تاریخچه خودرو برقی

خودرو برقی از چه زمانی وارد بازار خودرو شد؟ شاید برخی بر این تصور باشند که ایده اتومبیل‌های الکتریکی نهایتاً در اواخر دهه 1990 مطرح شده و اجرا شده باشد، اما در واقع این طور نیست. فکر استفاده از موتور الکتریکی در خودروها تقریباً به‌اندازه استفاده از موتورهای بخار در خودروها قدمت دارد. بله به قدمت خودروهای بخار، قدیمی‌تر از اتومبیل با موتور بنزینی، در این مقاله با ما باشید تا تاریخچه خودرو برقی را مرور کنیم

بحران در موتورهای بخار و ظهور ایده‌های جدید

موتورهای بخار مشکلات زیادی داشتند، مثلاً ابتدا باید صبر می‌کردند تا آب جوش بیاید به بخار تبدیل شود سپس فشار درون دیگ بالا برود تا موتور کارش را شروع کند. به‌علاوه این موتورها به‌شدت پر صدا بودند. از طرف دیگر فشار درون دیگ باید مرتباً کنترل می‌شد در غیر این صورت دیگ منفجر می‌شد. تمامی مهندسین و مخترعین به فکر استفاده از ایده‌های نو بخصوص در خودروها بودند. یک گروه به دنبال موتورهای با سوخت‌های بنزینی بودند و ایده موتورهای چهارزمانه و دو زمانه را پیگیری می‌کردند. اما یک گروه دیگر به دنبال استفاده از یک انرژی دیگر بودند. انرژی الکتریسیته

برق و اتومبیل

ایده یک خودرو که به‌سرعت روشن شده و به حرکت درآید، بسیار جذاب به نظر می‌رسید. به همین دلیل گروهی از مخترعان این فکر را دنبال کردند. در سال 1828 آنیوس جدلیک (Anyos Jedlik) از مجارستان ماکتی از یک خودرو ساخت که به کمک نیروی مغناطیسی حرکت می‌کرد. (شکل 1)

شکل 1 – اولین ماکت خودرو برقی – Anyos Jedlik – 1828 میلادی

اما در حقیقت اولین خودرو برقی (EV) که قادر به حرکت بود، بین سال‌های 1832 تا 1839 روبرت اندرسون (Robert Anderson) به دنیا معرفی شد. شاید بتوان او را اولین مخترع خودرو برقی نامید. اندرسون مخترعی اهل اسکاتلند بود.

شکل 2- روبرت اندرسون – مخترع خودرو برقی با باتری

بعدها طرح اندرسون توسط دو مخترع دیگر توماس داونپورت از امریکا و روبرت دیویدسون از اسکاتلند کامل شد. این مخترعین برای اولین‌بار از باتری نسل اولی (Premary battery) به‌عنوان منبع اصلی خودرو استفاده کردند. باتری‌های نسل اول یک‌بارمصرف، بزرگ و حجیم بودند و این یکی از مشکلات بزرگ اتومبیل‌های برقی در آن دوران بود. (شکل3)

شکل 3- سه‌چرخه تکمیلی برقی اندرسون 1839

باتری سربی اسیدی قدم بزرگی برای خودرو برقی

در سال 1865 گستون پلنت (Gaston Planté) فرانسوی اولین باتری سربی اسیدی را ساخت. باتری‌های سربی اسیدی قابلیت شارژ مجدد را دارند، اما این باتری هنوز کامل نبود، چون به‌سرعت تخلیه شده و به شارژ مجدد نیاز داشت. شکل 4 نمونه باتری پلنت که در موزه نگهداری می‌شود را نشان می‌دهد.

شکل 4- باتری سربی اسیدی پلنت 1865

در سال 1880 یک شیمی‌دان فرانسوی دیگر به نام کامیله آلفونس فاوره (Camille Alphonse Faure) باتری پلنت را کامل کرد. این کار او به توسعه اتومبیل‌های برقی بسیار کمک کرد. فرانسه و انگلیس اولین کشورهایی بودند که اتومبیل‌های برقی را جدی گرفتند و شاید عجیب به نظر برسد که در اواخر قرن 18 تاکسی‌های برقی زیادی در شهر لندن و پاریس جابه‌جایی مسافران را بر عهده داشتند.

شکل 5- تاکسی برقی – اواخر قرن 18 – انگلیس

جنگ بخار و الکتریسیته

 اتومبیل‌ بخار و اتومبیل‌ برقی به‌شدت با یکدیگر رقابت می‌کردند. یک بلژیکی با نام کامیله جناتزی (Camille Jenatzy) که یک راننده خودروهای مسابقه‌ای بود و بارها نامش به‌عنوان رکود شکن در تاریخ ثبت شده با یک خودرو برقی در سال 1899 به رکورد عجیب 105 کیلومتر در ساعت دست‌یافت. کاری که هیچ خودرو با موتور بخار حتی به فکرش هم نمی‌رسید. بدنه آلومینیومی این خودرو دوک شکل ساخته شده بود. این خودرو اکنون در موزه‌ نگهداری می‌شود. (شکل 6)

شکل 6- خودرو برقی جناتزی- 1899

در اواخر قرن 19 حدود 20 شرکت مختلف در امریکا خودرو برقی تولید می‌کردند. اوج محبوبیت این اتومبیل‌ها در سال 1912 بود که حدود 35 هزار دستگاه از آن در امریکا به فروش رسید. البته اتومبیل‌های بخار هنوز محبوب‌تر بودند، چون اتومبیل‌های برقی فقط برای استفاده در درون شهر مناسب بودند، زیرا باتری آنها را باید شارژ می‌کردند، اما اتومبیل‌های بخار این مشکل را نداشتند. صنعت خودرو در بخش اتومبیل‌ برقی نیز به‌سرعت در حال ترقی بود. اما نسل جدیدی به‌عنوان انرژی مورداستفاده در خودروها ظهور پیدا کرده بود. نسل نسخه نسبتاً معقول خودروهای با موتور احتراق داخلی در اواخر قرن 18 به بازار انجام شد موتورهای احتراق خارجی در برابر موتورهای احتراق داخلی هیچ شانسی نداشتند، شرکت‌های خودروساز بخار تا اواخر دهه 20 قرن 19 نیز مقاومت کردند اما بازی را به موتورهای احتراق داخلی (موتورهای احتراق داخلی دو زمانه) باختند. معضل باتری و مدت‌زمان نگهداری شارژ در اتومبیل‌های برقی نیز باعث شد بازار را به موتورهای بنزینی و گازوئیلی ببازند. عملکرد خودرو های بخار آن‌قدر ضعیف بود که دیگرکسی به فکر استفاده مجدد آنها در اتومبیل‌ها نیفتاد؛ اما خودروهای برقی این‌طور نبودند. آنها منتظر فرصت بودند تا مجدد خود را نشان دهند.

جرقه‌هایی برای بازپس‌گیری بازار

بعد از دهه 1920 عملاً خودروهای بنزینی و دیزل بازار را فراگرفتند. در این میان انواع اتومبیل‌ برقی هرازگاهی خود را نشان می‌دادند که در ادامه چند نمونه از این تلاش‌ها معرفی می‌شود. شرکت اسکاتیش اویایشن (Scottish Aviation) یک شرکت اسکاتلندی بود که از سال 1935 محصولات مختلف صنعتی تولید می‌کرد. در سال 1966 یک مینی خودرو برقی به بازار معرفی کرد. (شکل 7)

شکل 7- Scottish Aviation Scamp -1966 میلادی

این خودرو از 4 باتری 48 ولت برای منبع تغذیه استفاده می‌کرد و دارای دو موتور الکتریکی بود که روی چرخ‌های عقب نصب شده بودند. در سال 1973 شرکت انفید در انگلستان یک مینی ون مانند طرح شرکت اسکاتلندی به بازار معرفی کرد. با نام انفید 8000
(شکل 8)

شکل 8- انفیلد 8000 – 1973 میلادی

(Enfield 8000) که می‌توانست به‌سرعت 77 کیلومتر در ساعت دست پیدا کند و مسافتی حدود 65 کیلومتر را با یک‌بار شارژ طی کند.
در سال 1974 یک شرکت آمریکایی یک خودرو به نام citicar یا Citi car به بازار معرفی کرد. (شکل 9)

شکل 9- citicar – سال‌های 1974 تا 1977

کم‌کم خودروسازهای بزرگ نظرشان به خودرو برقی جلب شد. شرکت‌های بنز و بی ام و در آلمان، شرکت فورد و جنرال‌موتور در آمریکا حتی شرکت تویوتا در ژاپن خود را برای ورود به این عرصه آماده می‌کردند.

بازگشت قهرمان

دهه 1990 را می‌توان دهه شروع مجدد برای خودروهای برقی دانست. Bmw ، فورد ، تویوتا ، جنرال‌موتور، بنز همه در این سال فضایی برای ارائه محصولات جدید برقی داشتند. انواع  اتومبیل‌ برقی در حال ورود مجدد به میدان بودند. (شکل 10)

شکل 10- چند نمونه خودرو برقی در دهه 1990

این بار تکنولوژی ساخت، بهینه‌سازی مصرف، کنترل آلاینده‌ها و حفظ منابع طبیعی کفه ترازو را به سمت خودروهای برقی سنگین می‌کرد. پس از هفت دهه خاموشی نشان دادند رقیب ضعیفی نیستند. در دهه اول قرن 21 یک شرکت نوظهور خودرویی را به بازار عرضه کرد که جهش بزرگی برای خودرو های برقی به شمار می‌رفت. شرکت تسلا وارد عرصه تولید خودرو شده بود.
تسلا نسل اول Roadstar خود را سال 2008 به بازار معرفی کرد. این خودرو با طرح اسپورت شگفتی بزرگی در بازار ایجاد کرد. (شکل 11)

شکل 11- تسلا – رودستار – 2008

مدل رودستار اولیه رکورد 393 کیلومتر را با یک بار شارژ باتری را ثبت کرد. این خودرو از باتری‌های لیتیوم بهره می‌برد حداکثر سرعت آن عدد باورنکردنی 200 کیلومتر در ساعت بود. از حالت سکون در زمان 3.8 ثانیه به سرعت 100 کیلومتر در ساعت دست پیدا می‌کرد. عرضه این خودرو زمین‌لرزه شدیدی برای خودروهای بنزینی و دیزل بود. آنها که به هم‌زیستی مسالمت‌آمیز موتور بنزینی و برقی در مدل‌های هیبریدی رضایت داشتند. بیشتر نقاط قوت خود را که همان سرعت بیشتر، مسافت طی شده بیشتر نسبت به اتومبیل‌های برقی بود در خطر دیدند و تاریخ نشان داد که این احساس خطر بسیار واقعی بود. تسلا در مدل Y به مسافت طی شده 525 کیلومتر (در مود اقتصادی) دست پیدا کرد. (شکل 12)

شکل 12- تسلا – مدل Y –2020

این مدل نشان داد می‌توان از آن در مسافرت‌های خارج  از شهر نیز استفاده کرد. تنها نقطه‌ضعف باقی‌مانده در خودرو برقی، زمان شارژ طولانی است که آن نیز به‌زودی با جایگزین‌کردن خازن‌های توان بالا بجای باتری حل خواهد شد.
بسیاری از کشورهای مطرح، برنامه حذف اتومبیل‌های احتراقی را در دست دارند. به‌عنوان نمونه کشور آلمان، تولید و عرضه خودرو های بنزینی و دیزل برای استفاده در داخل این کشور را از سال 2030 به‌شدت محدود شده است. اتومبیل‌ برقی بالاخره رقیب خود، اتومبیل با موتور احتراق داخلی را شکست دادند و انتقام نبرد 100 سال پیش را گرفتند.

نویسنده:مهندس بهروز خطیبی