موازنة مرونة الطاقة والتنقل: استراتيجية متعددة الأهداف لنشر المركبات الكهربائية الذاتية المشاركة أثناء انقطاعات التيار

سيارات تحافظ على إضاءة المنازل

تخيل انقطاع كهرباء في المستقبل حيث تتوجه نفس السيارات الكهربائية الذاتية التي عادة ما تنقل الناس في المدينة بهدوء لتغذي المنازل والعيادات والملاجئ بالطاقة. تستكشف هذه الورقة كيف يمكن لأساطيل المركبات الكهربائية الذاتية المشاركة (SAEVs) أن تؤدي هذا الدور المزدوج — إبقاء الناس في حركة والتنقل وفي الوقت نفسه العمل كبطاريات متنقلة تساعد الأحياء على تجاوز انقطاعات التيار.

وظيفتان لأسطول واحد

تجمع المركبات الكهربائية الذاتية المشاركة بين ثلاثة أفكار تغير المدن بسرعة: تأجير السيارات المشترك، وتقنية القيادة الذاتية، والطاقة الكهربائية. وبما أن هذه المركبات تُدار مركزياً بدلاً من كونها مملوكة لأفراد، يمكن للمشغلين إعادة توجيهها إلى الأماكن الأكثر حاجة بدلاً من الاعتماد على تطوع مالكي السيارات. يمكن شحن بطارياتها في الأوقات العادية ثم تفريغ جزء منها في المباني أو المحاور المحلية عندما تتعطل الشبكة الكهربائية. هذا يجعل كل مركبة محطة طاقة صغيرة ومرنة على عجلات. والمقابل هو أن كل دقيقة تقضيها السيارة في إيصال الكهرباء هي دقيقة لا تنقل فيها ركاباً — لذا يجب على المدن ومشغلي الأساطيل أن يقرروا كيفية موازنة هذين الدورين.

اختبار الفكرة في مدينة حقيقية

لدراسة هذا المقايضة، بنى المؤلفون نموذجاً حاسوبياً مفصلاً لشبكة طرق مونتريال وطلب السفر والمواقع المحتملة للانقطاع. تصوّروا أسطولاً متوسط الحجم مكوّناً من 100 مركبة ذاتية مشاركة، كل واحدة ببطارية مشابهة لسيارة كهربائية حديثة ذات مدى طويل. يتتبّع النموذج أماكن رغبة الناس في التنقل، والمسافات التي يتعين على المركبات قطعها، وسرعات الشحن، ومقدار الطاقة الاحتياطية التي قد تحتاجها بعض مناطق وسط المدينة خلال يوم يتضمن عدة "نبضات" انقطاع نموذجية. والحيلة الأساسية هي أن الأسطول يُدار بإطار صنع قرار يعامل رحلات الركاب وتسليم الطاقة كهدفين غالباً ما يتعارضان، ثم يبحث عن خطط تشغيل تحقق أفضل تسويات ممكنة بينهما.

إيجاد نقطة التوازن

من خلال تشغيل العديد من المحاكاة، رسم الباحثون منحنى للنتائج الممكنة. في أحد الأطراف، يركز الأسطول تماماً على التنقل، مخدماً نحو 5700 عملية اصطحاب يومياً لكنه لا يمدّ الشبكة بالطاقة. في الطرف المقابل، تعطي نفس المركبات الأولوية لدعم الطاقة، حيث تزود نحو 7200 كيلوواط-ساعة — ما يكفي للاستخدام اليومي لحوالي 180 منزلاً — ومع ذلك تنقل نحو 1600 راكب فقط. خطة متوازنة تقع بين هذين القطبين: تخدم نحو 3500 رحلة بينما توفّر ما يقارب 4000 كيلوواط-ساعة لمناطق الانقطاع. بمعنى آخر، يمكن للأسطول نفسه إشباع نحو 2% من الطلب اليومي على التنقّل أو نحو 28% من الاحتياجات الطاقية في المناطق المتأثرة، لكن ليس كلاهما معاً. اختيار موقع التشغيل على هذا المنحنى هو في النهاية قرار سياسات وأعمال.

ما الأهم: مزيد من السيارات أم شواحن أفضل؟

اختبر الفريق أيضاً مدى حساسية النظام لاختيارات تصميمية مختلفة. ومن المدهش أن إضافة مزيد من المركبات لم يرفع عدد الرحلات كثيراً عندما كانت الشواحن بطيئة، لأن عدداً كبيراً من السيارات ظل ينتظر إعادة الشحن. على النقيض من ذلك، أحدثت ترقية قوة الشحن فرقاً كبيراً: فالشواحن الأسرع سمحت للسيارات بالعودة للخدمة بسرعة أكبر، مما أتاح عدداً أكبر بكثير من رحلات الركاب وتسليمات طاقة أكثر مرونة. وبالمثل، زاد رفع السعر المدفوع مقابل الطاقة الطارئة بشكل قوي من عائدات المشغل دون الإضرار كثيراً بالتنقل، في حين أن خفض هذا التعرفة ثبط المركبات عن مساعدة الشبكة تماماً. تشير هذه النتائج إلى أن تصميم مدفوعات بعناية وتركيب شواحن ثنائية الاتجاه قوية وموزعة جيداً له تأثير أكبر من إضافة بعض السيارات الإضافية أو زيادات طفيفة في سعة البطاريات.

لماذا يهم هذا المدن المستقبلية

للغير متخصصين، الرسالة الأساسية بسيطة: يمكن أن تفعل أساطيل سيارات الأجرة الكهربائية الذاتية في المستقبل ما هو أكثر من مجرد توفير رحلات مريحة. إذا استثمرت المدن في محاور شحن صحيحة في الأحياء ودفعّت أثماناً عادلة مقابل الطاقة الطارئة، يمكن لهذه المركبات أن تشكّل شبكة أمان متنقلة، تقلّص ذروات الانقطاعات وتساعد الأحياء على التعافي أسرع. ومع ذلك يحذر البحث أيضاً من أن هذا الدور الطاقي يجب أن يكون محدوداً. إذا ضغطنا على المركبات الذاتية المشاركة كثيراً لتعمل كمولدات متنقلة فسيواجه السكان انتظاراً طويلاً للرحلات في اللحظات التي يحتاجون فيها بشكل خاص للوصول إلى العمل أو المستشفيات أو العائلة. التوصل إلى توازن ذكي — مدعوم بقواعد وتعريفات وبنية تحتية مدروسة — قد يحول سيارات الغد المشتركة إلى شركاء هادئين وموثوقين لكل من التنقل النظيف ومرونة الطاقة الحضرية.

الاستشهاد: Augusto Manzolli, J., Yu, J., D’Apice, A.V. et al. Balancing energy resilience and mobility: a multi-objective strategy for deploying shared autonomous electric vehicles during power outages. npj. Sustain. Mobil. Transp. 3, 13 (2026). https://doi.org/10.1038/s44333-026-00081-9

الكلمات المفتاحية: المركبات الكهربائية الذاتية المشاركة, مرونة الطاقة الحضرية, انقطاعات التيار, المركبة إلى الشبكة, التنقل المستدام