ضوء شمس وطلب شحن أعلى أو أقل قليلاً. كما يقدّر النموذج مقدار التآكل الذي تسببه كل جولة من الشحن والتفريغ لبطاريات السيارات ويخصص تكلفة مالية لذلك التآكل. تُدخل كل هذه العوامل في محرك تحسين رياضي يبحث عن تركيبة التداولات وجداول الشحن التي تحافظ على شحن السيارات مع تقليل التكلفة الإجمالية.

ما تكشفه المحاكاة

يختبر الباحثون نهجهم على نموذج معياري لشبكة طاقة حضرية تحتوي على ستة مواقف كبيرة للسيارات الكهربائية، يخدم كل منها حوالي مئة سيارة. يقارنون استراتيجية التداول هذه مع إعداد تقليدي أكثر حيث يستخدم كل موقف فقط ألواحه الشمسية الخاصة ويشتري أي طاقة إضافية يحتاجها من الشبكة. عند السماح بالتداول المحلي، تنخفض تكاليف الشحن الكلية بشكل ملحوظ: بنحو 11.8% في ظل نظام تسعير ديناميكي تتغير فيه أسعار الكهرباء على مدار اليوم، وبنحو 2% تقريبًا في ظل نظام سعر ثابت. حتى عندما تزداد تكلفة تآكل البطارية المفترضة بنسبة تصل إلى 30%، يبقى نهج التداول أرخص من الحالة التقليدية. كما يثبت النظام متانته عندما يتغير إنتاج الطاقة الشمسية وأنماط القيادة صعودًا أو هبوطًا بنسبة 10%.

ما معنى هذا لمستقبل الشحن

بعبارات بسيطة، تُظهر الدراسة أن معاملة مواقف السيارات المجهزة بالطاقة الشمسية والسيارات المتصلة كمشاركين نشطين في سوق طاقة محلية مجدية. من خلال السماح للمواقف بالمساومة مع بعضها البعض وأخذ شيخوخة البطاريات وعدم اليقين المتعلق بالطقس في الحسبان، تقلل الاستراتيجية المقترحة فواتير الشحن وتقلل هدر الطاقة الشمسية. إذا تم اعتماد نهج مماثل على نطاق واسع، فقد يجعل ذلك القيادة الكهربائية أرخص وأنظف مع تخفيف العبء عن شبكات الطاقة مع استمرار نمو أعداد المركبات الكهربائية.

الاستشهاد: Khan, M.O., Ahmad, F., Ali, M. et al. Energy management strategies for solar photovoltaic-based EV parking lots with consideration of battery degradation cost. Sci Rep 16, 13841 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42238-z

الكلمات المفتاحية: شحن المركبات الكهربائية, مواقف السيارات الشمسية, تبادل الطاقة, المركبة إلى الشبكة, تدهور البطارية