עתיד הרכב החשמלי

בשנות ה-80 הוקרנה בארץ סדרת טלוויזיה אמריקאית שהלהיבה את הדמיון, עם מכונית מדברת מבוססת AI ("אביר על גלגלים". Knight Rider). זמן רב עבר מאז ואנחנו עדיין לא במצב העתידני שדמיינו באותה סדרה מצליחה. אך נראה שאנו מתקרבים אליו במהירות. לפניכם כמה "טעימות", ממגוון החידושים המעניינים בתחום הרכב החשמלי: 

חידושים בטעינה – לתקן מה שמפריע

טעינת רכבים חשמליים הוא נושא מרכזי, בכל הנוגע לחידושים וחשיבה יצירתית. ראשית, ציבור הנהגים רוצה יותר עמדות טעינה זמינות. מיזם חדש בירושלים, מקדם זאת דרך שימוש בתשתיות התאורה כבסיס להקמת עמדות טעינה. נהגים רוצים גם נוחות משופרת בהתנהלות מול ספקיות הטעינה השונות. כאן מסייע למשל חידוש שימושי ומעניין שמכונה "דלקן חשמלי אוניברסלי". מדובר בשבב או אפליקציה, שבעזרתם ניתן לטעון בעמדות ציבוריות של חברות שונות ולקבל בסוף החודש את הכל בחשבונית אחת.

מהירות הטעינה מואצת

עוד היבט של טעינת רכבים חשמליים שדורש שיפור, הוא קיצור זמני הטעינה. מסתבר שזו "נקודה כואבת" במיוחד עבור נהגים רבים וברחבי העולם נעשים מאמצים רבים לתת לכך מענה. למעשה, שבירת שיאי מהירויות טעינה כבר הפכה ל"ספורט" שבו מתחרות יצרניות רבות של רכבים חשמליים. לדוגמה, Zeekr (יצרנית רכב סינית) הציגה רכב חשמלי שנטען מ-10% ל-80% ב-9 דקות. 

עמדת טעינה ציבורית מהירה (DC) רגילה, טוענת בתוך 20-60 דקות. יש גם עמדות טעינה אולטרה-מהירות (100-360 קילוואט), אשר טוענות עד 80% תוך 15-30 דקות. עמדות כאלה כבר זמינות בישראל. מה הלאה? עמדות של 500 קילוואט? יותר? ייתכן. אך הזינוקים הבאים קדימה, יגיעו אולי מכיוון אחר או שילוב של כמה כיוונים כאלה. מה למשל? 

טעינה בדרכים ללא המתנה! 

זמן טעינה של 0 שניות הוא ללא ספק הטוב ביותר! אז למה לא לשאוף אליו? עוד בשנת 2009 בוצע ניסוי מעניין בארץ, שבו חשמל הופק מנסיעת רכבים על כביש. הטכניון, חברת אינוואטק והחברה הלאומית לדרכים התקינו מתחת לכביש קיים מערכת שממירה את לחץ הרכבים לחשמל, בשיטה פיאזו אלקטרית. בשנים האחרונות ובהקשר רכבים חשמליים, נמצאות בפיתוח שיטות לטעינת רכבים אלה באופן אלחוטי, תוך כדי נסיעה. למשל מחברת Electreon הישראלית. אולי בעתיד ישלבו את שני הרעיונות? כלומר, יתקינו מנגנון שאוסף חשמל באמצעות לחץ הרכבים שחולפים על הכביש וינצלו זאת לטעינת הרכבים החשמליים. 

חידושים בסוללות

מאחורי הקלעים, אפשר לומר שהכל מתחיל מהסוללות. שיפור הסוללות מתרחש במחלקות מחקר ופיתוח של יצרנים שונים ובמקרים רבים מבוסס על מחקרים אקדמיים. דוגמה מעניינת מבחינה זו, הוא חומר חדש לסוללות שבודקים באוניברסיטת Wenzhou בסין. בעזרתו, החוקרים הגיעו לטעינת 68.5% מקיבולת הסוללה בתוך 45 שניות!

רכבים חשמליים משתמשים לרוב בסוללות ליתיום-יון ולכן כוללים גם נוזל מיוחד. השימוש בנוזל מייקר את הסוללות ומכניס סיבוכים טכניים שונים, בהם בולטת ההידרדרות ההדרגתית של הסוללה. כפתרון לכך, מפותחות בין השאר סוללות ללא נוזל. סוללות כאלה מכונות Solid state battery. שימו לב לרעיון המבריק הבא: סוללות לרכב חשמלי הן דבר כבד (500 ק”ג ומעלה, ברכב פרטי). גם סוללות במצב מוצק לא יפחיתו את המשקל הזה באופן משמעותי. במקביל, שלדת הרכב (בכל סוג רכב) היא אלמנט כבד וחיוני נוסף. אולי אפשר להפוך את השניים לאחד? כלומר – האם השלדה יכולה להיות גם סוללה?! רעיון כזה בדיוק מקודם בשנים האחרונות. יותר מכך – הוא מתבסס על סיבי פחמן, שהם חומר חזק וקל במיוחד. מאחר שזהו חומר מוליך, נפתחות כאן אפשרויות מעניינות מאוד לרכבים חשמליים. וולוו עסקה בכך כבר ב-2010, אך השימוש בסיבי פחמן מציב בעצמו אתגרים רבים, שעדיין לא נפתרו. למשל מחירם הגבוה מדי עבור ייצור המוני. 

נגמרה הסוללה? אז מחליפים! 

בתחום האלקטרוניקה הביתית במתח נמוך, החלפת סוללות נפוצה יותר משימוש בסוללות נטענות. למשל בשעון מעורר או שלט למזגן. אך בתחום הרכב החשמלי, גישת הטעינה היא המובילה. ואכן, טעינה ביתית איטית היא פתרון מצוין. אבל כאשר אתם בדרכים, הרחק מעמדת הטעינה הביתית, ישנו המטרד הקבוע של הצורך בטעינה. מדוע שלא לפתור זאת כמו במכשירי החשמל הביתיים, באמצעות גישה של החלפת סוללה? הרעיון אולי נשמע בלתי אפשרי – הרי לא מדובר בכמה "סוללות אצבע". אך מסתבר שהוא לא רק אפשרי, אלא כבר זמין כשרות מסחרי פעיל! 

מדובר על החלפת סוללות בתחנות ייעודיות בתוך דקות בודדות, באוטומציה מלאה. אנו מדברים לא רק על סוללות בסוף חייהן או סוללות עם תקלה, אלא על תחליף לטעינה רגילה בעמדות ציבוריות! יש בגישה הזו אמנם אתגר טכני גדול, למשל בהתאמה לסוגי רכב שונים. אך הרעיון מקודם חזק בשנים האחרונות וכבר פועל בשטח בסין, עם תחנות של חברת NIO. ובישראל? תחנות כאלה עשויות להיות מוקמות כבר בעתיד הקרוב, על ידי דלק מוטורס יבואנית NIO.

גלגל התנופה ממשיך להסתובב? 

Zooz הישראלית (זוז פאוור) פיתחה פתרון מיוחד, שמאפשר הפעלת תחנות טעינה מהירה, גם במקומות שבהם תשתית החשמל לא חזקה מספיק למטרה זו. כיצד? באמצעות אחד הטריקים ההנדסיים העתיקים והפשוטים ביותר – Flywheel (גלגל תנופה בעברית). זהו גלגל כבד שמסובבים באמצעות חשמל (במקרה זה) למהירות גבוהה. הגלגל בנוי בצורה כזו, שהוא ממשיך להסתובב באופן קבוע גם אחרי שמופסק החשמל. כלומר, הוא שומר את האנרגיה החשמלית כאנרגיה קינטית. בשעת הצורך, המערכת מסוגלת להמיר את תנועתו בחזרה לחשמל. במקרה זה – לחשמל בהספק הגבוה, שדרוש לטעינת מהירה של רכב חשמלי. 

תכנון מודולרי וחדשני לרכב החשמלי

הנעה חשמלית משנה מהותית את תכנון הרכב, אך התכנון החדשני לא חייב להיעצר שם. החברה הישראלית רי אוטומוטיב (Ree Automotive) תכננה מחדש את האופן שבו משולבים ברכב חשמלי מנוע, בלמים, מערכת היגוי, בולמי הזעזועים ועוד. הטכנולוגיה שלה משלבת את כל אלה ב”מודולים” קומפקטיים, עם מודול אחד ליד כל גלגל. לגישה מהפכנית זו יש יתרונות רבים. בין השאר, היא מאפשרת לפנות יותר מקום ברכב עבור נוסעים או מטען ומקלה על תכנון מהיר וגמיש של רכבים. 

רכב חשמלי בגרסת הדיאט 

רכב חשמלי לרוב כבד יותר מרכב רגיל, בגלל הסוללה. אך האם ידעתם, שיש איתכם ברכב חשמלי "נוסע סמוי" נוסף, ששוקל לפחות 83 ק"ג? באוטובוס חשמלי משקלו כ-370 ק"ג. אלה הם החוטים החשמליים הרבים שבתוך הרכב וזהו משקלם הכולל. כיום מדובר בחוטי נחושת. אך אם נוכל להחליף את חלקם לפחות במתכת קלה יותר, הדבר ישפר את טווח הנסיעה ויצמצם הוצאות טעינה. אלומיניום הוא מועמד טוב למטרה זו. אך יש לו מגבלות טכנית שונות, למשל אתגרים בהלחמת אלומיניום. לאחרונה, האוניברסיטה הנורווגית למדעים וטכנולוגיה (NTNU) פיתחה פריצת דרך בכך. כך שיתכן שבקרוב ניסע ברכב חשמלי קל ויעיל יותר. 

חדשנות ישראלית – גם ברכב החשמלי

ישראל כ"אומת הסטארטאפ" משפיעה עולמית גם בתחום הרכב החשמלי. אמנם לא בהיקף רחב מאוד, אך בכל זאת עם חידושים נקודתיים מעניינים. מהעבר ידועה למשל חברת מובילאיי עם הפיתוחים שלה בנושא נהיגה אוטונומית. כיום, StoreDot מפתחת סוללות לטעינה סופר-מהירה, במטרה לאפשר טעינת רכבים חשמליים בתוך דקות. 3DBattery הוא סטארטאפ ישראלי שמפתח גם הוא סוללה משופרת, עם זמני טעינה מהירים וצפיפות אנרגיה גבוהה במיוחד. 

וברכבים עצמם? מכונית חשמלית עירונית קומפקטית, פיתחה חברת סיטי טרנספורמר הישראלית. רכב זה הוא באורך 2.5 מטר וברוחב מטר אחד! אלה כמובן ממדים מצוינים עבור חנייה ונהיגה בסביבה עירונית. עדיין צפוף? אז ניתן להזמין את הרכב עם דלתות שנפתחות כלפי מעלה. בתוך הרכב, תמצאו מושב קדמי בודד ומושב אחורי מתקפל (ליצירת תא מטען). אם רוחב הרכב (1 מטר) נשמע לכם כחסרון בהקשר יציבות בנהיגה, אתם צודקים. אך ברכב זה יש מנגנון שמזיז את הגלגלים לצדדים, כך שמתקבל רוחב של 1.4 מטר. 

ובתחבורה הציבורית, החברות Imagery ונתיב אקספרס מפתחות אוטובוס חשמלי אוטונומי.

יש עתיד (מעניין ומבטיח) לרכב החשמלי

לסיכום – הנושא המרתק של עתיד הרכב החשמלי נמצא בהתפתחות מתמדת, באינספור כיוונים מעניינים, עם פיתוחים פורצי דרך שמשנים את התמונה שוב ושוב. דוגמה עדכנית (נכון לכתיבת מאמר זה): רכב פלאג אין היברידי, עם משטח נשלף לשיגור והנחתת רחפנים, מחברת BYD! כך שבמבט לעתיד וללא ספק – יהיה מעניין!