دراسة حديثة: إعادة التوصيل الذكي للخلايا قد يطيل عمر البطارية بأكثر من 20%

أعلنت جامعة تشالمرز في السويد عن ابتكار تقني يستهدف معالجة مشكلة تدهور أداء بطاريات السيارات الكهربائية مع مرور الوقت. يعتمد الحل المقترح على تغيير طريقة توصيل خلايا البطارية ديناميكياً أثناء عملية التقادم، بدلاً من الاعتماد على التوصيلات الثابتة التقليدية التي تجعل الخلية الأضعف تحدد مصير الحزمة بأكملها.

آلية عمل التصميم الجديد

تعمل التقنية عبر تركيب مفاتيح إلكترونية حول كل خلية أو مجموعة خلايا، يتحكم بها نظام ذكي يغير مسار الاتصال بناءً على حالة الأداء الفعلية. يسمح هذا النظام بإدخال خلية معينة في الخدمة أو تجاوزها تماماً إذا كانت ضعيفة، مما يتيح للحزمة استغلال القدرة المتبقية في الخلايا السليمة بكفاءة أعلى وتجنب القيود المفروضة بسبب الاختلافات في خصائص الخلايا داخل الحزم ذات التوصيلات الثابتة.

الإحصاءات والنتائج المحتملة

أظهرت النماذج التفصيلية التي درسها الباحثون إمكانية إطالة العمر التشغيلي للبطارية بأكثر من 20 بالمئة، خاصة في تطبيقات الجهد العالي مثل الشاحنات الكهربائية والسيارات طويلة المدى. وفي مثال توضيحي ورد في بيان الجامعة، تمت دراسة بطارية بسعة 80 كيلوواط ساعة تُستخدم لمسافة 12 ألف كيلومتر سنوياً؛ حيث أظهرت النتائج أن التصميم القابل لإعادة التوصيل يصل إلى نقطة الاستبدال بعد نحو 14 شهراً إضافياً مقارنة بالحزمة التقليدية التي تستبدل بعد 10 سنوات.

التكلفة والفوائد الاقتصادية

رغم الفوائد المرجوة، تشير الجامعة إلى أن نسبة الـ 20 بالمئة تمثل حداً أعلى نظرياً للتصميم الأكثر تقدماً الذي يتحكم بكل خلية منفردة في ظروف مثالية. أما التطبيق العملي فيرجح الاعتماد على التحكم بمجموعات من الخلايا، مما يؤثر في مقدار المكاسب الممكنة. وتتطلب هذه التقنية إلكترونيات إضافية تزيد التكلفة الأولية للمركبة، لكن الجدوى الاقتصادية تتحقق من خلال تأجيل استبدال البطارية والحفاظ على قيمة أعلى لها عند انتهاء استخدامها في السيارة.

مدى توفر التقنية حالياً

لم تتوفر هذه التقنية بعد في المركبات المنتجة على نطاق واسع، إذ لا تزال في مرحلة النماذج الأولية البحثية والصناعية. ومن الفوائد الثانوية المحتملة تقليل الحاجة إلى مطابقة خصائص الخلايا بدقة عالية أثناء التصنيع، مما قد يسهل لاحقاً إعادة استخدام أجزاء أكبر من حزم البطاريات المستعملة في أنظمة تخزين الطاقة الثابتة. ويظل التمييز الأساسي بين إطالة عمر البطارية كعنصر ميكانيكي وبين المسافة التي تقطعها السيارة بعد الشحن واضحاً، فلا يعني الرقم المعلن وعداً بزيادة مماثلة في مدى القيادة لكل سيارة.