تزويد الطاقة من مستوى الأرض: تقنيات شحن المركبات الكهربائية

تزويد الطاقة من مستوى الأرض

تزويد الطاقة من مستوى الأرض، والمعروف أيضاً باسم تجميع التيار السطحي أو (بالفرنسية: alimentation par le sol)، هو مفهوم ومجموعة من التقنيات التي تسمح للمركبات الكهربائية بجمع الطاقة الكهربائية من مستوى الأرض بدلاً من الخطوط العلوية التقليدية الأكثر شيوعاً.

تاريخ الأنظمة الأرضية

تعود أنظمة تزويد الطاقة من مستوى الأرض إلى بدايات الترام الكهربائي. وغالباً ما كان يتم تنفيذها في المناطق التي أبدى فيها الجمهور رغبة جمالية في تجنب الأسلاك العلوية التي تشوه المنظر العام للمدن.

الأنظمة المبكرة

تم تنفيذ أنظمة تجميع التيار عبر القنوات (Conduit current collection) في وقت مبكر من عام 1881 مع ترام Gross-Lichterfelde. يتكون النظام بشكل أساسي من قناة محفورة تحت الطريق؛ حيث يتم وضع القناة إما بين قضبان السير أو تحت أحد القضبان. وتتصل العربة بـ "محراث" (plow) يتحرك عبر القناة ويوصل الطاقة من قضبان كهربائية على جانبي القناة إلى محرك العربة الكهربائي.

في عام 1885، افتتحت مدينة كليفلاند خط قناة، وفي عام 1887 جربت شركات الترام في بودابست نظام تجميع تيار عبر القنوات. وبسبب المعارضة العامة للخطوط العلوية لأسباب جمالية، نفذ المقاول Siemens-Halske قناة خرسانية تحت أحد قضبان الترولي، مع فتحة ضيقة تسمح بإدخال "المحراث" لإجراء اتصال كهربائي مع الأسلاك المحمولة بواسطة عوازل على جانبي القناة. عُرف هذا النظام باسم "نظام بودابست" واستُخدم في عدة مدن في أوروبا والولايات المتحدة، بما في ذلك واشنطن العاصمة التي ثبتت أول نظام لها في عام 1895.

أنظمة تلامس المسامير (Stud contact systems)

تم تنفيذ أنظمة تلامس المسامير بين عامي 1899 و1921. كانت الطاقة تُزود من مسامير مثبتة في الطريق على فترات زمنية محددة، والتي تتصل بالعربات المسافرة عبر أحذية تلامس أو زلاجات تلامس. كانت المسامير عبارة عن أسطوانات ذات رؤوس مسطحة مع سطح الطريق. ومع ذلك، كانت هذه الأنظمة قصيرة العمر بسبب مشكلات السلامة، مثل تسرب الزئبق في بعض التصميمات أو تعليق أذرع المحور في وضعية التوصيل الكهربائي.

الأنظمة الحديثة

تم تطوير عدد من أنظمة تزويد الطاقة الأرضية من السبعينيات وحتى التسعينيات، ولكنها لم تكن موثوقة أو آمنة بما يكفي للاستخدام التجاري. كان نظام Alstom APS هو الأول الذي يتم تنفيذه تجارياً في عام 2003، مما أدى إلى انتشار التطبيقات التجارية لهذه الأنظمة.

أنظمة الطرق الكهربائية

تعمل الطرق الكهربائية على تزويد المركبات الكهربائية بالطاقة وشحنها أثناء القيادة. قامت السويد باختبار أنظمة طرق كهربائية تشحن بطاريات الشاحنات والسيارات الكهربائية، ومن بين الأنظمة المختبرة منذ عام 2017، نظام السكك الحديدية داخل الطريق من شركة Elways-Evias ونظام السكك الحديدية فوق الطريق من شركة Elonroad. وقد وجد أن هذه الأنظمة أكثر اقتصادية من أنظمة الخطوط العلوية وأنظمة الشحن الحثي الديناميكي.