تبديل البطاريات والبطاريات المعيارية: الخطوة التالية في كهربة الشاحنات الكهربائية

قد يُعيد استبدال البطاريات تشكيل قطاع النقل بالشاحنات الكهربائية مع تطوير شركة CATL لتقنية البطاريات المعيارية.

قد لا تتحدد المرحلة التالية من النقل بالشاحنات الكهربائية بالبطاريات الأكبر حجماً فقط.

بدلاً من ذلك، تتجه الصناعة نحو نظام بيئي أوسع للطاقة يجمع بين البطاريات عالية الكثافة، والشحن بالميغاواط، وحزم البطاريات الموحدة، وتبديل البطاريات، والإدارة الذكية للطاقة، وخدمات الأسطول طويلة الأجل.

توفر منصة بطاريات المركبات التجارية TECTRANS II التي طرحتها شركة CATL حديثًا مثالًا واضحًا على هذا التوجه.

تم الكشف عن نظام TECTRANS II في معرض IAA Transportation 2026 في هانوفر، ألمانيا، وهو مصمم للمركبات التجارية المتوسطة والثقيلة ويدعم هياكل المركبات المختلفة ومتطلبات الطاقة واستراتيجيات الشحن.

من البطاريات الأكبر حجماً إلى منصة الطاقة المعيارية

لطالما شكلت سعة البطارية تحدياً كبيراً بالنسبة للشاحنات الكهربائية التي تنقل لمسافات طويلة.

يمكن للبطارية الأكبر أن توفر مدى قيادة أطول، ولكنها تضيف أيضًا وزنًا وتكلفة ومتطلبات شحن وتعقيدًا في تطوير المركبات.

تتعامل شركة CATL مع المشكلة بطريقة مختلفة.

يستخدم نظام TECTRANS II وحدات بطاريات قياسية قابلة للتكوين وفقًا لمتطلبات المركبات التجارية المختلفة. يدعم النظام تكوينات متعددة للبطاريات مع الحفاظ على أبعاد خارجية موحدة، وواجهات كهربائية موحدة، وبروتوكولات اتصال موحدة.

بحسب شركة CATL، يمكن للمنصة أن تدعم مدى قيادة يصل إلى 1000 كيلومتر في أعلى تكويناتها سعةً. كما تصل كثافة الطاقة الوزنية للنسخة الثقيلة إلى 170 واط/كغ.

قد يصبح هذا النهج المعياري ذا أهمية خاصة مع استمرار تطور تكنولوجيا البطاريات.

بدلاً من إعادة تصميم الشاحنة بالكامل في كل مرة تتوفر فيها تقنية بطاريات جديدة، يمكن للمصنعين ترقية نظام البطارية مع الحفاظ على جزء كبير من بنية السيارة الحالية.

مدى يصل إلى 1000 كيلومتر ليس سوى جزء من القصة

تُعد القدرة على المدى البعيد مهمة، لكن مشغلي الأساطيل يشعرون بالقلق بنفس القدر حيال وقت التوقف عن العمل.

قد يكون من الصعب دمج شاحنة يمكنها قطع مئات الكيلومترات ولكنها تتطلب ساعات لإعادة الشحن في عمليات لوجستية معقدة.

تقول شركة CATL أن أعلى تكوين TECTRANS II يمكنه تحقيق مدى يصل إلى 1000 كيلومتر وشحن بنسبة 80% في حوالي 25 دقيقة باستخدام شحن بمستوى الميغاواط.

كما تم تصميم النظام لتحقيق كفاءة ذهاب وإياب تصل إلى 96٪، وفقًا لشركة CATL.

تستهدف هذه المواصفات أحد التحديات الرئيسية التي تواجه السيارات الكهربائية التجارية:

كيف يمكن للشاحنات الكهربائية الحفاظ على معدل استخدام المركبات التي تعمل بالديزل؟

بالنسبة للأسطول الذي يعمل بشكل مستمر، فإن كل دقيقة من التوقف لها تأثير اقتصادي.

ولهذا السبب قد لا تكون تقنية الشحن وحدها كافية.

يؤدي استبدال البطارية إلى تغيير نموذج التشغيل

يُتيح استبدال البطارية إمكانية أخرى.

بدلاً من انتظار إعادة شحن حزمة البطارية الكبيرة، يمكن للشاحنة الكهربائية أن تدخل محطة تبديل مخصصة، وتستبدل بطاريتها المستنفدة ببطارية مشحونة، وتعود إلى العمل.

يُعد هذا المفهوم جذابًا بشكل خاص للشاحنات الثقيلة لأن بطارياتها يمكن أن تكون أكبر بكثير من تلك المستخدمة في سيارات الركاب.

طوّرت شركة CATL بالفعل حلولاً موحدة للبطاريات للمركبات التجارية، بينما تشمل استراتيجيتها الأوسع نطاقاً لتبديل البطاريات حلولاً مخصصة للشاحنات الثقيلة. وقد أنشأت برامج CATL السابقة بنية تحتية لتبديل البطاريات للمركبات التجارية في الصين.

الشرط الأساسي هو التوحيد القياسي.

إذا استخدمت كل شاحنة بنية بطارية مختلفة تمامًا، يصبح استبدال البطاريات أمرًا صعبًا على نطاق واسع.

ولكن إذا تمكن العديد من مصنعي المركبات من استخدام أبعاد بطارية متوافقة، وواجهات كهربائية، وبروتوكولات اتصال، وواجهات ميكانيكية، فإن البطارية نفسها يمكن أن تصبح أصلاً موحداً للطاقة.

وهنا يصبح نهج CATL المعياري مثيراً للاهتمام بشكل خاص.

سوابتوبوس: ربط الشاحنات بشبكة الطاقة

يصبح هذا التطور أكثر أهمية عند دمجه مع Swaptopus، وهي المبادرة التي تشمل CATL و Octopus Energy.

الهدف هو تطوير نظام بيئي أوروبي لتبديل البطاريات للشاحنات التجارية بدلاً من التعامل مع الشحن كوظيفة معزولة للمركبة.

يمكن للنموذج الأوسع أن يربط بين:

الشاحنات الكهربائية
↓
حزم بطاريات موحدة
↓
محطات تبديل البطاريات
↓
تخزين الطاقة
↓
إدارة الطاقة الذكية
↓
شبكة الكهرباء

هذا يغير تعريف محطة شحن السيارات الكهربائية.

بدلاً من مجرد توصيل الكهرباء إلى المركبة، يمكن لمركز الطاقة أن يدير البطاريات، وقدرة الشحن، والطلب على الشبكة، والكهرباء المتجددة، وعمليات الأسطول.

كما أعلنت شركة CATL وشركاؤها عن تعاون يشمل مجموعة DHL وشركات أخرى لاستكشاف حلول متكاملة تغطي المركبات والشحن وتخزين الطاقة وتبديل البطاريات وخدمات دورة الحياة.

لماذا يُعد هذا الأمر مهمًا للخدمات اللوجستية الأوروبية

يمثل قطاع الشحن في أوروبا بيئة بالغة الصعوبة فيما يتعلق بالكهرباء.

تحتاج شاحنات النقل لمسافات طويلة إلى:

• عدد كبير من الأميال المقطوعة يومياً
• استخدام المركبات على نطاق واسع
• تكاليف تشغيل يمكن التنبؤ بها
• تجديد سريع للطاقة
• بنية تحتية موثوقة
• عمر بطارية طويل
• إدارة الأسطول المرنة

لا يفي نموذج شحن السيارات الكهربائية التقليدي للركاب بالضرورة بجميع هذه المتطلبات.

تتطلب المركبات التجارية بنية تحتية مصممة وفقًا لجداول الخدمات اللوجستية بدلاً من عادات الشحن الفردية للمستهلكين.

ولهذا السبب يمكن أن يتطور الشحن بالميغاواط وتبديل البطاريات كحلول تكميلية.

بالنسبة للطرق المتوقعة ذات فترات الشحن الكافية، قد يكون الشحن عالي الطاقة عمليًا.

بالنسبة للأسطول عالي الاستخدام الذي يعمل بشكل مستمر، يمكن أن يوفر تبديل البطاريات طريقة أخرى لتقليل وقت التوقف.

قد يصبح توحيد معايير البطاريات ميزة تنافسية

لذلك فإن أحد أكثر الجوانب إثارة للاهتمام في TECTRANS II ليس مجرد كثافة الطاقة أو المدى.

إنه مفهومالتقييس.

تقول شركة CATL إن منصتها المعيارية يمكنها دعم كل من هياكل المحور الكهربائي والمحرك المركزي، وتسمح للمصنعين بالتبديل بين الشحن التقليدي وتبديل البطاريات.

وتؤكد الشركة أيضاً أن المنصة المعيارية يمكن أن تقصر دورات تطوير المركبات بنسبة 50% تقريباً وتقلل تكاليف البحث والتطوير بنسبة 60%–70%.

ينبغي اعتبار هذه الأرقام بمثابة الأهداف المعلنة لشركة CATL بدلاً من كونها نتائج صناعية تم التحقق منها بشكل مستقل.

ومع ذلك، فإن الاستراتيجية الأساسية مهمة.

كلما أصبحت واجهة البطارية أكثر توحيدًا، كلما أصبح من الأسهل على مصنعي المركبات وشركات الشحن ومشغلي الأساطيل وشركات الطاقة ومقدمي خدمات البطاريات المشاركة في نفس النظام البيئي.

ماذا يحدث للبطارية بعد أن تغادر الشاحنة الطريق؟

ومن الأسئلة المهمة الأخرى إدارة دورة حياة البطارية.

تمثل بطاريات الشاحنات التجارية أصولاً رأسمالية كبيرة.

قد تقضي البطارية سنوات داخل الشاحنة، لكن عمرها الافتراضي لا ينتهي بالضرورة عندما تصبح غير مناسبة لتطبيقات النقل الصعبة.

قد تتزايد الروابط بين أنظمة السيارات الكهربائية التجارية المستقبلية:

الحياة الأولى ← شاحنة ← تشغيل الأسطول ← تبديل البطارية ← تخزين الطاقة في الحياة الثانية ← إعادة التدوير

تم تصميم بطارية TECTRANS II شديدة التحمل من CATL لعمر خدمة يصل إلى 12 عامًا أو 1.5 مليون كيلومتر، مع الاحتفاظ بنسبة 70٪ من السعة.

قد يؤدي إطالة عمر الخدمة إلى تحسين اقتصاديات المركبات الكهربائية التجارية مع خلق فرص لمراقبة البطاريات وإصلاحها وتجديدها وتخزين الطاقة في الحياة الثانية وإعادة تدويرها.

الفرصة القادمة: إلكترونيات الطاقة

البطارية ليست سوى جزء واحد من المركبة التجارية الكهربائية.

مع ازدياد أنظمة البطاريات مرونةً وذكاءً، تزداد أهمية إلكترونيات الطاقة المحيطة بها.

تتطلب الشاحنة الكهربائية بنية كاملة لتحويل الطاقة تتضمن ما يلي:

• الشحن المدمج
• تحويل التيار المستمر إلى تيار مستمر
• توزيع الطاقة ذات الجهد العالي
• إدارة البطارية
• اتصال CAN
• إدارة الحرارة
• أنظمة الطاقة المساعدة
• التحكم في الشحن
• مراقبة الطاقة

وهنا يمكن لموردي إلكترونيات الطاقة أن يلعبوا دوراً هاماً في المرحلة التالية من كهربة المركبات التجارية.

يمكن لوحدة التحكم الإلكترونية عالية الكفاءة أن تقلل من خسائر الشحن.

يمكن لمحول التيار المستمر/المستمر الموثوق به أن يوفر طاقة مستقرة منخفضة الجهد للإلكترونيات الخاصة بالمركبات والأنظمة المساعدة.

تتيح تقنية الاتصال الذكي CAN للشاحن ونظام إدارة البطارية ووحدة التحكم في السيارة تبادل معلومات التشغيل في الوقت الفعلي.

بالنسبة للمركبات التجارية التي تعمل في بيئات قاسية، يمكن أن تكون مستويات الحماية والأداء الحراري والموثوقية وسهولة الصيانة بنفس أهمية ذروة الطاقة.

الصورة الأكبر

يشير إطلاق شاحنة TECTRANS II من شركة CATL إلى أن النقل بالشاحنات الكهربائية يتجاوز السؤال البسيط التالي:

"ما هو الحجم المناسب للبطارية؟"

قد يصبح السؤال الأكثر أهمية هو:

"كيف ينبغي أن يعمل نظام الطاقة بأكمله في المركبة التجارية؟"

يمكن لنظام بيئي مستقبلي للشاحنات الكهربائية أن يجمع بين البطاريات طويلة المدى، والشحن بالميغاواط، وتبديل البطاريات، والواجهات الموحدة، والإدارة الذكية للطاقة، والطاقة المتجددة، وتخزين الطاقة، وخدمات دورة حياة البطاريات.

يمثل Swaptopus أحد الاتجاهات المحتملة لهذا النظام البيئي في أوروبا.

سيعتمد ما إذا كان استبدال البطاريات سيصبح حلاً سائداً على الاستثمار في البنية التحتية، وتوافق المركبات، واقتصاديات الأسطول، واللوائح، واستعداد العديد من المصنعين والمشغلين لتبني معايير مشتركة.

لكن الاتجاه أصبح واضحاً بشكل متزايد.

قد لا يُبنى مستقبل النقل بالشاحنات الكهربائية على تقنية واحدة.

قد يتم بناؤها حول منصة طاقة متكاملة.

وبالنسبة للشركات التي تقوم بتطوير أنظمة شحن المركبات، ومحولات التيار المستمر/المستمر، وأنظمة اتصالات إدارة البطاريات، والبنية التحتية للشحن، وإلكترونيات الطاقة للمركبات التجارية، فإن هذا التحول يخلق فرصة تكنولوجية أكبر بكثير تتجاوز البطارية نفسها.

أصبحت الشاحنة الكهربائية أكثر من مجرد مركبة، فهي تتحول إلى منصة طاقة متنقلة.