مقدمه

نخستین خودرو با سیستم محرک برقی در سال 1879 اختراع شد. یازده سال بعد و در سال 1890 اولین خودروی برقی تجاری جهان در آمریکا عرضه شد، اما باتوجه به پیشرفت فنّاوری موتورهای احتراقی، خودروهای بنزینی ارزان‌تر و قدرتمندتر شدند و خودروهای برقی به‌دلیل ضعف‌های متعدد، به‌تدریج از بازار کنار گذاشته شدند. در آغاز قرن 21 با پیشرفت صنعت باتری‌های لیتیومی و نیز افزایش نگرانی‌ها پیرامون آلودگی هوا و افزایش قیمت سوخت‌های فسیلی، بار دیگر خودروهای برقی در کانون توجهات قرار گرفتند. در حال حاضر سه نوع خودروی برقی وجود دارد. خودروی تمام برقی (BEV): خودرویی است که تنها از باتری‌های الکتریکی برای تأمین انرژی استفاده می‌کند و هیچ‌گونه پیشرانه یا موتور احتراق داخلی ندارد. خودروی هیبریدی کامل (HEV): خودروهای هیبریدی دارای موتور بنزینی یا دیزلی به‌همراه موتور برقی هستند. این خودروها از دو منبع قدرت بهره می‌برند و انرژی بازیابی‌شده از حرکت خودرو برای شارژ باتری استفاده می‌شود. در سرعت‌های پایین، خودرو به‌طور خودکار از نیروی برق برای رانندگی بدون آلایندگی استفاده می‌کند. خودروی پلاگین هیبرید (PHEV): نوعی از خودروهای هیبریدی است این خودروها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که هم از طریق برق و هم از طریق سوخت فسیلی حرکت کنند. به عبارت دیگر هم از طریق بنزین و هم از طریق شارژ باتری حرکت می‌‌‌کنند.

مزایا و چشم‌انداز خودروهای برقی

امروزه استفاده از خودروهای برقی به‌عنوان جایگزین خودروهای بنزینی و یکی از روش‌های مؤثر در کاهش گازهای گلخانه‌ای، تحقق سیاست‌های جهانی در زمینه کربن‌زدایی و افزایش بهره‌وری انرژی(30% بیشتر از خودروهای بنزینی) جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده است. افزایش اقبال به خودروهای برقی در سال‌های اخیر باعث شده است سهم آن در بازار جهانی خودرو از 1% در سال 2016 به 20% (معادل 786 میلیارد دلار) در سال 2024 افزایش بیابد چنانکه از مجموع حدود 88 میلیون خودروی فروخته شده در سال 2024، سهم انواع خودروهای برقی حدود 17 میلیون بوده است.

 این رقم در برخی بازارها، مانند چین و کشورهای اروپایی، رکورد بالاتری نیز ثبت کرده است. به‌عنوان‌ مثال، چین به‌عنوان بزرگ‌ترین بازار خودروهای برقی جهان در سال 2024 قریب به 11 میلیون خودرو برقی فروخته و سهمی در حدود 65 درصد از بازار خودروهای برقی را به خود اختصاص داده است، همچنین سهم خودروهای برقی در بازار اروپا به حدود 25 درصد و در ایالات‌متحده، به حدود 8 درصد رسیده است. برخی پیش‌بینی‌ها حاکی از آن است که سهم خودروهای برقی از بازار جهانی تا سال 2030 می‌تواند به بیش از 30 درصد افزایش یابد.

بزرگ‌ترین تولیدکنندگان خودروهای برقی

در سال 2024 مجموع تعداد خودروهای برقی فروخته شده قریب به 17 میلیون دستگاه بوده است. چین به‌عنوان بزرگ‌ترین تولیدکننده خودروهای برقی در جهان، در این سال با تولید بیش از 12 میلیون خودرو سهمی در حدود 50% از تولید خودروهای برقی جهان را به خود اختصاص داده است. پس از چین، آلمان با 20%، آمریکا 15% ، ژاپن 5% و کره جنوبی 5% بیشترین سهم را در تولید خودروهای برقی دارند. بزرگ‌ترین شرکت‌هایسازنده خودرو  برقی دنیا بر اساس کشور محل تولید عبارت‌اند ‌از: چین (BYD، NIO، XPeng و Li Auto)، آلمان (فولکس‌واگن، مرسدس بنز،BMW  و پورشه)، آمریکا (تسلا)، ژاپن (نیسان و تویوتا)، کره جنوبی (هوندا و کیا).

چالش‌های پیش روی توسعه خودروهای برقی

با توسعه بازار خودروهای برقی و حرکت جهان به سمت خودروهای سبز و جایگزینی آن‌ها با خودروهای احتراقی لازم است علاوه بر مزایا، به چالش‌های استفاده از این نوع خودروها نیز پرداخته شود. همانگونه که در بخش‌های گذشته مشاهده شد، عمده فرآیند توسعه و مصرف خودروهای برقی در کشورهای توسعه یافته رخ داده است. همین موضوع نشان می‌دهد که توسعه این فناوری و استفاده از آن در کشورهای درحال توسعه و کمتر توسعه‌یافته تا کنون با دشواری‌های مواجه بوده است. در یک بررسی اجمالی می‌توان مهم‌ترین چالش‌های پیش روی توسعه این صنعت و فراگیری آن را به شرح زیر دسته‌بندی نمود:

1.قیمت و هزینه‌ی نگهداری بالا

قیمت خودروهای برقی در مقایسه با خودروهای بنزینی بسیار بیشتر است. بررسی‌ها نشان می‌دهد به‌طور میانگین قیمت خودروهای برقی بین 30 الی 70 هزار دلار است در حالی که میانگین خودروهای بنزینی بین 15 الی 50 هزار دلار قیمت دارد. علاوه بر قیمت اولیه بالا، یکی دیگر از چالش‌های استفاده از خودروهای برقی هزینه‌های زیاد تعمیر و نگهداری مربوط به باتری این نوع خودروها است. جالب است بدانید که طول عمر باتری‌های لیتیومی بین 5 تا 8 سال بوده و باتوجه به عدم توسعه فناوری‌های بازیافت، این باتری‌ها باید کاملا تعویض شوند. هزینه‌های ناشی از تعویض آن‌ها نیز بین 3 الی 11 هزار دلار برآورد می‌شود.

2.وابستگی به شبکه برق

 یکی از چالش‌های خودروهای برقی این است که برای تامین محرک مورد نیاز خود کاملا به شبکه برق سراسری وابسته هستند و این موضوع، در هنگام تأمین برق از شبکه‌های ناتوان یا ناتراز ایجاد مشکل می‌نماید. در حال حضار بسیاری از کشورهای درحال توسعه و کمتر توسعه‌یافته به‌دلیل ناترازی انرژی یا ضعف شبکه انتقال و توزیع، امکان تامین برق 24 ساعته در تمام سطح شبکه را ندارند و همین امر باعث می‌شود امکان فراگیر شدن خودروهای برق برای عموم مردم در این مناطق وجود نداشته باشد. علاوه بر این درصورتی‌که شبکه یک کشور یا بخشی از آن به دلایل مختلف دچار اختلال و ناپایداری شود ناوگان حمل نقل برقی با بحران روبه‌رو خواهد شد. همین موضوع باعث می‌شود بازار خودروهای برقی به کشورهای دارای زیرساخت مناسب محدود بماند.

3.هزینه بالای زیرساخت شارژ و توزیع جغرافیایی محدود آن‌ها

 هزینه و فضای موردنیاز برای احداث ایستگاه‌های شارژ خودروهای برقی از چالش‌های مهم این فناوری است. نازل‌های شارژ سطح ۲ (کاربرد تجاری) بین ۳ تا ۷ هزار دلار و نازل‌های شارژ سریع بیش از ۳۵ هزار دلار قیمت ‌دارند. هزینه نصب این تجهیزات نیز بین 1000 تا ۵ هزار دلار است. به همین دلیل، احداث ایستگاه‌های شارژ تنها در مکان‌های پرتردد توجیه اقتصادی دارد. همچنین، باتوجه به سرعت بالای پیشرفت تکنولوژی در حوزه خودروهای برقی، توسعه فناوری ایستگاه‌های شارژ ممکن است منجر به تولید نسل‌های جدید شارژها شود که جایگزینی آن‌ها با ایستگاه‌های موجود هزینه‌بر خواهد بود.

چالش دیگری که در مسیر فراگیری خودروهای برقی وجود دارد، فراوانی و توزیع جغرافیایی ایستگاه‌های شارژ است. باتوجه به اینکه هنوز ایستگاه‌های شارژ خودروهای برقی به گستردگی پمپ‌های بنزین نیستند، استفاده عمومی از خودروهای برقی در بسیاری از کشورها همچنان با مشکل مواجه است.

4.مدت‌زمان شارژ و برد مسافت

مدت‌زمان طولانی مورد نیاز برای شارژ خودروهای برقی یکی دیگر از چالش‌های این فناوری محسوب می‌شود. شارژ سریع یک خودروی ۹۰ کیلووات ساعتی، بین ۳۰ تا ۴۵ دقیقه زمان می‌برد و در صورت استفاده از شارژهای سطح 2 این زمان می‌تواند به 2 الی 4 ساعت بر اساس مکانیسم شارژ تعبیه‌شده در خودرو افزایش پیدا ‌کند. برای درک بهتر از عدم صرفه زمانی شارژ این خودروها باید شرایط را متصور شد که تنها 3 خودرو در صف شارژ جلوتر از شما قرار داشته باشند. در چنین شرایطی شما باید زمانی در حدود 2 الی 3 ساعت صرف شارژ خودروی خود نمایید. این درحالی‌ است که پر کردن مخزن خودروهای بنزینی تنها 2 الی 3 دقیقه طول می‌کشد که مقایسه‌ای از کارایی و سرعت بین این دو فناوری را نشان می‌دهد. علاوه بر آن برد مسافتی که خودرو‌های برقی با یک مرتبه شارژ نسبت به خودروهای بنزینی طی می‌کنند بسیار کمتر است. در حال حاضر خودروهای برقی اقتصادی توانایی طی مسافتی بین 200 الی 400 کیلومتر دارند. هرچند خودروهای لوکس برقی با تکنولوژی بالاتر و ظرفیت باتری بیشتر رکورد مسافت بالای 600 کیلومتر را نیز به ثبت رسانده‌اند اما هنوز تا فراگیر شدن این تکنولوژی و کاهش قیمت آن‌ها به حدی که قابلیت استفاده برای عموم مردم را داشته باشد راه زیادی در پیش است.

5.چالش‌های باتری

باتری‌های لیتیوم‌یونی که از جمله پایه‌های اساسی توسعه فناوری خودروهای برقی به‌شمار می‌روند، از مواد کمیابی مانند لیتیوم، کبالت، نیکل و منگنز تشکیل شده‌اند، که به دلیل استخراج پرهزینه چالش‌برانگیز هستند. بر اساس آخرین ارزیابی‌های سازمان زمین‌شناسی آمریکا، ذخایر جهانی لیتیوم 92 میلیون تن تخمین زده می‌شود که عمدتاً در بولیوی(23 میلیون تن)، آرژانتین (22 میلیون تن)، ایالات متحده (14 میلیون تن) و شیلی (11 میلیون تن) و ... قرار دارند. به دلیل محدودیت منابع لیتیوم، افزایش تقاضا برای خودروهای برقی به افزایش قیمت این فلز منجر می‌شود، که درنهایت هزینه تولید خودروهای برقی را بالا می‌برد. نکته قابل‌توجه این است که تکنولوژی بازیافت باتری‌ها هنوز در مراحل ابتدایی قرار دارد و نیازمند توسعه فناوری‌های مؤثرتر است که این مسئله علاوه بر چالش‌های اقتصادی چالش‌های زیست‌محیطی نیز ایجاد می‌کند.

علاوه بر این، بسیاری معتقدند که آسیب‌های محیط زیستی ناشی از فرآیند تولید باتری‌های لیتیومی بسیار بیشتر از آلودگی‌های ایجاد شده ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی است. این موضوع می‌تواند یکی از چالش‌برانگیزترین مسائل برای طرفداران محیط زیستی خودروهای برقی به‌شمار برود.

6.عملکرد ضعیف در دمای بالا

دیگر نکته قابل توجه در زمینه باتری‌های لیتیومی که از مهم‌ترین اجزاء خودروهای برقی به‌شمار می‌روند، وابستگی عملکرد بهینه آن‌ها به دمای مناسب است. در دماهای پایین، حرکت یون‌های صفحات باتری کند شده و راندمان باتری کاهش می‌یابد، درحالی‌که دماهای بالای 45 درجه سانتی‌گراد نیز به‌دلیل افزایش دمای باتری منجر به افزایش خطر انفجار می‌شود. محدوده دمایی عملکرد مطلوب این باتری‌ها بین 15 تا 45 درجه سانتی‌گراد است و شرایط دمایی نامناسب می‌تواند تأثیر منفی بر کارایی خودروهای برقی داشته باشد. همین امر گستره جغرافیایی استفاده از خودروهای برقی را با محدودیت مواجه می‌کند.

7.تخریب زیرساخت‌های جاده‌ای

وزن خودروهای برقی به دلیل باتری‌های بزرگ و سنگین معمولاً بیشتر از خودروهای با سوخت فسیلی است. باتری‌ها می‌توانند 300 تا 600 کیلوگرم وزن داشته باشند. این مقدار وزن اضافه، فشار بیشتری به سطح جاده وارد کرده و باعث فرسایش سریع‌تر زیرساخت‌های جاده‌ای، پل‌ها و آسفالت خیابان‌ها می‌شود. همچنین، وزن زیاد به لاستیک‌ها فشار وارد کرده و موجب استهلاک سریع‌تر، افزایش مصرف انرژی و کاهش کارایی خودرو می‌گردد.

8.حملات سایبری

یکی از نگرانی‌های عمده در فراگیری خودروهای برقی، حملات سایبری است. این خودروها اغلب به شبکه‌های اینترنتی، نرم‌افزارهای مختلف و سامانه‌های کنترل از راه دور متصل هستند که آن‌ها را در معرض تهدیدات سایبری از قبیل هک کردن سیستم‌های کنترل خودرو، حملات به باتری‌ها و شارژرها، حملات به نرم‌افزار خودرو، خطرات مربوط به داده‌ها و حریم خصوصی مسیرها و الگوی رانندگی قرار می‌دهد.

نتیجه‌گیری

علی‌رغم مزایای متعددی که برای خودروهای برقی  برشمرده می‌شود و مهم‌ترین آن‌ها کاهش آلودگی هوا و صرفه‌جویی در مصرف سوخت است، شک و تردیدهایی درباره توسعه آن‌ها وجود دارد. چالش‌هایی نظیر عدم توسعه متناسب زیرساخت‌های شارژ، محدودیت منابع لیتیوم و قیمت بالای باتری‌های لیتیومی از جمله موانع پیش روی توسعه خودروهای برقی است. علاوه بر این، جهان برای حل این چالش‌ها در حال حرکت به سمت فناوری‌های جایگزینی مانند خودروهای هیبریدی و هیدروژنی است.

با توجه به اینکه ایران نیز به پیروی از روندهای جهانی در حال حرکت به سمت استفاده بیشتر از خودروهای برقی است، لازم است در برآوردها و سیاست‌گذاری‌های این حوزه چالش‌ها و معایب استفاده از خودروهای برقی به‌دقت مورد ارزیابی قرار بگیرد. علی‌رغم اینکه واردات خودروهای برقی ایران در گام‌های اولیه خود به‌سر می‌برد اما به‌نظر می‌رسد همان تعداد اندک نیز با مسائلی از جمله فقدان زیرساخت‌های لازم و کافی برای شارژ خودروها مواجه باشد. باید مراقب بود سیاستی که به نیت حل چالش‌های ناترازی بنزین به خدمت گرفته می‌شود کشور را به قعر چاه ناترازی برق و فقدان زیرساخت‌های مناسب گرفتار نکند. از همین رو، به‌نظر می‌رسد سیاست پیشنهادی مطلوب برای شرایط فعلی کشور حرکت به سمت واردات و استفاده از خودروهای هیبریدی است. این خودروها به دلیل مصرف ترکیبی از سوخت‌های فسیلی و برق، علاوه براینکه راه‌حل مناسب و کارآمدی برای کاهش بحران ناترازی سوخت و آلودگی هوا هستند، با مشکلات خودروهای تمام برقی از جمله فقدان زیرساخت مناسب شارژ این خودروها نیز مواجه نیستند.