The Role of Electric Propulsion in Achieving Ambitious Climate Goals

ومع تعجيل الدول في جميع أنحاء العالم بالتزاماتها تجاه الاتفاق الأخضر الجديد وأطر العمل المناخية المماثلة، برزت تكنولوجيا الدفع الكهربائي كحجر أساسي للنقل والصناعة المستدامين، خلافا لمحركات الاحتراق التقليدية التي تحرق الوقود الأحفوري، فإن نظم الدفع الكهربائي تحول الطاقة الكهربائية مباشرة إلى حركة، تنتج انبعاثات من قطع الأرض، وهذا التحول الأساسي أساسي في إزالة انبعاثات غازات الدفيئة العالمية.

إن الدفع الكهربائي ليس تكنولوجيا واحدة بل فئة واسعة تشمل نظم البطاريات الكهربائية، وخلايا وقود الهيدروجين، والهيكلات المختلطة، وكل نهج يقدم مزايا متميزة حسب الطلب، من مركبات الركاب إلى الشحن الثقيل والطيران، ويجعل تزايد نضج هذه التكنولوجيات، إلى جانب انخفاض تكاليف البطاريات والكهرباء المتجددة، الدفع الكهربائي حلا عمليا ومكثفا لتحقيق الأهداف التي حددها العقد الجديد الأخضر.

فهم التكاثر الكهربائي: كيف يعمل ولماذا يهم

ويستعيض الدفع الكهربائي في قلبه عن الاحتراق الداخلي بالمحركات الكهربائية التي تعمل بالطاقة المخزنة، عادة في البطاريات أو خلايا الوقود، وفي نظم البطاريات، تخزن حزم الليثيوم الطاقة المستمدة من الشبكة، التي تستخدم بعد ذلك لقيادة السيارات الكهربائية، وتولد شبكات خلايا الوقود الكهرباء من الهيدروجين، ولا تنتج سوى بخار الماء كمنتج ثانوي.

(ب) إن كفاءة الدفع الكهربائي أعلى بكثير من كفاءة محركات الاحتراق، ففي حين لا يتحول محرك البنزين إلا نحو 20 إلى 30 في المائة من الطاقة في الوقود إلى حركة، فإن السيارات الكهربائية تحقق تقديرات الكفاءة بنسبة 85 إلى 95 في المائة، وهذا يعني أن الطاقة أقل تهدرها الحرارة، كما يمكن أن يتم إيصال نفس كمية الطاقة بقدر أقل بكثير من المدخلات، وعندما تأتي هذه المدخلات من مصادر متجددة مثل انبعاثات الطاقة الشمسية أو الريحية أو الطاقة الكهرمائية.

Key Variants of Electric Propulsion

وتصنف نظم الدفع الكهربائي بكيفية تخزينها وتحويلها للطاقة، وتشمل الأنواع الرئيسية ما يلي:

  • تستخدم البطاريات القابلة للشحن كمصدر للطاقة الوحيد ومعظم المركبات الإلكترونية المسافرة هي المركبات الثنائية الفينيل المتعددة البروم، وهي الأكثر شيوعاً، وتتحمل أقل تكلفة كاملة من الملكية للعديد من السائقين.
  • Hydrogen Fuel Cell (FCEV): ] Combines hydrogen with oxygen from the air to produce electricity, these are best suited for heavy-duty applications like trucks, buses, and trains because they offer faster refueling and longer range than pure bat systems.
  • Hybrid Electric (HEV / PHEV):] Combine an electric motor with a small internal combustion motor. Plug-in hybrids (PHEVs) can recharge from the grid, offering a transitional solution while charging infrastructure expands.
  • Inductive and Dynamic Charging:] Emerging technologies that allow wireless charging while driving, potentially reducing bat size and cost.

ويُجرى على كل تكنولوجيا عمليات مقايضة في التكاليف والوزن والنطاق والاحتياجات من الهياكل الأساسية، ويتوقف الاختيار على قطاع النقل المحدد والاحتياجات التشغيلية. ويبرز تقرير 2024 من الوكالة الدولية للطاقة أن المركبات الكهربائية للبطارية تمثل بالفعل 14 في المائة من مبيعات السيارات العالمية، وهي على المسار الصحيح وتبلغ 30 في المائة بحلول عام 2030 في إطار السياسات الحالية.

Propulsion in the Context of the Green New Deal

ويمثل الاتفاق الأخضر الجديد إطاراً شاملاً للسياسات العامة يدعو إلى الانتقال السريع إلى 100 في المائة من الطاقة النظيفة والاستثمارات الضخمة في الهياكل الأساسية المستدامة والعدالة البيئية، ويدعم الدفع الكهربائي هذه الأهداف مباشرة عن طريق إزالة الكربون من قطاع النقل، الذي يشكل أكبر مصدر لانبعاثات غازات الدفيئة في الولايات المتحدة، ووفقاً لـ ]Environmental Protection Agency، ساهم النقل بنسبة 28 في المائة من مجموع الانبعاثات.

تخفيض الانبعاثات عبر الموديس

ويمكن أن يؤدي الدفع الكهربائي إلى خفض الانبعاثات بشكل كبير في كل وسيلة نقل تقريبا:

  • Passenger vehicles:] Switching to EVs reduces lifetime emissions by 60-70% on average in the U.S. today, and that number will rise as the grid becomes clean.
  • Public transit:] Electric buses are silenceer, cheaper to maintain, and emit no tailpipe pollution. Dozens of U.S. cities are electrifying their bus fleets with support from federal grants.
  • Freight and logistical:] Electric trucks, from delivery vans to Class 8 semis, are entering production. Companies like Tesla, Volvo, and Nikola have launched models aimed at regional haul and last-mile delivery.
  • Marine shipping:] Battery-powered ferries and short-sea cargo vessels are already operating in Scandinavia and parts of Asia. Hydrogen fuel cells are also being tested for larger ocean-going ships.
  • Aviation:] Short-haul electric aircraft are in development for flights under 500 miles. While long-haul aviation will likely rely on sustainable aviation fuels, electric propulsion offers a reality path for regional air travel.

دعم إزالة الكربون من قِبل الغير

ولا يعمل الدفع الكهربائي بمعزل عن الآخر، ويرتبط تأثيره المناخي ارتباطا وثيقا بحجم الانبعاثات في شبكة الكهرباء، ومع تزايد القدرة على الطاقة المتجددة، فإن فوائد مجمع الكهرباء، ويتوخى الاتفاق الأخضر الجديد إنشاء شبكة مخفضة تماما من الكربون بحلول عام 2035، مما يجعل الدفع الكهربائي صفرا من الانبعاثات على أساس دورة الحياة، وعلاوة على ذلك، يمكن للمركبات الكهربائية أن تكون بمثابة موارد للشبكة عن طريق تكنولوجيا الذروة في استهلاك الطاقة من المركبات (V2G).

الفرص الاقتصادية وإيجاد فرص العمل

كما أن الانتقال إلى الدفع الكهربائي هو فرصة اقتصادية، فالاتفاق الأخضر الجديد يركز على الوظائف العالية الجودة والانتقال العادل للعمال في صناعات الوقود الأحفوري، وتنتج سلسلة الإمداد بالأشعة السينية - من صناعة البطاريات إلى تركيب الهياكل الأساسية - مئات الآلاف من الوظائف الجديدة، وتفيد وزارة العمل الأمريكية بأن فرص العمل في قطاع الطاقة النظيفة قد زادت بنسبة 10 في المائة في عام 2023، مما أدى إلى تجاوز النمو العام في العمالة في جورجيا.

التحديات التي يجب التصدي لها

ورغم وعدها، يواجه الدفع الكهربائي حواجز حقيقية يجب التغلب عليها لتحقيق الحجم اللازم لتحقيق الأهداف المناخية.

Battery Technology and Raw Materials

(ب) إن البطاريات التي تستخدم في البيوت والكوبالت والنيكل والغرافيت، ويمكن أن يكون للتعدين آثار بيئية واجتماعية كبيرة، كما أن إعادة التدوير والكيمياء البديلة (مثل فوسفات الحديد الليثيوم أو الغاز المسيل للفلور) تقلل من الاعتماد على المواد الشحيحة، ولكن سلاسل الإمداد لا تزال تشكل مصدر قلق شديد - من أكثر من 000 1 دولار لكل كيلوت.

الهياكل الأساسية للنقل والتزود بالوقود

ويعتمد التوسع في استخدام الكهرباء على شحنات ملائمة وموثوقة، ويوجد حاليا في الولايات المتحدة حوالي 000 180 محطة للشحن العام، ولكن العديد منها يتركز في المدن الساحلية، ولا تتوفر للمناطق الريفية والبيوت المتعددة الوحدات إمكانية الوصول إليها، وقد خصص قانون البنية التحتية في بيبارتسان 7.5 بليون دولار لبناء شبكة وطنية تضم 000 500 شحنة بحلول عام 2030، ولكن النشر كان أبطأ مما كان متوقعا.

مجموع تكلفة الملكية والقدرة على تحمل التكاليف

ولا تزال التكاليف المرتفعة تشكل عائقاً أمام العديد من الأسر المعيشية، فبينما تكون للمركبات الإلكترونية تكاليف تشغيلية أقل (أي الوقود، والأجزاء الأقل المتحركة، وأقل الصيانة)، فإن سعر الشراء لا يزال أعلى من عدد سيارات البنزين المماثلة بألف دولار، كما أن الائتمانات الضريبية الاتحادية التي تصل إلى 500 7 دولار والمساعدة المقدمة من الدولة، ولكنها لا يمكن دائماً أن تكون متاحة للمشترين ذوي الدخل المنخفض، كما أن السياسات التي تستهدف المركبات الإلكترونية والمؤجرات وتخفضة يمكن أن تخفض أسعارها.

القدرة على العمل والدمج المتجدد

وإذا كانت كل مركبة في الولايات المتحدة تعمل بالكهرباء اليوم، فإن الطلب على الكهرباء سيرتفع بنسبة تتراوح بين 30 و 40 في المائة، وهذا أمر يمكن إدارته بذكاء، ولكنه يتطلب استثمارا كبيرا في الشبكة، ويدعو الاتفاق الجديد الأخضر إلى تحديث الشبكة وتوسيع خطوط النقل من أجل إيصال الطاقة المتجددة إلى المراكز السكانية، كما أن معدلات الاستخدام، والشحن الذكي، والشحن في أماكن العمل يمكن أن تحول الطلب إلى ساعات غير مستقرة.

أطر السياسات العامة التي تُوجّه الإبتزاز الكهربائي

في الولايات المتحدة قانون تخفيض التضخم لعام 2022 يتضمن ائتمانات ضريبية للمركبات الإلكترونية، وحوافز تصنيع البطاريات والمكونات، ومنح لشحن البنية التحتية على مستوى الولايات والمستوى المحلي الهدف الفيدرالي هو أن تكون 50% من مبيعات المركبات الجديدة بالكهرباء بحلول عام 2030

خارج الولايات المتحدة، حظر الاتحاد الأوروبي سيارات جديدة محركة الاحتراق من عام 2035، وتتوقع الصين، أكبر سوق في العالم، أن تشكل مركبات البطاريات والسيارات المهجورة 50 في المائة من مبيعات السيارات الجديدة بحلول عام 2035، وترسل هذه السياسات إشارات واضحة إلى صانعي السيارات والمستثمرين والمرافق، مما ينشئ دورة نشطة من الحجم، وخفض التكاليف، والابتكار.

فرص الابتكار والنمو

ولا يتعلق التحول إلى الدفع الكهربائي فقط بمحركات التبديل، بل يفتح الباب لتصميمات المركبات الجديدة تماما، ونماذج الأعمال، والخدمات، كما أن مضيق الكهرباء أصغر وأكثر مرونة، مما يتيح مزيدا من الأشكال الهوائية، وزيادة المساحة الداخلية، وانخفاض مراكز الجاذبية، ويمكن أن تتلقى المركبات التي تحددها البرمجيات معلومات مستكملة أكثر من الجو، وتحسين إدارة البطاريات، وتمكين شركات تشغيل السيارات ذات الاستقلال الذاتي من اتخاذ أهدافا تتعلق بالكهرباء.

كما أن الدفع الكهربائي يتيح وسائل جديدة للتنقل، فالمركبات الإلكترونية والمراوح الإلكترونية تحل بالفعل محل رحلات السيارات القصيرة في المدن الكثيفة، وتستخدم روبوتات التوصيل المستقلة العجلات الكهربائية لتغطية اللوجيستيات التي تستخدم في الميل الأخير مع عدم الانبعاثات، وفي الطيران، تقوم ببدء مثل طائرة جوبي للطيران والطيران المرفأ بتطوير طائرات عمودية كهربائية لنقل الهواء في المناطق الحضرية، مما يمكن أن يقلل من الازدحام والسفر عبر الزمن.

إدماج نظام الطاقة الكهربائية في نظام الطاقة النظيفة

ولا يمكن فصل قطاع نقل مستدام حقا عن نظام الكهرباء، إذ يتوخى الاتفاق الأخضر الجديد نهجا شاملا حيث يتم كهربة المباني والصناعة والنقل وتوليد الطاقة الكهربائية، كما أن الدفع الكهربائي هو حجر الزاوية، وعندما تُحمَّل المركبات من مزارع الطاقة الشمسية أو الرياح السطحية، فإنها تعمل على شبكة الطاقة المتجددة بنسبة 100 في المائة، ويمكن تخزين الجيل المتجدد في بطاريات المركبات وتُعاد إلى الشبكة خلال فترات الذروة.

ويمكن أن تؤدي رسوم التموين الذكية إلى الحد الأمثل من الوقت القائم على ظروف الشبكة في الوقت الحقيقي، وتوافر الطاقة المتجددة، وأسعار الكهرباء، ففي الولايات المتحدة مثلا، توفر تعريفة الطاقة في أوكتوبوس معدلات رخيصة للشحن الليلي عندما تكون الطاقة الريحية في كثير من الأحيان وفيرة، وتخفض هذه البرامج تكاليف المستهلكين وتخفض الحاجة إلى محطات توليد الطاقة الجديدة، حيث يزيد عدد المنازل والأعمال التجارية التي تُشغلها مباشرة من خلال توليد الطاقة الشمسية.

مجرد استحقاقات الانتقال والمجتمع

وتؤكد الصفقة الجديدة الخضراء أن الانتقال إلى الاقتصاد النظيف يجب أن يكون عادلا وشاملا، وأن الدفع الكهربائي يمكن أن يوفر هواء أنظف في المجتمعات التي عانت منذ وقت طويل من الديزل، ولا سيما في الأحياء المنخفضة الدخل، وقرب الموانئ والمستودعات، ومستودعات الحافلات، وأن يُكفل كهربة الحافلات المدرسية وحافلات العبور وشاحنات التسليم تخفيضا جذريا في برامج صنع الأسطول وأمراض الجهاز التنفسي الأخرى.

برامج مثل برنامج حافلات المدرسة النظيفة التابع لوكالة حماية البيئة تضع آلاف الحافلات الكهربائية على الطريق، بتمويل من قانون البنية التحتية في بيبارتيسان، وهذه الحافلات لا تحسن صحة الطفل فحسب، بل تخفض أيضاً تكاليف وقود الديزل للمقاطعات المدرسية، وتحرر الأموال للتعليم، وبالمثل، فإن برامج كهرباء الموانئ تحل محل الرافعات وشاحنات الفناء ذات النظارات الكهربائية، وتخفض الانبعاثات والضوضاء.

"الطريق إلى 2050"

وبغية تحقيق الأهداف المناخية للخط الأخضر الجديد وتجنب أسوأ آثار الاحترار العالمي، يجب أن يحقق العالم انبعاثات صافية من الطاقة الحرارية بحلول عام 2050، وسيؤدي الدفع الكهربائي دوراً مركزياً، وستكون جميع سيارات الركاب الجديدة التي تباع في عام 2050 تقريباً كهربائية، وينطبق الشيء نفسه على حافلات المدن، وشاحنات التسليم، والعديد من الشاحنات، وستدار الطائرات والأسمدة القصيرة الأجل على البطاريات أو الهيدروجين.

وثمة حاجة إلى مواصلة البحث والتطوير، وستؤدي البطاريات الجيل القادم، وتكنولوجيا الدول الصلبة، وبروتوكولات أفضل لشحن البضائع إلى تحسين الأداء وتخفيض التكاليف، وستتطلب خلايا وقود الهيدروجين للاستخدام في العمل الثقيل وجود بنية أساسية أرخص لإنتاج الهيدروجين وتخزينه، وستكفل بروتوكولات موحدة للشحن، وقابلية التشغيل المتبادل، وتدابير أمن الفضاء الإلكتروني أن يعمل النظام لصالح الجميع، وسيؤدي التعاون الدولي بشأن المعايير وسلاسل الإمداد إلى تسريع التقدم.

الخلاصة: التكاثر الكهربائي كعامل للتغيير

إن الاندفاع الكهربائي ليس مجرد تحديث تقني، بل هو عامل تمكين أساسي من أهداف الاتفاق الأخضر الجديد والمناخ العالمي، ومن خلال إزالة الانبعاثات الجاهزة، وتحسين كفاءة الطاقة، والاندماج في الطاقة المتجددة، فإنه يوفر مسارا موثوقا به لتطهير النقل، وهو أكثر مصادر غازات الدفيئة عنيدة، وتحديات التكلفة والهياكل الأساسية والمواد هي تحديات حقيقية ولكنها قابلة للاستمرار في دعم السياسات والابتكار.