تجربة لشحن السيارات بالطاقة الشمسية تحقق كفاءة 98.1%

طور باحثون نظامًا للتحكم في الطاقة داخل محطات شحن السيارات الكهربائية المعتمدة على الألواح الشمسية والبطاريات، وحققوا كفاءة بلغت 98.1% في تتبع نقطة القدرة القصوى للألواح خلال اختبارات المحاكاة، مقارنة بنسبة 95% لطريقة التحكم التقليدية المستخدمة في الدراسة، في محاولة لزيادة الاستفادة من الطاقة المنتجة عندما تتغير أشعة الشمس، وتحسين إدارة الكهرباء بين الألواح والبطاريات والشبكة العامة.

ووفقًا لدراسة منشورة في دورية Scientific Reports، اختبر فريق بحثي من مؤسسات أكاديمية في الهند وأوغندا طريقة تحكم تعدل خطوات البحث عن نقطة التشغيل المناسبة للألواح الشمسية استنادًا إلى تغير الجهد والقدرة، وشملت التجربة 15 سيناريو مختلفًا للإشعاع الشمسي، كما استخدم الباحثون نموذجًا رياضيًا لتقدير مستوى شحن البطارية، واختبروه في 20 تجربة محاكاة لتقييم دقته.

كيف تقلل التقنية هدر الطاقة؟

تتغير القدرة الكهربائية التي تنتجها الألواح الشمسية مع اختلاف شدة الإضاءة والظروف التشغيلية، ولذلك تحتاج أنظمة الشحن إلى متابعة نقطة التشغيل التي تسمح باستخلاص أكبر قدر من الطاقة المتاحة، بدلًا من العمل عند مستوى ثابت لا يتناسب مع الظروف المتغيرة.

واعتمد الفريق على طريقة تحكم تتغير استجابتها وفق وضع النظام، إلى جانب استخدام مرشح رياضي من نوع Kalman لتقدير كمية الطاقة المتبقية داخل البطارية، ما ساعد في خفض متوسط خطأ تقدير مستوى الشحن من 2.45% إلى 0.118% ضمن الاختبارات المنشورة.

هل انخفضت تكلفة شحن السيارات فعلًا؟

أظهرت المحاكاة انخفاض تكلفة التشغيل بنسبة 6.8% عند استخدام نظام يتنبأ باحتياجات الطاقة، لكن النتيجة اعتمدت على افتراض توافر توقعات دقيقة للظروف المستقبلية، ولم تتحقق من خلال تشغيل محطة شحن تجارية.

ونفذ الباحثون نموذجًا أوليًا باستخدام متحكم ESP8266 لاختبار وظيفتي تتبع القدرة وتقدير شحن البطارية فقط، وسجل الجزء المختبر كفاءة بلغت 91.2% مقابل 93.6% في المحاكاة الكاملة.

وتعني النتائج أن بعض وظائف النظام خضعت لاختبار على عتاد حقيقي، بينما ظلت إدارة الطاقة التنبؤية واختبارات الاستقرار الشامل في نطاق المحاكاة، وهو ما يستلزم تجارب إضافية قبل اعتماد النظام في محطات شحن السيارات.