أخبار التكنولوجيا

نحو تنقل كهربائي مستدام: معالجة انبعاثات الكربون عبر سلسلة القيمة



تتسبب السيارات الكهربائية اليوم، بشكل مباشر أو غير مباشر، في انبعاثات غازات الدفيئة خلال دورة حياتها. لا تشير الانبعاثات إلى المراحل التشغيلية لوسائل النقل فحسب، بل ترتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا بإنتاج السيارة نفسها، واستخراج المواد الخام ومعالجتها، وعمليات التجميع والنقل، والمصدر المحتمل للطاقة اللازمة للشحن من مصادر غير متجددة والتخلص منها في نهاية عمرها الافتراضي. وبالتالي، فإن تخفيض البصمة الكربونية، في إدارة المركبات الكهربائية، ليست عملية مرتبطة بفرع واحد، ولكنها تشمل قرارات قطاعية مختلفة.

مقدمة

يتسارع الطلب على السيارات الكهربائية، والآن أكثر من أي وقت مضى، هناك حاجة إلى تشجيع التحول نحو مركبات خالية من الانبعاثات بنسبة 100٪. ورغم أن السيارات الكهربائية لا تطلق الغازات المسببة للانحباس الحراري الكوكبي بشكل مباشر، فإن الإنتاج الحالي للدوائر الإلكترونية (البطاريات، والبنية الأساسية للشحن بشكل غير مباشر) يتطلب كميات كبيرة من الطاقة. يستخدم العديد من مصنعي السيارات الكهربائية الطاقة من محطات توليد الطاقة بالفحم التي لها بصمة كربونية هائلة. البصمة الكربونية هي معلمة تحدد كمية الغازات الدفيئة، وخاصة ثاني أكسيد الكربون (CO2) ، التي تم إطلاقها في الغلاف الجوي بسبب الأنشطة البشرية وتهدف إلى تقييم تأثير نمط الحياة على ظاهرة الاحتباس الحراري والتغيرات في المناخ. حسابها معقد للغاية ويأخذ في الاعتبار عوامل مختلفة مثل استهلاك الطاقة، وتأثير النقل، وإدارة النفايات، وغيرها الكثير.

حقيقة أن السيارات الكهربائية لا تنتج أي انبعاثات عادم أصبحت الآن حقيقة. وهي لا تطلق أي ملوثات مباشرة في الهواء، ولكن بصمتها الكربونية الإجمالية موجودة في السلسلة بأكملها، من إنتاجها إلى التخلص منها. وينبغي بعد ذلك مقارنة هذه المعلمة مع المركبات التي تعمل بالبنزين أو الديزل لفهم تأثيرها البيئي الحقيقي. بشكل عام، تظهر الدراسات أن السيارات الكهربائية تترك بصمة كربونية أصغر إلى حد ما من المركبات التي تعمل بالبنزين، مقارنة بدورة حياتها بأكملها. لكن الفرق يعتمد على عدة عوامل، مثل طراز السيارة الكهربائية، ونوع البطارية، ومصدر الكهرباء المستخدمة في الشحن. يهدف المجتمع إلى أن يصبح مستقلاً عن الكربون في غضون بضعة عقود، وتحقيقًا لهذه الغاية، تصدر الحكومات المختلفة لوائح مختلفة لتحقيق هذا الهدف على مستوى العالم.

إنتاج مكونات أشباه الموصلات

يتطلب إنتاج أشباه الموصلات كميات كبيرة من الموارد والطاقة والمياه والغاز، مع انبعاثات الغازات الدفيئة وتزداد بما يتناسب مع الطلب العالمي على الرقائق. تساهم صناعة أشباه الموصلات بشكل كبير في انبعاثات الغازات الدفيئة على مستوى العالم، ويتطلب إنتاج الرقائق المطورة حديثًا الكثير من الماء والكهرباء مقارنة بالتقنيات التقليدية، مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون.2 الانبعاثات. عملية الإنتاج معقدة وتتطلب استخدام مواد كثيفة الاستخدام للطاقة، مثل السيليكون، وقبل كل شيء، SiC وGN.

تعمل مصانع أشباه الموصلات بشكل متواصل ليلاً ونهاراً، وتستهلك كميات كبيرة من الطاقة والمياه، التي تستخدم في عمليات التنظيف والتبريد للأجزاء المختلفة أثناء عملية الإنتاج. ويتعارض التلوث الناجم عن إنتاج أشباه الموصلات إلى حد ما مع أهداف إزالة الكربون العالمية، كما أن الطلب المتزايد على الرقائق يمكن أن يؤدي أيضا إلى تفاقم أزمة المياه، وخاصة في مناطق العالم التي تعاني من ارتفاع معدلات الجفاف. علاوة على ذلك، فإن عمليات استخراج الموارد الإنتاجية يمكن أن تسبب أيضًا أضرارًا بيئية واقتصادية. ومن المهم أن نلاحظ أن الصناعات تستثمر حاليًا في تقنيات إنتاج أكثر كفاءة واستدامة، مع استخدام الطاقة المتجددة وإعادة تدوير المواد المختلفة. ويتم أيضًا تصميم بنيات شرائح جديدة للمساعدة في تقليل استهلاك الطاقة أثناء تصنيع الأجهزة الإلكترونية نفسها. تفتح الاكتشافات الأبواب أمام طرق أفضل لتصميم منتجات إلكترونية ذات عمر أطول ومعدلات إصلاح أقل، لتقليل الحاجة إلى إنتاج صناعي جديد.

البصمة الكربونية الناتجة عن السيارات الكهربائية

يتضمن قطاع النقل الكهربائي العديد من التقنيات التي أصبحت اليوم متطورة بشكل متزايد ولا يعتمد تأثير الكربون على السيارات بالمعنى الدقيق للكلمة فحسب، بل أيضًا على كل ما هو حولها بشكل مباشر وغير مباشر. يركز إنشاء البنى التحتية للشحن (انظر الشكل 1) وإنتاج البطاريات والتخلص منها على تقليل تأثير الكربون على البيئة، وقد أصبح هذا التحدي أكثر تعقيدًا بسبب النمو الهائل في الطلب على السيارات الكهربائية. عندما يتعلق الأمر بالبطاريات، يطلب المستهلكون أن يتم شحن سياراتهم الكهربائية بسرعة كبيرة، وأن تتمتع باستقلالية أطول، وكل هذا بأقل سعر ممكن.

في الوقت الحاضر، لا يمكن للبنى التحتية تجنب اعتماد الألواح الكهروضوئية ذات الأبعاد المناسبة لتوليد الطاقة النظيفة والمتجددة. تسمح التكنولوجيا وزيادة الطلب حاليًا بتخفيض الأسعار مع زيادة الكفاءة النسبية. تلعب المواد المستدامة أيضًا دورًا مهمًا جدًا حيث أن تأثيرها له انعكاسات على إنشاء البنى التحتية للشحن ولكن أيضًا على المركبات نفسها. ومع استخدام المواد المستدامة، أصبح تقليل البصمة الكربونية أمرًا مؤكدًا. يركز قطاع البناء على استخدام المواد ذات التأثير المنخفض على البيئة في المشاريع. ومن الأمثلة الجيدة على احترام البيئة يجب أن يبدأ من محطات الشحن، وخاصة الذكية منها، ومزاياها موجودة طوال عمر هذه المحطات.

تعمل المواد المستدامة على تقليل الموارد غير المتجددة وتقليل الانبعاثات ذات الصلة، مما يؤدي إلى تقليل البصمة الكربونية. فالمواد المستدامة، على سبيل المثال، حسنت خصائص العزل، كما أنها تقلل من استهلاك الطاقة. كما أن متوسط ​​عمر المواد المستدامة أطول أيضًا، وهذا يسمح بإجراء إصلاحات أو استبدالات أقل تكرارًا في مواجهة الهياكل الأكثر صلابة وطويلة الأمد، مما يوفر المال، ولكن قبل كل شيء، يقلل إنتاج النفايات. تبحث الشركات باستمرار عن مواد مستدامة لبناء محطات الشحن. تجذب المواد المعاد تدويرها اليوم اهتمام الشركات، لأنها أرخص وتضمن نفس السلامة الهيكلية والصلابة مقارنة بنماذج المصانع الجديدة.

حتى البلاستيك المعاد تدويره، مع إضافة مواد خاصة، يشكل مادة بيئية جيدة ويمكنه في كثير من الأحيان أن يحل محل مواد البناء الأخرى. يساعد هذا الحل على تقليل كمية النفايات البلاستيكية بشكل كبير والتي، كما نعلم، تملأ جميع أنحاء العالم. في الآونة الأخيرة، أصبحت المواد الطبيعية تكتسب أيضًا اهتمام الشركات مثل الخيزران، وهو خفيف جدًا ومقاوم للغاية وعازل من الناحية الحرارية والصوتية.

الشكل 1: محطة شحن مستدامة للسيارات الكهربائية في الدول الاسكندنافية (المصدر: شركة الهندسة المعمارية الدنماركية COBE).
الشكل 1: محطة شحن مستدامة للسيارات الكهربائية في الدول الاسكندنافية (المصدر: شركة الهندسة المعمارية الدنماركية COBE)

الخطوة الأولى لأصحاب السيارات الكهربائية

غالبًا ما تُعزى مسؤولية تأثير الكربون على البيئة إلى المنتجين والشركات والمصانع. وهذا هو الحال بالفعل، ولكن الخطوة الأولى نحو الحد من التلوث يجب أن يتخذها المستخدمون والمستهلكون. ومن الطرق العديدة لتحقيق هذا الهدف إعادة شحن المركبات بالكهرباء المولدة من الشمس، من خلال استخدام الألواح الشمسية والدوائر المناسبة لتحويل الطاقة. واليوم يعتمد إمداد الكهرباء من الشبكة على محطات توليد الطاقة بالفحم والغاز الطبيعي، ولا يزال جزء كبير من كهرباء الشبكة يتم إنتاجه عن طريق حرق الوقود الأحفوري، لذلك لا يمكننا بالتأكيد التحدث عن الطاقة النظيفة. وبهذه الطريقة، تظل السيارات الكهربائية، حتى لو لم يكن بشكل مباشر، مسؤولة عن بعض ثاني أكسيد الكربون2 الانبعاثات.

ومع تركيب أنظمة الشحن بالطاقة الشمسية (انظر الشكل 2)، يمكن إعادة شحن المركبات مباشرة بالطاقة الشمسية النظيفة والمتجددة، على مدار 24 ساعة في اليوم، مما يعود بالنفع على البيئة وعلى محفظتك. من المؤكد أن شحن سيارتك الكهربائية بالطاقة الشمسية يقلل من بصمتك الكربونية، ويزيد من التوفير في فاتورة الكهرباء، ويجعلك أكثر استقلالية عن الشبكة العامة أو الخاصة. اليوم، يمكن لأنظمة الشحن توليد طاقة متجددة خلال النهار وتخزينها لاستخدامها لاحقًا، لذلك من الممكن شحن السيارات بالطاقة النظيفة أثناء الليل. وبهذه الطريقة، يتم تقليل البصمة الكربونية للمركبة الفردية بشكل كبير، ولفهم أهمية هذه العملية، حاول مضاعفة الميزة التي تم الحصول عليها لملايين المركبات المنتشرة حول العالم.

الشكل 2: يؤثر نظام الشحن بالطاقة الشمسية بشكل كبير على بصمة ثاني أكسيد الكربون.
الشكل 2: يؤثر نظام الشحن بالطاقة الشمسية بشكل كبير على ثاني أكسيد الكربون2 اثار

خاتمة

يعد التأثير البيئي بعيد المدى تحديًا عاجلاً يتطلب التزامًا طويل المدى من الجميع، ولا يمكن تحقيق مستقبل مستدام إلا من خلال العمل الجماعي. في هذه الفترة الأخيرة، اتخذت العديد من الشركات في قطاع أشباه الموصلات اتجاه الإنتاج المستدام، ولكن في الواقع، لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لجعل تصنيع أشباه الموصلات مستدامًا تمامًا، حيث لا تزال البصمة الكربونية كبيرة. يتطلب إنتاج شريحة واحدة قدرًا كبيرًا من الطاقة والمياه والمواد.

ولا تنطبق الاستدامة على استخدامات السيارات الكهربائية فحسب، بل تشمل أيضًا إنتاج البطاريات والأجهزة الأخرى المتعلقة بالمركبات التي تمر بمراحل صناعية ذات تأثيرات شديدة الخطورة على البيئة. وتتبنى كافة المؤسسات بالفعل استراتيجيات وقواعد للحصول على سيارات كهربائية خالية من الانبعاثات بنسبة 100%، ليس فقط أثناء الاستخدام ولكن أيضاً في مراحل الإنتاج، وفي المقام الأول، في التخلص من المواد وإعادة تدويرها واستعادتها.

المقالة نحو تنقل كهربائي مستدام: معالجة انبعاثات الكربون عبر سلسلة القيمة ظهرت لأول مرة على Power Electronics News.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *