הרכב החשמלי הוא עובדה מוגמרת על אף כל המגבלות הנוכחיות שלו, ועשרות אלפי חוקרים ומדענים ברחבי העולם עושים לילות כימים כדי להתגבר על המגבלות האלה ולהסיר אותן. הקשיים העיקריים בימינו קשורים בעיקר לתכולת האנרגיה של סוללות, לקצב הטעינה ה"בריא" שלהן, למשקל העצמי, לחומרים נדירים ויקרים שנחוצים כדי לבנות סוללות, לפרישת תשתיות טעינה, ולכמות האנרגיה שצריך לספק כדי לטעון צי גדול של כלי רכב חשמליים.
רוב הפיתוחים החשובים שעליהם אנחנו מתבשרים חדשות לבקרים מגיעים מכיוון הכימיה של סוללות ונועדו להתגבר בעיקר על בעיות קצב טעינה ומשקל. כמעט אחת לשבוע אנחנו שומעים על ניסוי מוצלח או כניסה לייצור מסחרי של טכנולוגיית גרפיט חדשה או על סוללת מצב מוצק שאו-טו-טו תיכנס לשימוש – ואלה אמורות להיטען במהירות שיא מבלי לשרוף כל דבר סביבן או להתפוצץ חלילה.
לאחרונה התבשרנו בשורה מרגשת ביותר מכיוון אחר, אשר תוקף את מהירות הטעינה מן הצד הפיזיקלי שלה, וליתר דיוק תוך שימוש בתיאוריות מתחום הפיזיקה הקוונטית. בשורה תחתונה – כאשר הרעיון שנתאר כאן בהמשך יעבוד, וימוסחר – נוכל לטעון את הסוללה החשמלית ברכב שלנו במהירות גבוהה, שימו לב, פי המכפלה של מספר תאי הסוללה במהירות הטעינה הנוכחית. במילים פשוטות, אם בסוללה שלנו יש 200 תאים נוכל לטעון אותה במהירות גבוהה פי 200 מאשר קצב הטעינה שבו היא נטענת כעת, וזאת ללא קשר לכימיה שלה.
אם הרעיון הזה בר יישום נוכל לטעון רכב חשמלי ממוצע הרבה יותר מהר מן הזמן שלוקח לתדלק כרגע מיכל דלק במכונית עם מנוע בעירה, ואנחנו מדברים על מהירות של שניות בודדות מעמדת טעינה עם הספק גבוה או 3 דקות במקום 10 שעות בעמדה ביתית. כמובן שהפתרון הזה – גם אם וכאשר הוא ייושם – זקוק לתשתיות מתאימות שיספקו די אנרגיה לטעינה אולטרה מהירה שכזאת. אבל דיה לצרה בשעתה.
קבלו בבקשה את הקוונטים
לחדשות המרתקות אחראית קבוצת חוקרים מן 'המרכז לפיזיקה תיאורטית של מערכות מורכבות בתוך המכון למדע בסיסי (IBS)' בדרום קוריאה, אשר פרסמו מאמר שזכה ל"בחירת העורך" בירחון המדעי הנחשב Physical Review Letters. ההסבר הפשוט ביותר לתיאוריה המורכבת בעליל שהם מציעים הוא שהאנרגיה ש"מוזרמת" אל סוללה לא תחולק לכל התאים במקביל, אך ללא תלות זה בזה – כמקובל כעת, אלא בשיטה "קוונטית" שבה כל התאים מקושרים וגם מתקשרים זה עם זה. במילים אחרות – האנרגיה "מוזרמת" אל כל התאים בבת אחת במקביל וגם דרך האופטימלית ביותר.
התיאוריה עצמה הוצעה על-ידי אליקי ופאנס, מדענים מתחום הפיזיקה, כבר בשנת 2012, ומאז היו לא מעט ניסיונות להפוך ולחפור בה כדי למצוא את הדרך המעשית ליישם אותה. למשל, בשנת 2017 הציעו מדענים אחרים שני עקרונות תיאורטיים שנובעים להערכתם מטעינה קוונטית. עבור אנשים כמותנו, שלא מבינים בפיזיקה, מתוארים שני העקרונות האלה כאפשרות שבה "כל התאים מדברים עם כל האחרים בו זמנית, כלומר, "כולם יושבים ליד שולחן אחד", ובה בעת "כולם מוצמדים לכולם", לעומת אפשרות אחרת שבה כל תא יכול "לדבר" עם כל תא אחר אבל רק עם תא אחד בו זמנית". (ההסבר שהוצע לעמך לאפשרות השנייה הוא "ישנם דיונים רבים אבל בכל דיון פועלים רק שני משתתפים"). במהלך העשור האחרון פורסמו מספר מאמרים נוספים באותו נושא, כך שנראה ש"טעינה קוונטית" היא תחום מחקר מבטיח, ולכל הפחות כזה שנמצא במרכז תשומת הלב של פיזיקאים.
המדענים הקוריאנים של IBS יגעו ומצאו ש"צימוד הכל-לכל לא רלוונטי לסוללות קוונטיות וכי "פעולה גלובלית" (כך נקרא אחד העקרונות שהוצעו ב-2017) היא הדרך היחידה שמקנה יתרון בשיטה הקוונטית". המחקר התיאורטי שלהם מצא, כך לפי המאמר, את "המקור המדויק של יתרון (של טעינה קוונטית) תוך שלילת כל אפשרות אחרת, ואף סיפק דרך מפורשת לתכנון סוללות כאלה", כך כמובן לפי הודעת מכון המחקר.
בנוסף, המדענים הצליחו לכמת במדויק את מהירות הטעינה שאפשר להשיג באמצעות טעינה קוונטית. לפי המחקר שלהם כיום אפשר להאיץ את קצב הטעינה באופן לינארי, כלומר שככל שישנם יותר תאים קצב הטעינה מהיר יותר. לעומת זאת, ב"סוללות קוונטיות שמשתמשות ב"פעולה גלובלית" (אפשר) להשיג מהירות גבוהה בקנה מידה ריבועי". בעברית פשוטה: ככל שישנם יותר תאי סוללה מהירות הטעינה גדלה בריבוע. להערכתם, "שימוש בטעינה קוונטית יאיץ פי 200 את מהירות הטעינה של סוללה עם 200 תאים ביחס למצב הנוכחי, וזה אומר שמשך זמן הטעינה בעמדת טעינה ביתית יקוצר מ-10 שעות לכ-3 דקות. בעמדת טעינה מהירה יקוצר משך הטעינה מ-30 דקות לשניות בלבד".
החוקרים מתארים במאמר שלהם השלכות מרחיקות לכת לטעינה קוונטית, למשל בתחנות כוח עתידיות שמבוססות על היתוך, וזאת כמובן בשורה טובה לרכב החשמלי מכיוון שככל שיהיו יותר יישומים לתיאוריה חדשה כך גדל הסיכוי שיושקעו מאמצים כדי להפוך אותה למציאות. "ממצאי מחקר כאלה מסמנים כיוון מבטיח", אומרים אנשי המכון, "ויכולים לתמרץ את גורמי המימון והעסקים להשקיע עוד יותר בטכנולוגיות אלה".
