ما قبل تسلا: لماذا تركت الهجينة وRAV4 EV الكهرباء مبكراً؟

وُلدت السيارة الكهربائية مرتين وتراجعت مرتين؛ ولم يُعَب الطريق من جديد إلا بالليثيوم أيون بعد أن احتكرت يد واحدة براءات اختراع NiMH.
وُلدت السيارة الكهربائية مرتين وتراجعت مرتين؛ ولم يُعَب الطريق من جديد إلا بالليثيوم أيون بعد أن احتكرت يد واحدة براءات اختراع NiMH.

شارك هذه الصفحة

في فترة ما قبل Tesla وُلدت السيارة الكهربائية مرتين وتراجعت مرتين: فرض انبعاثات الصفر في كاليفورنيا أنجب رواداً كهربائيين بالكامل مثل RAV4 EV من تويوتا و EV Plus من هوندا، في حين أنهى صعود تقنية الهجين وحصر براءات اختراع بطاريات النيكل-ميتال-هيدريد (NiMH) بيد واحدة هذه الموجة الكهربائية المبكرة في مطلع العقد الأول من الألفية. لم يُعَد فتح الطريق إلا في 2008 مع Tesla Roadster ببطارية الليثيوم-أيون. تشرح هذه الصفحة، بالبيانات التقنية، كيف سار ذلك Period الانتقالي ولماذا تم تأجيل السيارة الكهربائية مرة أخرى.

أبرز النقاط

  • RAV4 EV: بين 1997 و2003 حوالي 1,900 وحدة منها 1,484 في كاليفورنيا
  • حزمة NiMH: 24 خلية، ~27 كيلوواط ساعة، مدى EPA 95 ميلاً (153 كم)
  • هوندا EV Plus: فقط ~300 عقد إيجار (الولايات المتحدة)، وتم إيقافها في 1999 لصالح Insight
  • نسبة CARB ZEV: 2% اعتباراً من 1998; في 2003 أُلغيت الجزء الأكبر من الالتزام
  • Tesla Roadster، 2008: مدى 392 كم بالليثيوم-أيون

القاعدة التي أنجبت الكهربائية: فرض كاليفورنيا ZEV

لم يكن سبب عودة السيارات الكهربائية بالكامل إلى الطاولة في التسعينيات هو طلب السوق، بل الضغط التنظيمي. اشترط مجلس موارد الهواء في كاليفورنيا (CARB)، بموجب لائحة المركبات منخفضة الانبعاثات التي صادق عليها في 1990، أن تكون 10% من مبيعات المركبات الجديدة خالية من الانبعاثات. وكان الجدول الزمني ملموساً: اعتباراً من 1998 كان يُشترط أن تكون 2% من مبيعات المركبات الخفيفة الجديدة داخل الولاية للمصنعين الكبار خالية من الانبعاثات.

اضطر المصنعون إلى تطوير منتجات حقيقية لتلبية هذه النسبة. إن GM EV1 وToyota RAV4 EV وهوندا EV Plus هي منتجات هذه الفترة. ونقاطهم المشتركة لافتة: الثلاثة جميعاً مقتصرون على كاليفورنيا، والثلاثة قُدّموا أساساً بنظام الإيجار، وعمر الثلاثة انتهى في مطلع الألفية. أي أن السيارة الكهربائية وُلدت ليس كمنتج استهلاكي بل كمخرج تشريعي - وهو ما حدد كل ما تلا ذلك.

Toyota RAV4 EV: أerce مثال ملموس للكهربائية المبكرة

كان RAV4 EV في هذه الفترة المركبة التي تبدو الأكثر أهمية عند النظر إليها من اليوم؛ لأنه وضع قابلية استخدام يومية حقيقية في هيكل سيارة SUV مدمجة. يتحدث الجدول التقني بوضوح: كانت الحزمة تضم 24 خلية NiMH من باناسونيك بسعة 12 فولت و95 أمبير-ساعة ، بإجمالي سعة حوالي 27 كيلوواط ساعة. وكان مدى EPA 95 ميلاً (153 كم)، وكانت السرعة القصوى محدودة بين 125-137 كم/ساعة، بينما كان زمن التسارع من 0 إلى 96 كم/س حوالي 18 ثانية. وكانت وحدة الشحن بقدرة 6 كيلوواط بنظام Magne Charge الحثي تُكمل الشحن الكامل في حوالي 5 ساعات.

وكان جانب المتانة طموحاً أيضاً. قطعت بعض مركبات RAV4 EV مسافة أكثر من 240,000 كم بحزمة البطارية الأصلية؛ وقد اختبرت تويوتا المركبة في اليابان لمسافة 480,000 كم على مدى عامين قبل استيرادها إلى الولايات المتحدة. وحقيقة أن حوالي 500 مركبة من الجيل الأول كانت لا تزال قيد الاستخدام على طرق كاليفورنيا حتى منتصف 2012 تُثبت أن كيمياء NiMH كانت كافية تقنياً للسيارة الكهربائية - المشكلة لم تكن في الهندسة، بل في هيكل الاقتصاد وبراءات الاختراع الذي سنراه أدناه.

أرقام الإنتاج ونموذج الإيجار

الإصدارات الأولى للأساطيل 1997 للإيجار؛ وفي عام 2001 فُتح الإيجار بأسطول من سيارة واحدة للشركات الصغيرة، وفي مارس 2002 ومع تغيير في سياسة الشركة بدأ البيع للجمهور. لكن الطرح للجمهور بقي رمزياً: فقط 328 وحدة بيعت أو أُجّرت للجمهور - كانت هناك قوائم انتظار، ومع ذلك أنهي البرنامج. بعض السيارات الثلاثمئة والثمانية والعشرين الأخيرة اكتملت يدوياً من قطع غيار بسبب نقص القطع؛ واستمرت التسليمات حتى سبتمبر 2003. بلغ الإجمالي بين 1997 و2003 حوالي 1.900 وحدة: منها حوالي 1.500 في الولايات المتحدة (1.484 في كاليفورنيا)، و400 في اليابان.

السنةالعدد التقريبي
199769
1998359
1999255
2000106
2001160
2002600
2003 (النصف الأول)28

يوضح هيكل الأسعار أيضاً صعوبة البرنامج: كان سعر الملصق 42.000 دولار كانت؛ وب مع منح كاليفورنيا لرموز ZIP بقيمة 9.000 دولار (انخفضت إلى 5.000 في عام 2003) والائتمان الضريبي الفيدرالي بقيمة 4.000 دولار، أصبحت التكلفة الفعلية حوالي 29.000-33.000 دولار حيث قالت تويوتا إن استمرار الإنتاج أو إعادة بدئه يتطلب آلاف الطلبات. بدأت الشركة باستعادة السيارات التي انتهت فترات إيجارها وإتلافها؛ وفي عام 2005 أوقف الاتفاق الذي توصلت إليه مع DontCrush.com (لاحقاً Plug In America) عملية الإتلاف. أُعلن عن نهاية البرنامج بعد يوم واحد من قرار CARB في عام 2003 بإلغاء الجزء الأكبر من إلزامية المركبات ذات الانبعاثات الصفرية (ZEV) واستبدالها بفئتي المركبات ذات الانبعاثات الصفرية الجزئية (PZEV) وSULEV. التوقيت يثبت بلا شك أن السبب كان التشريع.

هوندا EV Plus: النسخة القصيرة من السيناريو نفسه

جربت هوندا بين عامي 1997 و1999 سيارة EV Plus على مسرح كاليفورنيا، وأجّرت في الولايات المتحدة حوالي 300 سيارة، وإجمالاً 330 سيارة. توقف الإنتاج في عام 1999 - مباشرة بعد إعلان هوندا عن سيارتها الهجينة الأولى Insight. في نهاية فترات الإيجار استعادت هوندا جميع السيارات تقريباً وأُعيد تدوير معظمها؛ وتم التبرع ببعضها للجامعات. قصة هوندا أقصر لكن القالب نفسه: تجربة محدودة بالإيجار، وستار أُغلق مع وصول الهجين. بدأت هوندا في عام 2002 تأجير سيارتها التي تعمل بخلايا الوقود FCX؛ أي أن اهتمام الشركة بالكهربة لم ينتهِ، لكن السيارة الكهربائية بالبطارية الكاملة رُفعت مرة أخرى في هذا العقد.

عائق بطارية NiMH: ادعاء أم حقيقة موثقة؟

السطر الأكثر إثارة للجدل في قائمة أسباب موجة الكهرباء المبكرة هو عائق براءات الاختراع لبطاريات NiMH الكبرى في صناعة السيارات. سلسلة الأحداث تتقدم هكذا: انتقلت حقوق براءة الاختراع العالمية لبطارية NiMH EV-95 - التي تم شراؤها من جنرال موتورز - إلى سيطرة شيفروليه (Chevron) مع اندماجها مع تكساكو. وحدة شيفروليه فازت بتعويض ضد تويوتا وباناسونيك بقيمة 30.000.000 دولار تعويضات؛ وتم إغلاق خط إنتاج بطاريات NiMH الكبير وفككه. انتهت الدعوى دون إعلان للجمهور بسبب قرار السرية المفروض على الأطراف في محكمة التحكيم الدولية ICC. البراءات حتى نهاية عام 2014 بيد شيفروليه، ويُدّعى أنه خلال هذه الفترة سُمح فقط ببطاريات NiMH الصغيرة غير الملائمة للسيارات الكهربائية.

في هذه النقطة يجب التمييز. قرار التحكيم السري البالغ 30 مليون دولار وتفكيك خط الإنتاج حادثتان موثقتان وملموستان، في المقابل يبقى الادعاء بأن شيرون اتبعت استراتيجية قمع واعية تفسيراً قادماً من أوساط مناصب المركبات الكهربائية. الدكتور ستان أوفشينسكي مخترع NiHM اعترض على جنرال موتورز وقام برحلة بamaty تبلغ 200 ميل بسيارة EV1 مزودة ببطارية NiMH، وأراد أن يثبت أن NiMH عملية للاستخدام في المركبات الكهربائية. من جهة أخرى تقدم تويوتا مبررات عملية للإنهاء: عتبة عشرات آلاف الطلبيات وتقادم هيكل RAV4 لعام 1996. التفسيران لا ينفي أحدهما الآخر - طلب الانسحاب التنظيمي جفف الطلب، بينما جعل توحيد براءات الاختراع من الصعب دخول مصنّعين بديلين إلى الساحة.

بريوس والهجين: طريق في المنتصف، لكن نحو أي اتجاه؟

كان استثمار تويوتا في الهجين خياراً هندسياً واعياً لا صدفة. وفقاً لرواية الشركة التاريخية الخاصة، تأخر المشروع جزئياً بسبب عائق من هذا القبيل: في ذلك الوقت لم تكن توجد بطارية ثانوية، أي قابلة للشحن، تفي بمتطلبات أداء المركبة الهجينة. تضمن تطوير بريوس تحديات تقنية جسيمة مثل تصميم مجموعة حركة هجينة فعالة وإدارة البطارية. كانت النتيجة منتجاً عُرض في عام 1997 وحوّل صناعة السيارات - لكن كهربة من دون مقبس شحن.

تظل عملية تطوير RAV4 EV في ظل هذا الخيار. في تقييمات النماذج الأولية في التسعينيات، فضّلت النسخة NiMH ذات المدى الأعلى، في حين كانت كفاءتها في الطاقة أقل من نسخة الرصاص الحمضي (PbA). اختارت تويوتا NiMH قائلة إن تطوير نوعين من البطاريات في برنامج محدود الحجم ليس عملياً؛ أدى هذا القرار إلى تكلفة أعلى وسعر بيع أعلى. أما مناصبو المركبات الكهربائية فدافعوا عن العكس تماماً: اختيار NiMH قطع الطريق أمام المركبات الكهربائية منخفضة التكلفة القائمة على PbA في التسعينيات. وتتكرر كثيراً حكاية توجيه المستهلكين في الوكالات نحو بريوس بدلاً من المركبة الكهربائية، باعتبارها من سندات أطروحة أن الهجين أخّر المركبة الكهربائية. والحقيقة القابلة للقياس هي: راكمت ثورة الهجين خبرة إدارة البطاريات ومجموعات الحركة الكهربائية اللازمة للمركبة الكهربائية على نطاق الإنتاج التسلسلي - لكن في العقد نفسه سحبت المركبة الكهربائية بالكامل من أرفف الوكالات.

كيف فتح الليثيوم-أيون القفل: الطريق نحو تسلا رودستر

Tesla'nın sırrı yeni bir batarya kimyası icat etmek değildi; tüketici elektroniğinin ölçek ekonomisini otomobile taşımaktı.

الباب الذي أُغلق فوق NiMH افتُح للليثيوم-أيون من مكان آخر. Tesla Roadster (2008) كانت أول سيارة كهربائية بالكامل تُنتج تسلسلياً ومصرح بها للطرق السريعة، صُنعت بخلايا ليثيوم-أيون؛ وبلغ مداها 392 كم- أي أكثر من ضعفين مدى RAV4 EV البالغ 153 كم. سرعان ما أزاح الليثيوم-أيون النيكل والرصاص من المركبات الكهربائية؛ بينما انتهت صلاحية براءات NiMH التي تملكها شيرون في نهاية عام 2014، كانت الساحة قد تغيرت منذ زمن.

يُظهر اختيار بطارية الرودستر منطق تلك الفترة أيضاً: بدلاً من خلايا كبيرة خاصة الشكل، خلايا ليثيوم-أيون أسطوانية مقاس 18650 أصبحت رخيصة في قطاع مكونات الطاقة تم اختياره؛ تم بناء النموذج الأولي للحزمة الأولى في مرآب من خلال دمج بطاريات أجهزة الكمبيوتر. فسر Tesla لم يكن اختراع كيمياء جديدة، بل نقل وفورات الحجم في الإلكترونيات الاستهلاكية إلى السيارة. أما Toyota فجاءت متأخرة جداً وعودة حذرة من جهتها: الجيل الثاني من RAV4 EV الذي طُوّر بين عامي 2012 و2014 بتعاون بين Tesla وPanasonic بِيع في كاليفورنيا فقط، بحد إنتاج بلغ 2.600 وحدة، وانتهى في سبتمبر 2014 وتم بيع 2.489 وحدة حتى أبريل 2015.

الخلاصة: العقد نفسه يُعدّ المُهيّئ والمُؤجِّل

إذا نظرنا إلى فترة الجسر السابقة لـ Tesla بعين المهندس، نجد حقيقتين صحيحتين في آن واحد. أولاً، أسرة Prius والهجينة قد أتقنت خبرة إدارة البطاريات والتجديد وناقل الحركة الكهربائي من خلال ملايين المركبات، مهّدتا الأرض أمام Tesla Roadster. ثانياً، المركبة الكهربائية بالكامل - بما في ذلك RAV4 EV الذي كان منتجاً متيناً - اضطرت للانتظار عقداً إضافياً بسبب تخفيف التشريعات، والنموذج التجاري القائم على الإيجار، وحصر براءات اختراع NiMH في يد واحدة. مركبات الموجة المبكرة لم تفشل تقنياً؛ بل فشل الهيكل التجاري والقانوني. وكان Roadster دليلاً على ذلك: الفيزياء نفسها، بطارية مختلفة، نموذج عمل مختلف - والربيع الثاني للسيارة الكهربائية.

المصادر