شارژ خودروهای برقی از زمان انتظار گرفته تا دسترسی و هزینه همچنان یکی از چالش‌های همیشگی صنعت خودروسازی است. بر اساس مطالعات انجام شده، حدود ۲۷ درصد از شرکت‌کنندگان، کمبود زیرساخت شارژ را به عنوان بزرگ‌ترین نگرانی خود در مورد مالکیت خودروی برقی عنوان کردند.
بازار جهانی شارژ خودروهای برقی با سرعت زیادی در حال رشد است تا به این نگرانی پاسخ دهد: طبق گزارش Fortune Business Insights، ارزش این بازار در سال ۲۰۲۴ حدود ۲۲.۴۵ میلیارد دلار بوده و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۲ به ۲۵۷ میلیارد دلار برسد.
راهکار مرسدس‌بنز: رنگ خورشیدی برای خودروها
شرکت مرسدس‌بنز اهمیت و فرصت‌های نهفته در حل چالش شارژ خودروها از طریق فناوری‌های نوآورانه و روش‌های تولید پیشرفته را به خوبی درک کرده است. یوخن اشمید، مدیر ارشد بخش سامانه‌های محرکه‌ی الکتریکی آینده، در گفت‌وگو با Automotive World توضیح می‌دهد که تمرکز اصلی این بخش معمولاً بر روی افزایش کارایی موتورهای الکتریکی، مبدل‌ها و باتری‌ها است و شارژ معمولاً فرآیندی است که خارج از خودرو انجام می‌شود. با این حال، تیم او اکنون در حال بازتعریف این مفهوم است تا خود خودرو را نیز بخشی از فرآیند شارژ قرار دهد.
در ۲۲ نوامبر ۲۰۲۴، این خودروساز اعلام کرد که در حال همکاری با یک شریک (که هنوز نامش فاش نشده) برای توسعه‌ی نوعی "رنگ خورشیدی" (solar paint) است که در آینده می‌تواند انرژی لازم برای بخش عمده‌ای از مسافت سالانه‌ی رانندگان را به‌صورت رایگان تأمین کند.
افزایش سطح قابل استفاده برای شارژ خورشیدی در خودروها
ایده‌ی خودروهای برقی با توان خورشیدی ایده‌ی جدیدی نیست و برخی استارتاپ‌ها و خودروسازان کوچک در حال توسعه‌ی محصولات خود در این زمینه هستند. برای مثال، نمونه‌هایی مانند خودروی Aptera از سلول‌های فتوولتائیک (PV) مشابه سلول‌های استفاده‌شده در صنعت انرژی خورشیدی بهره می‌برند.
با این حال، اشمید توضیح می‌دهد:
سلول‌های خورشیدی استاندارد مؤثر هستند، اما محدودیت‌هایی دارند؛ فرآیند تولید آن‌ها پیچیده است، شیشه‌ها انعطاف‌پذیر ولی شکننده‌اند و سطح قابل‌پوشش محدود است. از این رو، مرسدس‌بنز رویکردی متفاوت در پیش گرفته است.
شرکت کار خود را با توسعه‌ی نوعی ماژول خورشیدی جدید آغاز کرد که تنها ۵ میکرومتر ضخامت و ۵۰ گرم وزن در هر متر مربع دارد. با پیشرفت در فناوری این سلول‌ها، راندمان آن‌ها از ۷٪ به حدود ۲۰٪ افزایش یافت؛ رقمی که تقریبا با راندمان سلول‌های فتوولتائیک استاندارد برابری می‌کند و برای کاربردهای خودرویی کافی است.
مرسدس‌بنز این سلول‌ها را به صورت لایه‌ای بسیار نازک از خمیر خورشیدی درمی‌آورد که می‌توان آن را در دمای محیط بر روی بدنه‌ی خودرو پخش کرد. این روش سطح قابل‌استفاده برای شارژ خورشیدی را بسیار فراتر از محدوده‌ی سقف خودرو گسترش می‌دهد.
اگرچه راهکار جدید را می‌توان به‌طور کلی نوعی رنگ نامید، اما اشمید توضیح می‌دهد که تفاوت‌های اساسی با رنگ‌های متداول دارد: «این محصول قابل مقایسه با رنگ‌های پاششی (spray coating) در خطوط تولید فعلی نیست و در هیچ مرحله‌ای از کوره استفاده نمی‌شود.
برداشت انرژی خورشید
مرسدس‌بنز ادعا می‌کند که رنگ خورشیدی آن از لحاظ هزینه تولیدی ارزان است و هیچ عنصر خاکی کمیاب یا سیلیکون در آن به کار نرفته است. اما با وجود نوآوری در افزایش سطح قابل شارژ، چالشی اساسی باقی مانده است؛ هر رشته شامل شش سلول خورشیدی متصل به‌صورت سری تنها ۳ ولت (۰.۵ ولت برای هر سلول) تولید می‌کند که برای باتری‌های ولتاژ بالای خودروهای برقی (۴۰۰ یا ۸۰۰ ولت) بسیار پایین است.
عملکرد واقعی در شرایط محیطی
در دنیای واقعی، تمام سطوح خودرو به طور یکنواخت در معرض نور خورشید نیستند و میزان نور بسته به موقعیت جغرافیایی، فصل و شرایط آب‌و‌هوایی متفاوت است. با این وجود، بیشتر خودروها در طول روز در فضای باز پارک می‌شوند و این یعنی فرصت مداومی برای برداشت انرژی خورشیدی وجود دارد که می‌تواند تأثیر ملموسی بر هزینه‌های مالکیت خودروی برقی بگذارد.
در صورتی که خودرو مورد نظر یک شاسی‌بلند متوسط با حدود ۱۰ تا ۱۳ متر مربع سطح رنگ‌پذیر باشد، رنگ خورشیدی مرسدس‌بنز می‌تواند سالانه حدود ۱۲,۰۰۰ کیلومتر (۷,۴۵۶ مایل) پیمایش رایگان در کشورهای اروپای مرکزی (مانند آلمان) فراهم کند؛ رقمی که تنها اندکی کمتر از میانگین مسافت سالانه‌ی طی‌شده توسط هر راننده در منطقه (۱۲,۵۴۰ کیلومتر) است.
در مناطق آفتابی‌تر مانند کالیفرنیا، رانندگان حتی می‌توانند بیش از ۱۰۰٪ انرژی سالانه‌ی مورد نیاز خود را از این طریق تأمین کنند که زمینه‌ساز قابلیت‌هایی مانند اتصال خودرو به شبکه برق (V2G) و فروش انرژی اضافی به شبکه خواهد بود. مرسدس‌بنز و سایر خودروسازان در حال بررسی این مفهوم هستند.
آینده استفاده از رنگ خورشیدی در خودروها
استفاده از رنگ خورشیدی ممکن است بر رنگ ظاهری خودرو نیز تأثیر بگذارد، زیرا میزان جذب یا بازتاب نور بسته به طیف رنگ متفاوت است. با این حال، اشمید توضیح می‌دهد که رنگ خودرو از طریق پیگمنت‌های معمولی ایجاد نمی‌شود:
ما از پوششی حاوی نانوذرات استفاده می‌کنیم که طول‌موج‌های نور تابیده به سطح خودرو را فیلتر می‌کند. از دید ناظر، خودرو به هر رنگ دلخواه حتی مشکی قابل مشاهده است. این پوشش شفافیتی در حدود ۹۴٪ دارد، بنابراین سلول‌های خورشیدی زیر آن همچنان با بازده بالا عمل می‌کنند.
مرسدس‌بنز در طول سال ۲۰۲۵ چندین روش مختلف را آزمایش خواهد کرد تا سریع‌ترین و اقتصادی‌ترین روش کاربرد رنگ خورشیدی در خط تولید را بیابد. این روند شامل آزمایش‌های فراوانی خواهد بود، زیرا سلول‌های خورشیدی باید متناسب با شکل هندسی هر قطعه‌ی بدنه تنظیم شوند و تعامل آن‌ها با مبدل توان و باتری نیز به‌دقت بررسی گردد.
با وجود مسیر طولانی توسعه، اشمید نسبت به آینده خوش‌بین است:
به نظر من گفتن اینکه این فناوری ممکن است بر تصمیم خرید خودرو تأثیر بگذارد، نوعی کم‌گویی است. با قابلیت‌های V2G، مشتریان ممکن است خودرویی بخرند تا نیاز برق خانه‌شان را تأمین کند، به‌جای اینکه پنل‌های خورشیدی روی سقف نصب کنند.
در واقع، خریداران صاحب یک نیروگاه خورشیدی سیار خواهند شد که بخش بزرگی از مسافت سالانه‌ی خود را به‌صورت رایگان طی می‌کند و شرکت‌های دارای ناوگان خودرویی نیز منبع درآمد جدیدی به دست می‌آورند.
منبع: automotiveworld