מהו כביש חשמלי?
כביש חשמלי, eroad, eHighway או מערכת כבישים חשמלית (ERS) היא מערכת המאפשרת העברת כוח בין רכב לכביש בו הוא נוסע. כבישים חשמליים מסווגים לשלוש קטגוריות בהתבסס על אופן הטעינה:
מוליך עילי
בטעינה מסוג זה, המתח מועבר באופן רציף מקווים עיליים לרכב באמצעות פנטוגרף. טעינה על-ידי מוליך עילי מתאימה יותר למשאיות ואוטובוסים גבוהים דיים כדי להגיע לקווי החשמל. היא גם פועלת טוב יותר עם כלי רכב שנוסעים בנתיב מוגדר מראש, כך שהם יכולים להישאר מחוברים ברציפות לקווי החשמל.העברת מתח מוליך מהכביש
הדבר דומה לטכנולוגיית המוליך העילי, אלא שבמקום פנטוגרף, המתח מועבר לרכב דרך מסילות המוטבעות במשטח הכביש או על גביו. הטכנולוגיה כוללת זרוע מכנית מובנית המתחברת עם ספק הכוח.העברת מתח מהכביש באינדוקציה
כאן מתבצעת העברת מתח בין סלילים המוטבעים בכביש לסלילים ברכב, ללא חוטים. המתח מהרשת מומר לזרם חילופין (AC) בתדירות גבוהה כדי ליצור שדה מגנטי, שנקלט לאחר מכן על ידי הסלילים מתחת לרכב כדי לייצר מתח.
כאשר מכונית או משאית נוסעות בכביש המצויד בכל אחת מהטכנולוגיות הללו, האנרגיה תיכנס ישירות למערכת ההנעה או תשמש לטעינת סוללות קיימות. אך ברגע שהרכב על כביש רגיל, הוא יעבור למנוע חשמלי או היברידי או למנוע בעירה פנימית.
השימוש בכבישים חשמליים מוגבל למדי כיום, אם כי ישנם כמה פרויקטים ניסיוניים המתבצעים בשיתוף עם יצרני רכב, מכוני מחקר, ממשלות וחברות אנרגיה. פרויקט אחד כזה פועל בלונד, שבדיה בעוד באיטליה מתכננת הממשלה להתקנת כביש אלקטרוני באורך 6 ק"מ בצפון המדינה. בקליפורניה פרויקט הדגמה מתקיים ליד הנמלים של לוס אנג'לס ולונג ביץ'.
כבישים חשמליים: שקלול היתרונות והחסרונות
כבישים חשמליים מועילים כל עוד הם מספקים חלופה נקייה יותר למנוע הבעירה הפנימית - במיוחד אם האנרגיה שבה משתמשים מגיעה ממקור מתחדש כמו רוח או שמש. במקרה של טעינה בהולכה, גם כבישים חשמליים יעילים למדי. למשל, החברה Elways AB דיווחה על יעילות של 85-95% עבור פתרון מוליך מפולח עבור מכוניות ומשאיות, אשר נבדק כעת כחלק מ- פרויקט eRoadArlanda.
אבל כאן פחות או יותר מסתיימים כל היתרונות של מערכות כביש חשמליות. בעוד שכמעט כל החלופות לדיזל רחוקות מלהשתייך לזרם המרכזי, רבות הגיעו רחוק יותר ממערכות כביש חשמליות (ERS). כיום אין הרבה נתונים מהחיים האמיתיים כדי לתמוך באמינותן, ולמעט הפנטוגרף (שהוא בן 100 שנה), כל סוגי הטעינה האחרים הם טכנולוגיות חדשניות ולא בשלות.
כבישים חשמליים (eHighways) גם יקרים; התקנת תשתית הטעינה פירושה השקעה משמעותית בפריסת כבישים, התקנת קווי חשמל וגם תחזוקתם. יש להם גם פוטנציאל לגרום להפרעה ממושכת לזרימת התעבורה הקיימת בזמן שהתשתית מתעדכנת. מחקר אחד מעריך כי התקנה של מערכת אינדוקטיבית דינמית תארך 3 שבועות לכל 100 מטרים, בעוד שהתקנת 10 קילומטרים של מערכת הולכה עילית עשויה להימשך חודש. ניתן למזער את ההפרעות אם בניית כבישים חשמליים (ERS) תהיה חופפת לעבודות תחזוקה מתוכננות, אבל זה באמת יגביל את המהירות שבה ניתן יהיה לפרוס את הטכנולוגיה.
המורכבות של כבישים חשמליים (ERS) פירושה גם שגורמים רבים כולל ממשלות, עיריות, ספקי חשמל וחברות הובלה יצטרכו לעבוד יחד. זה גם ידרוש שיתוף פעולה חוצה גבולות במקומות כמו האיחוד האירופי, שבהם משאיות הנוסעות ברחבי האזור יצטרכו להתאים לאותה טכנולוגיה כדי לעשות שימוש בכבישים. תקנים לטעינה נמצאים בפיתוח, כך שכל סוג רכב יוכל לעשות שימוש בכבישים חשמליים.
האם כלי רכב חשמליים יכולים להציל את המצב?
אחד הטיעונים העיקריים לכבישים חשמליים הוא התפקיד שהם יכולים למלא בהפחתת חרדת הטווח שמגיעה עם נהיגה במשאית חשמלית. המחשבה היא שרכבי רכב חשמליים יוכלו לנסוע למרחקים ארוכים יותר ולהשתמש בסוללות קטנות יותר אם כבישים חשמליים ישמשו להעברת כוח ישירות להנעה של הרכב או לטעינת הסוללה הקיימת. זה נשמע כמו פתרון מעשי, אבל הוא קורס במהירות תחת בדיקה מדוקדקת יותר.
האתגר הראשון הוא יכולת פעולה הדדית, כלומר מערכת כבישים חשמלית תצטרך להיות מסוגלת לספק חשמל לכל סוג של רכב. כיום לא קיימים תקנים ותכנון מערכת להעברת כוח מהרשת לכבישים חשמליים (ERS) לרכבים מרובים. האתגר השני נובע משיפורים במגוון סוללות המשאיות החשמליות, שעלולים להפוך במהירות את טעינת ה-ERS למיותרת. יש לקחת בחשבון את העובדה שכיום משאית חשמלית טעונה במלואה יכולה לנסוע למרחק 300 קילומטרים, המכסים כ-40% מכלל עבודות ההובלה באיחוד האירופי. טווח זה צפוי להשתפר בעתיד הקרוב באמצעות שיפורים בסוללות ליתיום-יון, גילוי של חומרים חדשים לתאים, מערכות ניהול סוללות טובות יותר וטכנולוגיות קירור. יש גם תקוות גדולות לסוללות מצב מוצק (SSB) שיכולות להגדיל את הטווח לעד 1600 קילומטרים בטעינה בודדת.
האתגר השלישי הוא מערכות טעינה סטטיות או פלאג-אין, שהיא המערכת היחידה עם סטנדרטים גלובליים מבוססים וטכנולוגיה מוכחת. תחנות טעינה עם פלאג-אין צומחות במהירות במספרן; נכון לשנת 2019 היו יותר מ-170,000 תחנות טעינה באירופה ויותר מ-68,000 בארצות הברית. על אף שרוב התשתית הזו מיועדת למכוניות, חשוב לציין שהטכנולוגיה בספקי הכוח היא מערכת טעינה משולבת (CSS)שיכולה לשמש גם למכוניות וגם למשאיות. איחוד של יצרני משאיות כבר עובד יחד כדי להגדיל את קיבולת טעינת ה-CSS לאחד עד שלושה מגה וואט, כדי שתשתית קיימת תוכל לתמוך בכלי רכב מסחריים. ממשלות ברחבי העולם גם מגישות תוכניות להרחבת רשתות ולסטנדרטיזציה של טכנולוגיית טעינת CSS. אין הנחיות כה ברורות מממשלות כשמדובר בכבישים חשמליים (ERS).
אחרון חביב, השימוש בכבישים לטעינת כלי רכב חשמליים (EV) נראה די לא סביר בהתחשב בעלייתן של חלופות כגון תאי דלק מימן. יש הרבה רעש סביב מימן, במיוחד בתחום התחבורה התובענית למרחקים ארוכים, שם הוא יכול לשמש כמרחיב טווח למשאיות חשמליות. למימן מספר יתרונות, כגון תהליך תדלוק קצר וקל וצפיפות אנרגיה גבוהה. עם 80 ק"ג של מימן בלבד, משאית יכולה לנסוע עד 800 ק"מ! זה יספיק עבור רוב המשימות למרחקים ארוכים, ועם תשתית תדלוק מימן מספקת, לא יהיה צורך לטעון את המשאית בזמן נסיעה.
כמה מקרי שימוש פוטנציאליים
האם כל זה אומר שאין מקום לכבישים חשמליים בעתיד התחבורה? לא לגמרי. כבישים חשמליים עשויים להיות שימושיים עבור מסלולים ספציפיים או מערכות סגורות באזורים מצומצמים, שבהם חשמול כבישים ושימוש במשאיות יהיו חלופה טובה. הם יכולים גם להוות פתרון מתאים למשאיות אוטונומיות הפועלות במשימות הובלה ממרכז למרכז.
מבט מקרוב על דלקים חלופיים
בהתחשב בכל האתגרים עם מערכות כבישים חשמליים (ERS), אני מאמין שהתעשייה צריכה לבחון אפשרויות מעשיות יותר כמו הובלה חשמלית, מימן, ביו-גז טבעי נוזלי וכמה דלקים ביולוגיים כגון HVO להפחתת פליטות פחמן בתחבורה. כדי לעזור למפעילי הובלה לקבל תמונה טובה יותר של דלקים חלופיים, חיברתי מדריך שבוחן את היתרונות והחסרונות של כל מקור דלק. המדריך כולל גם רשימת בדיקה עם כל הדברים שעליהם צריכים בעלי חברת הובלה לחשוב לפני שהם משקיעים במשאית עם קו הינע חלופי.
