יישום Flask לבחירת תחנות טעינה וניתוב לרכבי חשמל עם ACO ו-NSGA-II כולל מגבלות אנרגיה פוטו-וולטאית

נסיעות בדרך חכמות יותר לרכבים חשמליים

ככל שיותר נהגים עוברים לרכבים חשמליים, שאלה פשוטה הופכת למפתיעה ומסובכת: היכן כדאי לעצור לטעינה? בחירה בתחנה שגויה עלולה לגרור סטיות דרך נוספות, תורים ארוכים, חשבוניות גבוהות יותר, ויותר זיהום שנובע מחשמל ממקורות פוסיליים. מחקר זה בוחן מערכת ניתוב חכמה שעוזרת לרכבים חשמליים במרוקו לבחור בזמן אמת את המסלול והתחנה הטובים ביותר, תוך ניצול חשמל שמשי חינמי כשהוא זמין.

מדוע הבחירה בתחנת טעינה מסובכת כל כך

בכבישים של היום הנהג החשמלי צריך למאזן בין פרמטרים רבים בו־זמנית. מצב הסוללה, מהירות הנסיעה, מרחק לתחנה, אורך התור, מחיר החשמל, ואפילו האם התחנה מוזנת מפאנלים סולאריים או מהרשת — כולם משפיעים. רוב הכלים הקיימים מתמקדים רק בחלק קטן מהתמונה, כגון המרחק הקצר ביותר או המחיר הנמוך ביותר, ולעיתים מתעלמים מעומס התחנות או מדרגה של שימוש באנרגיה מתחדשת. המחברים מראים שגישה צרה זו עלולה להשאיר נהגים ממתינים, משלמים יותר מהנדרש, או מפספסים הזדמנויות לטעינה מאנרגיה סולארית נקייה.

עוזר דיגיטלי שמביט קדימה

החוקרים תכננו עוזר מקוון שמחבר בין רכבים ותחנות טעינה דרך קישור אינטרנט קל משקל. כל תחנה משדרת את מיקומה, מספר השקעים הפנויים, כמות האנרגיה הסולארית הזמינה, ומחיר הטעינה הנוכחי. במקביל, כל רכב עוקב אחרי מיקומו, רמת הסוללה, היעד ומהירות נסיעה צפויה בסוגי דרכים שונים. באמצעות זרמי נתונים חיים אלה, המערכת בונה מפת נתיבים אפשריים ומסננת כל תחנה שהרכב אינו יכול להגיע אליה בבטחה תוך שמירה על מרווח אנרגיה נדרש.

איך החיפוש החכם עובד מאחורי הקלעים

בתוך העוזר פועלים ביחד שתי שיטות חיפוש בהשראת הטבע. אחת מחפשת ברשת הדרכים מסלולים מבטיחים שהם קצרים ויעילים, ומתחשבת ברחובות עירוניים, כבישים פרבריים וכבישים בין-עירוניים, וכן בהאטות צפויות מתמרורי תנועה ופקקים. השנייה שוקלת מספר מטרות במקביל: הגעה מהירה, שמירה על זמני המתנה וטעינה נמוכים, צמצום עלויות, ושימוש כמה שיותר בחשמל סולארי. במקום לרדוף אחרי תשובה "מושלמת" אחת, היא בונה תפריט של פשרות טובות ואז בוחרת את האפשרות שמעניקה את האיזון הטוב ביותר לאותה נסיעה ספציפית.

בדיקות בעיר ובכבישים בין-עירוניים במרוקו

הצוות בחן את העוזר על מסלולים ריאליסטיים בפנים ומסביב למרקש וקזבלנקה, שתי ערים מרוקאיות עם רשתות טעינה מתפתחות ושמש חזקה. הם בנו חמש תרחישי נסיעה טיפוסיים, משליחות עירוניות ועד נסיעות בכבישים בין-עירוניים, והשוו את השיטה ההיברידית שלהם מול שלוש גישות מקובלות הנבדקות בנפרד. בכל המקרים החדשה קיצצה את מרחק הנהיגה בעד עשירית והקטינה את צריכת האנרגיה בכמעט עשירית־שביעית בהשוואה לתכניתן מסלולים פשוט. היא גם מצאה מסלולים שהגיעו מוקדם יותר מאשר שיטות שהתמקדו רק באנרגיה או במחיר, והפנתה נהגים לתחנות עם אספקת אנרגיה סולארית רבה כשהשמש זרחה.

חשמל נקי יותר, חשבוניות נמוכות יותר, פחות המתנה

מכיוון שהעוזר מעדיף במודעתו תחנות המוזנות מסולארי כאשר זה מעשי, הרבה נסיעות שאבו את רוב החשמל שלהן מהשמש ולא מהרשת. בנסיעות עירוניות ביום עם אספקת סולארית טובה, עלויות הטעינה ירדו בכпример של כשמִשקַע של שליש או יותר, בעוד שחלק האנרגיה המתחדשת הגיע לעיתים בין שבעים לכמעט מאה אחוז. תמהיל נקי זה תורגם לפחות בכ־3–4 קילוגרם פחמן דו-חמצני לכל נסיעה בהשוואה להסתמכות על רשת בלבד. המערכת הראתה גם שהיא יכולה להתאים עצמה כאשר תחזיות ייצור סולארי או שימוש אנרגיה של הרכב סטו מעט, והימנעה מתוכניות טעינה שעשויות להשאיר רכב קרוב לריקון.

מה משמעות הדבר לנסיעות חשמליות בעתיד

לנהגים היומיומיים המחקר מצביע על עתיד שבו אפליקציית ניווט עושה יותר מאשר להצביע על השקע הקרוב. במקום זאת, היא עשויה לשקל בשקט זמן, עלות, צפיפות בתחנות, מרווחי בטיחות וכמה חשמל "ירוק" יש לפני שהיא מציעה עצירה. המחברים טוענים שהגישה שלהם מתאימה לערים חכמות שרוצות לתמוך בעוד רכבים חשמליים מבלי להעמיס על קווי החשמל, ומפרטים כיצד ניתן להרחיב אותה לניהול צי שלם של מוניות או וריאנים משלוחים. במילים פשוטות, המסר המרכזי שלהם הוא שתכנון מדוד ומונחה נתונים יכול להפוך את הנסיעה החשמלית לזולה, מהירה ונקייה יותר בו־זמנית.

ציטוט: Belaid, M., Beid, S.E., Habib, S. et al. EV charging station selection and routing flask application with ACO and NSGA-II including photovoltaic energy constraints. Sci Rep 16, 14754 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50734-5

מילות מפתח: רכבים חשמליים, תחנות טעינה, אנרגיה סולארית, תכנון מסלולים, ערים חכמות