تحسين أنماط وشبكات شحن السيارات الكهربائية لتخفيض انبعاثات الشبكة

لماذا يهم قابس سيارتك للكوكب

تروَّج السيارات الكهربائية كثيرًا كمنقذات للمناخ، لكن ماذا يحدث عندما تتصل ملايين السيارات بالشبكة في آن واحد؟ تبحث هذه الدراسة في شنغهاي، إحدى أكبر مدن العالم من حيث انتشار السيارات الكهربائية، لتطرح سؤالًا يبدو بسيطًا: إذا كنا أذكياء بشأن متى وأين تشحن السيارات الكهربائية، هل يمكننا الحفاظ على إمداد الكهرباء، وتجنّب بناء محطات طاقة جديدة مكلفة، وفي الوقت نفسه خفض تلوث الكربون؟ يجيب المؤلفون بنعم—إذا نسقت المدن عادات الشحن لدى السائقين مع محطات شحن مخططة جيدًا وشبكة طاقة أنظف.

المشكلة الخفية وراء السيارات النظيفة

اليوم، يقوم معظم مالكي السيارات الكهربائية في شنغهاي بشحن سياراتهم في المنزل بعد الدوام، ما يزيد عبء الشحن في ذروة استهلاك الكهرباء المسائية العادية. وهذا يجبر شركات الطاقة على تشغيل محطات إضافية، غالبًا تعمل بالوقود الأحفوري، في أوقات تكون فيها التلوثات في أسوأ حالاتها. تظهر الدراسة أن الشحن المنزلي يهيمن على الطلب ويحدث ذروات من المساء المبكر حتى منتصف الليل، متراكبة تقريبًا مع أعلى أحمال الشبكة في المدينة. يلعب الشحن العام—في أماكن العمل أو مناطق التسوق—دورًا أصغر بكثير ويتوزع بشكل غير متساوٍ عبر أحياء المدينة، ما يترك بعض المناطق بلا خيارات تجعل الشحن خارج الذروة عمليًا. من دون تنسيق أفضل، قد يؤدي انتشار السيارات الكهربائية إلى زيادة الضغط على الشبكة ودفع الانبعاثات من شوارع المدينة إلى محطات طاقة بعيدة.

طريقة أكثر ذكاءً للشحن

باستخدام بيانات القيادة والشحن بالثواني لآلاف السيارات بين 2018 و2024، اختبر الباحثون استراتيجية "الجدولة المرنة". بدلًا من تغيير رحلات الناس، قامت الاستراتيجية بتحويل جلسات الشحن ضمن الأماكن والأوقات التي يزورونها بالفعل. على سبيل المثال، يمكن لسيارة تصل إلى المنزل في وقت متأخر وتُقاد إلى مكان عام في ظهر اليوم التالي أن تؤجل جزءًا من شحنها إلى الوقفة العامة لاحقًا، عندما تكون الشبكة أقل ضغطًا. يحد النموذج من هذه التغييرات حتى لا تسبب إزعاجًا شديدًا للسائقين: ينقل فقط جزءًا من أحداث الشحن بين التوقفات ويؤخر الشحن بمقدار معقول ضمن كل فترة ركن. حتى ضمن هذه القواعد التحفظية، يكون الأثر على مستوى المدينة كبيرًا—فيمكن أن ينخفض ذروة قدرة الشحن خلال الأسبوع بأكثر من 40%، مع توزيع استهلاك الطاقة من ساعات المساء الأشد ازدحامًا إلى فترات ليلية أو وسط النهار أهدأ.

بناء المحطات المناسبة في الأماكن المناسبة

لا تكفي الجدولة وحدها؛ إذ يجب أن تدعمها محطات شحن موضوعة في مواقع مناسبة. توقع الفريق كيف قد تنمو اقتصاد شنغهاي وسكانها وأساطيل السيارات الكهربائية وشبكة الشحن العامة حتى عام 2035. ثم صمموا خطة نشر تربط عدد محطات الشحن الجديدة في كل منطقة بالسكان المحليين والطلب المتوقع على الشحن. والأهم من ذلك، أن نحو عُشر الشواحن العامة الجديدة فقط مخصصة خصيصًا لدعم الجدولة المرنة، بينما تخدم الباقي الاحتياجات اليومية. حتى مع هذه الحصة المخصصة الصغيرة، يمكن للمدينة دعم شحن أكبر خارج أوقات الذروة، وتقليل التحميل المحلي الزائد، وجعل الأمر عمليًا للسائقين للانتقال من ذروة المساء إلى محطات عامة في أحياء أخرى أو في أوقات مختلفة من اليوم.

خفض الكربون مع تخفيف ضغط الشبكة

نظرًا لأن شبكة الطاقة في شرق الصين لا تزال تعتمد بشكل كبير على الوقود الأحفوري، لا سيما في أوقات الذروة، فإن تقليل تلك الذروات له فوائد مناخية واضحة. تجمع الدراسة محاكيات الشحن مع توقعات كيف سيتغير مزيج الكهرباء في المنطقة، بما في ذلك نمو طاقة الرياح والطاقة الشمسية والهيدروليكية. بين 2018 و2035، يقدر الباحثون أن الشحن الأذكى والنشر المستهدف للمحطات قد يتجنّبان أكثر من 10,000 جيجاواط-ساعة من استهلاك الكهرباء في أوقات الذروة ويقلّلان حوالي 46,000 طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المرتبطة تحديدًا بالتشغيل الإضافي لمحطات توليد الطاقة لشحن السيارات الكهربائية. على أساس لكل مركبة، ترتفع الانبعاثات الإضافية الناتجة عن نقل الطاقة لتلبية طلب الشحن مع توسع الأسطول أولًا، ثم تنخفض مرة أخرى مع نظافة الشبكة وتطبيق الجدولة. وحتى عندما لا يتبع كل سائق الجدول، تظل الفوائد قائمة: فالمشاركة الأعلى تؤدي إلى مكاسب غير متناسبة، لأن أكبر التحسينات تأتي من السائقين المستعدين لنقل أكبر قدر من الشحن بعيدًا عن أشد الذروات.

ما الذي يعنيه هذا للمدن المستقبلية

بالنسبة لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية واضحة: توفّر السيارات الكهربائية وعدها المناخي الكامل فقط عندما يتناغم شحنها مع شبكة أنظف وتدار جيدًا. في شنغهاي، يمكن لتوقيت ومكان الشحن بعناية—دون تغيير أماكن سكن الناس أو عملهم—أن يتجنب بناء محطات طاقة جديدة مكلفة، ويقلل التلوث، ويعزز استخدام الطاقة المتجددة. يجادل المؤلفون بأن مدنًا أخرى سريعة النمو في امتلاك السيارات الكهربائية يمكنها اتباع مسار مماثل من خلال دمج بيانات القيادة الواقعية وحوافز متواضعة للشحن خارج الذروة ووضع مدروس للشواحن العامة. إذا نُفّذ بصورة صحيحة، يصبح توصيل سيارة كهربائية بالكهرباء ليس مجرد خيار أنظف من ملء خزان وقود، بل أداة للمساعدة في استقرار الشبكة وتسريع الانتقال إلى طاقة منخفضة الكربون.

الاستشهاد: Liao, C., Deng, J., Chen, X.M. et al. Optimizing electric vehicle charging patterns and infrastructure for grid decarbonization. Commun. Sustain. 1, 43 (2026). https://doi.org/10.1038/s44458-026-00037-7

الكلمات المفتاحية: شحن السيارات الكهربائية, الشبكة الذكية, التنقل الحضري, بنية الشحن التحتية, خفض الكربون