إلى أين تذهب الكهرباء المفقودة أثناء الشحن؟

الكهرباء المفقودة أثناء الشحن هي الجزء من الطاقة المسحوبة من الشبكة التي تتحول إلى حرارة قبل وصولها إلى البطارية أو تستهلكها الأنظمة المساعدة؛ شحن المركبات الكهربائية يعمل عادة بكفاءة %80-95 أي أن %5-20 من الكهرباء التي تدفع ثمنها لا يتم تخزينها في البطارية. هذه الخسارة لا تحدث في نقطة واحدة: تحويل التيار المتردد إلى مستمر، مقاومة الكابل، مقاومة الموصل واستهلاك نظام إدارة البطارية تتراكم فوق بعضها. الفرق بين الكيلوواط ساعة الذي تراه على العداد ومقدار الشحن الذي تظهره سيارتك هو مجموع هذه السلسلة.

ما هي كفاءة الشحن وكيف تُحسب؟

كفاءة الشحن هي نسبة الطاقة المسحوبة من الشبكة إلى الطاقة المخزنة فعلياً في البطارية. الصيغة بسيطة: تقسم الطاقة المخزنة في البطارية على الطاقة المسحوبة من الشبكة وتضرب في 100. على سبيل المثال إذا مر من العداد 60 كيلوواط ساعة لكن وصل إلى البطارية 54 كيلوواط ساعة فالكفاءة %90؛ الكيلوواط ساعة الستة المتبقية ذهبت كحرارة في الكابل والموصل، وخسارة إلكترونية في مرحلة التحويل، وإلى تشغيل نظام إدارة البطارية.

تظهر القياسات أن كفاءة تحويل AC/DC يمكن أن تتفاوت في نطاق واسع أثناء الشحن: في القياسات الأكاديمية لوحظ نطاق %83,5-99,2 . ويرجع هذا الاتساع إلى تغير الكفاءة حسب قدرة الشحن وجودة المكونات. كشف قياس أجري عام 2024 أن الكفاءة في مناطق القدرة المنخفضة، حيث تنخفض القدرة في شحن التيار المتردد إلى ما دون %25-40 من القيمة الاسمية، يمكن أن تهبط إلى أقل من %85. باختصار، نفس الجهاز يعمل بكفاءة مختلفة حسب نقطة التشغيل حتى في نفس المركبة.

إلى أين تذهب الخسارة: أربع نقاط استهلاك رئيسية

حصر الخسارة في بند واحد أمر مضلل. في الطريق من المقبس إلى البطارية تتسرب الطاقة في أربع نقاط منفصلة، وحصة كل منها مختلفة.

تحويل AC-DC: أكبر بند في الخسائر

الشبكة تزودك بالتيار المتردد (AC)؛ وبطاريتك تخزن التيار المستمر (DC). يحدث هذا التحويل في الشحن المنزلي داخل وحدة الشحن المدمجة في المركبة، وفي الشحن السريع بالتيار المستمر في المحطة. يمكن أن تمثل خسائر الطبقة الإلكترونية للتحويل %10-15 من إجمالي خسارة الكفاءة؛ في أجهزة الشحن ذات المكونات عالية الجودة والتبريد الجيد ينخفض هذا المعدل إلى %5-8 . واتجاه القطاع واضح: يُتوقع أن ترتفع كفاءة التحويل إلى نطاق %88-95 بحلول عام 2030.

الحرارة في الكابل والموصل

لكل موصل مقاومة، وتتحول الخسارة إلى حرارة وفق حاصل ضرب مربع التيار في المقاومة، أي مبدأ I²R. كابل شحن من مستوى Level 2 نموذجي لديه مقاومة 0,1-0,3 أوم ؛ وفي شحن بقدرة 32 أمبير يعني ذلك استهلاكاً مستمراً على الكابل قدره 100-300 واط أي أن الكابلات منخفضة الجودة أو التالفة قد تضاعف هذا الفقد مرتين إلى ثلاث مرات. كما أن كابلات التمديد الطويلة ورفيعة المقطع تضخّم الآلية نفسها.

حصة نظام إدارة البطارية

نظام إدارة البطارية (BMS) لا ينام أثناء الشحن: فهو يوازن الخلايا، ويراقب درجات الحرارة، ويشغّل دوائر السلامة. يمكن أن تستهلك هذه الوظائف ما نسبته %2-5 من طاقة الشحن. إضافة إلى ذلك، أثناء توقف السيارة، يمكن لنظام BMS أن يستهلك طاقة استعداد تبلغ حسب الطراز ما يقارب 0,5-2 كيلوواط ساعة يومياً عبر أنظمة السلامة والاتصال؛ كما تسحب محطات الشحن 5-20 واط طاقة استعداد أثناء توصيلها بالقابس. وإذا بقيت السيارة موصولة بالقابس رغم امتلائها، يستمر العداد في الدوران.

أيهما أكثر كفاءة: الشحن السريع أم الشحن البطيء؟

على عكس التوقع الحدسي، فإن أسرع شحن ليس الشحن الأكثر كفاءة. الشحن السريع بالتيار المستمر DC، رغم أنه يتخطى وحدة الشحن المدمجة فيتحويل التحويل إلى المحطة، فإنه يعمل عموماً بكفاءة %85-90 بسبب التيارات العالية. أما الشحن بالتيار المتناوب AC السريع والمتوسط، فيمكنه الوصول إلى كفاءة %90-95 فإن العديد من السيارات تبلغ كفاءتها القصوى عند حوالي 60-80% من سرعة الشحن القصوى. ورغم أن البيانات المعلنة من الشركة المصنعة لمحطة DC بقدرة 90 كيلوواط تُظهر كفاءة 92-94%، فإن القيم المقاسة في الميدان تنخفض عادة إلى حوالي 90%؛ ويأتي هذا الفارق من التفاعل بين إلكترونيات القدرة في المحطة وسلوك قبول البطارية.

يحمل الجزء الأخير من الشحن عنواناً مختلفاً. في نطاق حالة الشحن (SoC) بين 80-100%، تتضاعف الخسائر إلى ما يقارب الضعف مقارنة بنطاق 20-80%: فكلما امتلأت البطارية ارتفع جهد القبول، وانخفض التيار، واستحوذ الاستهلاك المساعد الثابت تدريجياً على حصة أكبر. إن البقاء في نطاق 20-80% في الاستخدام اليومي هو خيار منطقي من حيث الكفاءة وصحة البطارية على حد سواء.

لماذا تزداد الخسائر في الشتاء؟

تعمل بطاريات الليثيوم أيون 20-25 درجة مئوية بشكل أمثل بين هاتين الدرجرتين. فعندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون 0 درجة مئوية، تزداد المقاومة الداخلية للخلية وتتباطأ التفاعلات الكيميائية؛ وقد تستهلك السيارة أحياناً كهرباء إضافية بنسبة 20-30% لتسخين البطارية. وفي المناطق الباردة جداً، يبلّغ السائقون عن انخفاض في كفاءة الشحن الفعلية يصل إلى 30-50%. وفي الجهة الحارة يتدهور الوضع في الاتجاه المعاكس: ففي درجات الحرارة فوق 40 درجة مئوية، تضيف أنظمة التبريد عبئاً إضافياً بنسبة 10-20% على طاقة الشحن، ويمكن للمحطات تقييد القدرة المقدَّمة.

هذا الواقع يحوّل مكان وزمان الشحن إلى قرار استراتيجي. فالشحن في مساحة مغلقة كالجراج يوفّر بيئة أدفأ بـ 5-10 درجات مئوية في الشتاء، وقد يرفع الكفاءة بنسبة 10-15% في الأجواء القاسية. وفي الأيام الباردة، توصيل السيارة بالقابس فور الانتهاء من القيادة بينما البطارية لا تزال دافئة يقلل طاقة التسخين؛ أما في الأيام الحارة، فإن الشحن ليلاً يخفف من حمل التبريد. كما أن القيام بالتهيئة المسبقة أثناء توصيل السيارة بالقابس يجعل التسخين يُؤخذ من الشبكة الكهربائية.

ما مقدار انعكاس فقد الكفاءة على فاتورة الكهرباء؟

بدلاً من ترك الفقد كنسبة مئوية مجردة، لنحوّله إلى الليرة. فالسائق الذي يقطر مسافة 1.600 كم شهرياً في المتوسط، يستهلك كهرباء إضافية شهرياً تقارب 350-400 كيلوواط ساعة بما في ذلك فقد الكفاءة. وفي تركيا، يبلغ سعر شحن السيارة في المنزل وفق تعريفة المنازل ما يقارب لكل كيلوواط ساعة 2,33-5 ليرات يحافظ عليها في نطاق؛ ويمكن لسعر الليل أن يخفض هذا الرقم إلى نطاق 3-4 TL، وإلى 3,26 TL مع اشتراك مناسب. أما في المحطات العامة فالصورة مختلفة: اعتبارًا من أغسطس 2026، الشحن AC 9,90-11 TL/kWh، والشحن السريع DC حوالي 12,90-15,95 TL/kWh . بينما تكلّف شحن بطارية سعة 60 kWh في المنزل 240-360 TL، فإن العملية نفسها في المحطة أغلى بأكثر من الضعف.

دعنا نضع سيناريو لتوضيح تأثير الكفاءة على الفاتورة: مركبة ببطارية 75 kWh تجري خمس عمليات شحن أسبوعيًا، ونفترض أن سعر التعرفة 3 TL لكل kWh. عند كفاءة 85% تسحب من الشبكة حوالي 88 kWh في كل جلسة؛ وعند رفع الكفاءة إلى 92% تنخفض عملية الشحن نفسها إلى 82 kWh. فارق 6 kWh لكل جلسة يعني سنويًا ما يقارب 1.300 kWh، أي حوالي 4.000 TL. يتغير هذا الحساب حسب افتراضاتك في تعرفة المنزل، لكن المنطق ثابت: كل نقطة في الكفاءة تنعكس مباشرة على فاتورتك.

ما الذي يجب فعله لتقليل الخسائر؟

إلغاء الفقد مستحيل فيزيائيًا، لكن من الممكن كسب بضع نقاط مئوية بقرارات صغيرة. وأهم التدابير تأثيرًا هي:

• استخدم كابلاً نحاسيًا قصيرًا قدر الإمكان وبمقطع سميك وجودة عالية؛ وحافظ على نظافة الوصلات وإحكامها.
• اشحن في الشتاء داخل مكان مغلق مثل المرآب؛ ووصّل المركبة بالكهرباء بعد القيادة بينما البطارية دافئة.
• في الاستخدام اليومي اشحن في نطاق 20-80% واترك الشحن الكامل لما قبل الرحلات الطويلة.
• افصل القابس بعد الشحن الكامل، واستخدم الشحن المبرمج للتحكم في كل من استهلاك الانتظار والفاتورة.
• عند شراء wallbox، فضّل جهاز Level 2 معتمدًا بكفاءة لا تقل عن 85%.

ملاحظة إضافية حول wallbox: شحنة قد تصل إلى 30 ساعة من مقبس قياسي تنخفض إلى 8-10 ساعات مع wallbox يوفر قدرة بين 3,7 و22 kW. في التركيب، يكون مقطع الكابل والتصاريح المطلوبة وإدارة الأحمال حاسمة؛ فهذه العناصر الثلاثة تحدد كل من السلامة والكفاءة على المدى الطويل.

الخلاصة: تقبّل الفرق ولا تسمح له بالتكبير

الفارق البالغ 5-20% بين العداد والبطارية ليس خطأً، بل هو المحاسبة الحتمية للهندسة الكهربائية. المهم ليس وجود الفارق بل حجمه: الشحن في نطاق القدرة الصحيح، واختيار الكابل المناسب، وإدارة الحرارة، واعتماد ترك الشحن عند 80% كعادة، تتيح لك قطع الكيلومترات نفسها بكهرباء أقل. بلغة الهندسة، هذا يعني مكسبًا مجانيًا.

المصادر

• شرح خسائر طاقة شحن المركبات الكهربائية وتقليلها
• شرح كفاءة الشحن: دليل شامل
• تحليل البيانات وتقدير كفاءة التحويل (Iwafune وآخرون، 2024)
• قياس الكفاءة وتعظيمها لشحن المركبات الكهربائية (Yasko وآخرون، 2024)
• التحقق التجريبي من شواحن المركبات الكهربائية المدمجة (Sevdari وآخرون، 2023)
• هل تحصل بطارية سيارتك الكهربائية على كل الطاقة التي تدفع ثمنها؟
• ما هي كفاءة الشحن لمحطة الشحن السريع بالتيار المستمر بقدرة 90kW؟
• رسوم شحن السيارات الكهربائية 2026
• أسعار شحن السيارات الكهربائية 2026
• انتباه من يشحن سياراته الكهربائية في المنزل: حد 5000 كيلوواط ساعة
• تركيب Wallbox للشحن المنزلي 2026