טווח הנסיעה של רכב חשמלי השתפר באופן דרמטי בזכות שיפורים עצומים בטכנולוגיות הסוללות, אבל את "חרדת הטווח" – הפחד מלהיתקע באמצע הדרך בלי חשמל – החליפה "חרדת הטעינה": חשש מהגעה אל עמדת טעינה ציבורית מהירה רק כדי לגלות שתי מכוניות חשמליות אחרות שממתינות לפניך בתור.
כאשר מגיעים לעמדת טעינה עדיין צריך לקוות שהיא תקינה, ואז להתעסק עם כבל מסורבל ולא תמיד נקי, וגם מי שטוענים את הרכב שלהם רק בעמדות ביתיות או בעבודה עדיין צריכים להתעסק עם כבל. כפי שמוכיחים לנו שואבי האבק האלחוטיים – כולנו מעדיפים פתרונות שיעשו את החיים שלנו קלים יותר.
ההיסטוריה האנושית מדגימה שכל צורך מעודד המצאה, וכך יקרה גם עם הטעינה של רכב חשמלי בעתיד: אנחנו נשוחרר מן הכבלים והפתרונות המובילים לצורך זה כרגע הם טעינה אלחוטיות ורובוטיות.
אז איך נטען מכוניות חשמליות בעתיד? קבלו ארבע אפשרויות שישחררו אתכם מן הכבלים.
אפשרות 1: הרובוטים באים
הרעיון פשוט וחביב: מגיעים לחניון, מעמידים את הרכב, יוצאים ממנו, מדגדגים אפליקציה והולכים לעיסוקינו. בזמן שאנחנו מתעסקים בעניינים שלנו מגיע לרכב רובוט טעינה, מתחבר אליו וטוען את הסוללה.
רובוטי טעינה נחלקים לשני סוגים: כזה שמחבר לרכב כבל שמצידו האחר מחובר לתשתית החשמל, וכזה שהוא למעשה "ערכת סוללות ניידת": סוללה שאוגרת אנרגיה מרשת החשמל ונוסעת על לרכב כדי לטעון אותו.
רובוטי טעינה מתאימים לחניונים תת קרקעיים של מגדלי משרדים גדולים באותה מידה שהם מתאמים לחניוני ענק בשטחים פתוחים, ויש לשיטה כזאת גם שכלול או יישום אחר: חיבור בין רובוט טעינה לבין חניון רובוטי. משאירים את הרכב בפתח של חניון ו"רובוט חניה" לוקח אותו משם אל עמדת חניה פנויה. לצד חלק מן העמדות מותקנות תשתיות טעינה רובוטיות שמתחברות לרכב וטוענת אותו, וכאשר הסוללה מלאה המכונית נשלפת על-ידי רובוט החניה שמעביר אותה למקום אחר כדי לפנות את עמדת הטעינה האוטומטית לרכב אחר.
יתרונות
הרעיון של "טעינה רובוטית" מבוסס על כך שרוב המכוניות בעולם חונות ללא שימוש במהלך יותר מ-90% מאורך החיים שלהן וזה מועד הטעינה האידאלי – בוודאי כאשר רוצים לטעון בטעינה איטית.
כאשר טוענים כיום מכונית בעמדה ציבורית חייבים לחזור אליה בתום הטעינה כדי לפנות את המקום לנהגים אחרים, וזאת בעיה שרובוט החניה פותר: כאשר הרכב לא חוסם גישה לכלי רכב אחרים והנהג לא מעורב בטעינה הוא גם לא צריך לבזבז זמן בקרבת הרכב. יתרון חשוב נוסף: רובוט טעינה חוסך את הצורך בפרישת תשתיות טעינה יקרות לחניון כולו. רובוט אחד מטפל בכמה עשרות מכוניות.
אתגרים
מגבלה ראשונה של טעינה רובוטית היא יצירת סטנדרטים שיאפשרו לכל הרובוטים גישה לפתחי טעינה שונים של כל דגמי המכוניות החשמליות. הרובוט חייב למצוא את הדלתית שמכסה את פתח הטעינה – וזו יכולה להיות ממוקמת כמעט בכל מקום סביב הרכב, ואז עליו לפתוח אותה או לגרום לה להיפתח לקראתו ולחבר את התקע לשקע הטעינה.
סטנדרט כזה חייב לכלול תקשורת אמינה בין הרובוט לרכב, גם כדי שהרכב יתחיל לקבל טעינה לאחר החיבור, ובעיקר כדי שהרכב ישחרר את התקע בתום הטעינה ושני הצדדים יוכלו להיפרד.
אתגר נוסף, אולי הכי משמעותי, הוא הצורך לטעון ולפרוק את ערכת הסוללות שמשמשת כ"מתווך" בין רשת החשמל לבין הרכב. סוללה כזאת תיטען ותיפרק אלפי פעמים בתוך זמן קצר יחסית, וזה אומר שאורך החיים שלה עלול להיות מוגבל והציוד עצמו יהיה יקר, לפחות בשנים הקרובות.
חסרונות
חיסרון בולט של רובוט טעינה מבוסס סוללה, מעבר למחיר שלו, הוא משך הזמן שנדרש כדי לטעון את הסוללה בין טעינת רכב אחד לאחר, ומספר המכוניות המוגבל שהוא מסוגל לטפל בהן ביממה. כדי לתמוך בטעינה רובוטית בחניון של מאות מכוניות יידרשו עשרות רובוטים כאלה.
רובוטים עם כבל מוגבלים במרחק המרבי שלהם מנקודת החשמל הקבועה ובאופן שבו הכבל הארוך מותקן בחניון.
שחקנים
רעיון רובוט הטעינה סחף את הדמיון של עשרות חברות גדולות וקטנות. פולקסווגן ובוש מפתחות את תוכנית הטעינה הרובוטית שלהן יחד ולחוד, ובפברואר השנה הכריזה בוש שפיתחה "מערכת שמשלבת מטענים רובוטיים עם שירות חניה כדי להסיר את הטרחה הכרוכה הן במציאת מקום חניה בעיר והן במילוי סוללה של רכב חשמלי".
אגב, המערכת של בוש ופולקסווגן כבר פעילה מאז תחילת שנת 2023 בנמל התעופה של שטוטגרט, ובמקביל גם במטה של קריאד באינגולשטאדט ("עיר הבירה" של פולקסווגן) ובחניון של מרכז הפיתוח של בוש בעיר לודוויגסבורג.
יונדאי הדגימה, כבר בשנת 2023, טעינה רובוטית של איוניק 6 באמצעות רובוט טעינה שפותח בעצמו את דלתית שקע הטעינה של הרכב ומתחבר לשקע בעזרת מצלמה ותוכנת ראייה ממוחשבת.
רובוט הטעינה של יונדאי פותח במעבדת הרובוטיקה של הקבוצה ולדברי יונדאי הוא מסוגל לאתר במדויק את הרכב בחניון, לפענח את סוג שקע הטעינה, ולהתמודד עם מזג האוויר וכן עם "מכשולים פוטנציאליים ומשקל כבל הטעינה".
במגרש של השחקניות הקטנות חשוב להזכיר את חברת BaTTeRi הישראלית שפיתחה את רובוט הטעינה 'תומאס' ומבטיחה להציב אותו ואת חבריו בחניונים של בתי מלון, ציי רכב, קניונים ובנייני משרדים.
לדברי אנשי החברה, כל "תומאס" כזה יוכל לטעון 15 עד 18 מכוניות ביום תוך שימוש בחיישנים, מצלמות ובינה מלאכותית, והוא מנווט ומוצא מכונית במגרש חניה לפי מספר לוחית הרישוי שלה. לדבריהם, תומאס יוכל לטעון כלי רכב גם באמצעות שקע הטעינה שלהם וגם, בעתיד, באמצעות טעינה אלחוטית. כל "תומאס" עולה בין 15,000 ל-17,500 דולר, כלומר פי 6-10 מעמדת טעינה קבועה, אבל לפי התחשיב הכלכלי של אנשי החברה הוא יכול להחזיר את ההשקעה בו כעבור שנה וחצי לעומת 7-10 שנים לעמדת טעינה שמותקנת ליד חניה קבועה.
שחקניות נוספות בשוק הטעינה הרובוטית כוללות, בין השאר, את 'אוטב' (Autev) מסיאטל, וושינגטון שבארה"ב, שפיתחה רובוט שהם מכנים "סוללה גדולה על גלגלים", את EV Safe Charge, יוניברסל רובוטס, GGSN robotic הסינית ועוד.
גם לטעינה ביתית
בעלי רכב חשמלי רבים טוענים שטעינה באמצעות כבלים לא פוגעת בחוויית השימוש שלהם ברכב. לדבריהם, חיבור וניתוק הכבל מבזבזים בסך הכל חצי דקה או פחות בכל חיבור או פירוק מן העמדה הביתית.
אבל אנשי חברת אוטווולטק (Autovoltec) האמריקנית טוענים שהרבה בעלי רכב מתעצלים לבצע את הפעולה הזאת אפילו אם עליהם לטעון את הרכב שלהם רק פעם או פעמיים בשבוע.
רובוט הטעינה של אוטווולטק מחובר עם כבל לתשתית החשמל של מוסך ביתי, הוא עולה 1,600 דולר ויודע להתחבר אל שקע הטעינה של טסלה. הרובוט הקטן הזה לא מתאים לשימוש מסחרי וגם לא לחניונים פתוחים (והוא גם גניב), אבל הוא מוכיח נקודה: יש בעלי רכב שמוכנים לשלם כדי שמישהו יעשה עבורם את העבודה הזאת.
אפשרות 2: טעינה אלחוטית נייחת
כתבנו כאן לא מעט על טעינה אלחוטית, או אינדוקטיבית, וגם במקרה זה סוד הקסם הוא פשטות: מגיעים אל עמדת חניה ומחנים את הרכב, משדרים הנחיה לאפליקציה, והסוללה מתחילה להיטען באמצעות משטח טעינה שמוטמן מתחת לרצפה או לכביש ומעביר אנרגיה למקלט שמוצמד לתחתית המכונית.
האנרגיה החשמלית מועברת בין המשטח לרכב באמצעות שדה מגנטי, או בלשון מקצועית "שני סלילי תהודה מצומדים מגנטית". תקן לטעינה אלחוטית של כלי רכב פורסם כבר לפני 4 שנים על-ידי איגוד מהנדסי הרכב העולמי (SAE), וקל להתאהב בפתרון כזה כי הוא משחרר את הנהג מן הכבלים.
יתרונות
היתרון העיקרי של טעינה אינדוקטיבית ביחס לטעינה באמצעות כבל הוא הנוחות למשתמש, אבל זה לא היתרון היחיד. בהיעדר חלקים נעים או כאלה שחשופים למזג האוויר – לטעינה אלחוטית אין כמעט בלאי וקשה עד בלתי אפשרי לחבל בה.
מטענים אלחוטיים ביתיים שיותקנו בשטח פרטי – למשל במוסך סגור שצמוד לבית – יכולים להיות פשוטים ולהחליף מטעני רמה 2 סטנדרטיים. צריך פשוט להניח את המשטח שלהם על הרצפה ולחבר את הכבל לעמדת הטעינה או לשקע כוח. כמובן שאי אפשר להניח מטענים ביתיים פשוטים כאלה בשטח ציבורי כי הם לא ישרדו שם.
אתגרים
בפני מה שנראה כמו פתרון פשוט ניצבות מספר משוכות, והראשונה היא לבנות משדר שיעביר עוצמת אנרגיה חזקה מספיק כדי שתיקלט במקלט של הרכב.
אתגר יותר מסובך הוא לבנות מקלט פחות או יותר סטנדרטי שיהיה אפשר להתקין בכל מכונית חשמלית. המקלט חייב להיות מוצב במרחק מתאים מן המשדר, וזה אומר שצריך להחנות את הרכב במיקום מתאים.
כמה מן החברות שמפתחות מערכות כאלה טוענות שבניגוד לתחושה האינטואיטיבית שבדרך בין המשדר למקלט מתבזבזת אנרגיה – בפועל 90% מן החשמל מגיע ליעדו וזה נתון דומה לטעינה באמצעות כבל.
יש גם לא מעט שאלות בנוגע לבטיחות ולסכנות של קרינה אלקטרומגנטית ולנכונות של בעלי נכסים להתקין דבר כזה בשטח שלהם, אבל גם לגבי זה – מפתחי הטכנולוגיה טוענים שקרינה כזאת לא מסכנת בני אדם ויצורים חיים.
אחרי כל זאת – האתגר הגדול ביותר של טעינה אלחוטית הוא המחיר של כל נקודת טעינה בגלל העלות הגבוהה של חפירת והנחת תשתיות כבלים מרשת החשמל ועד למשדר.
חסרונות
יחידת הקליטה שמותקנת ברכב שמותאם לטעינה אינדוקטיבית שוקלת כמה ששוקלת וגם מגבילה את העיצוב והתכנון של רכב חשמלי, היא צריכה להיות עמידה בפני פגעי הדרך ונמוכה מספיק כדי שלא תהיה רחוקה מידי מן המשדר. כדי לאפשר טעינה אפקטיבית צריך לחנות קרוב למשדר וזה מגביל את עיצוב ומיקום מקום החניה ודורש מן הנהגים לחנות באופן מסודר.
שחקנים
יש לא מעט חברות גדולות וקטנות שמתאמצות לפתח טעינה אלחוטית לרכב חשמלי, אבל מי שהציגה את פריצת הדרך הכי מסקרנת בתחום הזה זאת המעבדה הלאומית האמריקנית אוק רידג' שהשיגה שיא עולמי מרשים עם טעינה בקצב של 270 קילוואט.
בין השחקניות האחרות בולטת חברת WiTricity ממסצ'וסטס, ארה"ב, שמכרה זכויות קנין רוחני ל-Wiferon – ספקית טעינה אלחוטית לרכב חשמלי שטסלה רכשה ביולי 2023 ומכרה כמה חודשים לאחר מכן.
חברות נוספות שהציגו אבות טיפוס לטעינה אלחוטית כוללות בין השאר את יצרניות הרכב אאודי, ב.מ.וו, ג'ילי, יונדאי ואחרות.
אפשרות 3: אם כבר לטעון אז שיהיה בתנועה
בחברת אלקטריאון הישראלית מנסים לשכנע את העולם שהדרך הנכונה לטעון כלי רכב חשמליים היא בזמן שהם נוסעים ולא כאשר הם חונים.
שיטת הטעינה דומה לטעינה אלחוטית סטאטית – האנרגיה מועברת ממשדר שמוטמן מתחת לאספלט על מקלט שמותקן ברכב, אבל היישום הרבה יותר מורכב ומעניין. ההבדל, מבחינת הנהג, הוא שלעולם לא צריך לחשוב על טעינה: הרכב נטען בכל מקום שבו הוא נוסע. סלילים אלקטרומגנטיים מונחים מתחת לפני השטח ומחוברים לרשת החשמל של העיר או המחוז.
הסלילים המוטמנים יוצרים שדה אלקטרומגנטי שמעביר אנרגיה למקלט שמותקן בתחתית הרכב, ממש כמו בטעינה אלחוטית סטאטית, אבל אחד ההבדלים החשובים הוא הצורך בתקשורת שוטפת בין הרכב לתשתית הטעינה.
יתרונות
טעינה אלחוטית בתוך כדי תנועה משחררת את העולם מ"חרדת הטעינה" מפני שאף רכב לא מפריע לרכב אחר להיטען, והיא משחררת את הנהגים מן הכבלים ומעמדות הטעינה הפרטיות והציבוריות.
חשוב יותר: כאשר רכב לא תלוי בעמדת טעינה ויש לו מקור אנרגיה זמין בכל מקום – אין צורך לסחוב סוללה עצומה וכבדה כי אין משמעות לטווח הנסיעה. אם תתקיים פרישה מספקת אפשר יהיה לייצר מכוניות קטנות וקלות עם סוללה בגודל מינימלי, והן יקבלו את רוב האנרגיה שהן זקוקות לה בתוך כדי תנועה.
היתרון הגדול ביותר של טעינה אלחוטית דינאמית על פני טעינה סטאטית מודגם עם צרכני אנרגיה כבדים כמו משאיות ואוטובוסים, ובמיוחד ברכב ציבורי כמו אוטובוסים שמבצעים סבבים על מסלולים קבועים. אוטובוס כבד צורך הרבה אנרגיה וזקוק לסוללות גדולות, כבדות, ומאוד יקרות. כל רגע שבו אוטובוס כזה עומד בעמדת טעינה – בין אם היא אלחוטית או עם כבל – הוא רגע מבוזבז שעולה הרבה כסף.
אוטובוס שנטען בתוך כדי תנועה לא זקוק לזמן טעינה בעמדה סטאטית, ואפשר לצמצם את צריכת האנרגיה שלו ולהוזיל את המחיר שלו אם מותקנת בו סוללה קטנה.
באלקטריאון טוענים שכאשר מותקנים שלושה מקלטים באוטובוס כזה הוא מסוגל לקבל עוצמה של כ-35 קילוואט בכל אחד מהם וכ-100 קילוואט בכולם יחד. זה אומר שאם לאורך מסלול הנסיעה של האוטובוס יהיו מספר קטעים קצרים שמעליהם הוא ייטען זה יספיק כדי לטעון בו אנרגיה לכל מהלך הנסיעה.
אתגרים
לטענת אלקטריאון, אנשיהם פתרו את אחד האתגרים המשמעותיים של טעינה בתנועה – וזה הדילוג המהיר של רכב בין אלמנט השראה אחד לזה שבא אחריו.
אתגר נוסף הוא החיוב הכספי, כלומר תקשורת בין הרכב לתשתית שתאפשר מצד אחד לזהות רכב ספציפי ומצד שני לחשב כמה אנרגיה הועברה אליו כדי לדעת כמה לגבות ממנו.
חסרונות
החיסרון הבולט ביותר של טעינה בתנועה הוא העלות האדירה של הקמת תשתיות טעינה בקנה מידה ארצי. כדי שמכוניות ישתחררו מן התלות בעמדות טעינה הן חייבות לסמוך על כך שתשתיות אלחוטיות יהיו זמינות בכל כביש ובכל מקום בארץ, ואנחנו מדברים על פרויקט לאומי יקר בטירוף.
אלקטריאון הקימה עד היום קטעי טעינה בישראל ובמגוון מדינות כמו איטליה, שבדיה, ארה"ב ועוד, ובאחד הפרויקטים האחרונים שלה – הכביש החשמלי האלחוטי הראשון בארה"ב שנבנה בדטרויט, מישיגן, נאמדת עלות ההקמה בכמעט 2 מיליון דולר ל-1.6 קילומטרים.
מחקר שבוצע עבור ממשלת שוודיה מצא שכדי להתקין טעינה אינדוקטיבית לאורך כ-2,000 קילומטרים של כבישים מהירים נדרשת השקעה של בין 2.9 ל-3.8 מיליארד דולר.
שחקנים
למרות ההתעניינות של כמה יצרניות רכב – טעינה אלחוטית דינאמית לא תהיה רלוונטית למכוניות נוסעים אלא אם ממשלות יחליטו להפוך אותה לסטנדרט לאומי. ממשלת צרפת, למשל, קיבלה החלטה לבנות כמעט 9,000 קילומטרים של "כבישים חשמליים" עד לשנת 2035, ולצורך זה תותקן מערכת מורכבת של כבלים עיליים, מסילות ומערכות טעינה אינדוקטיבית. בגרמניה מקודמת תוכנית להתקנת טעינה אלחוטית לאורך כ-4,000 קילומטרים של כבישים מהירים.
לפני חודשים אחדים הכריזה אלקטריאון על שיתוף פעולה עם טויוטה – יצרנית הרכב הגדולה בעולם כיום, לפיתוח מערכות טעינה אלחוטיות לרכב, ובמקביל יש לה גם פרויקטים עם יצרניות רכב סיניות. ב.מ.וו ופורד עובדות עם Witricity, ואילו סטלנטיס מפתחת טכנולוגיה דומה עם חברת Hevo Power.
חברה אמריקנית נוספת שמפתחת טכנולוגיית טעינה אלחוטית היא InductEV מפנסילבניה, שמתמקדת בפתרונות לציי אוטובוסים חשמליים לתחבורה ציבורית, במוניות ובמשאיות חשמליות. השיטה של InductEV ממזגת במידה מסוימת את שתי השיטות של טעינה אלחוטית: התשתיות שלה מותקנות (גם) על כבישים ציבוריים, אבל טוענות רכב חשמלי בזמן שהוא ממילא עומד, למשל ברמזורים או בתחנות אוטובוס.
אפשרות 4: החלפת סוללות
רעיון החלפת הסוללות מוכר היטב לכל מי שחי בארץ בתקופת 'בטר פלייס' (2007-2012). במקום לטעון את הסוללה פשוט מחליפים אותה בתהליך שאורך פחות זמן מאשר תדלוק רכב עם מנוע בעירה.
מודל החלפת סוללות התאים לתחילת עידן הרכב החשמלי המודרני, כאשר סוללות היו מאוד יקרות ואי אפשר היה לטעון אותן בטעינה מהירה גם מפני שהוא פתר את בעיית הטעינה אבל בעיקר מפני שהוא אפשר להפריד בין בעלות על הרכב לבין בעלות על הסוללה. בכל הקשור לטעינה – אפשר לשכוח מכבלים ופשוט לעבור עם הרכב בתוך מתקן להחלפת סוללות.
יתרונות
בשונה מבעבר, היתרון העיקרי כיום של החלפת סוללות לא קשור יותר למשך הטעינה או לטווחי נסיעה אלא לאפשרות לקנות מכונית זולה ולשלם בנפרד על עלויות האנרגיה, דרך מנוי להחלפת סוללות.
יתרון נוסף נובע מכך שלא צריך לדאוג לבריאות הסוללה – זאת הבעיה של בעלי הסוללה, ותמיד מובטחת לנהג סוללה בריאה וטעונה במלואה.
אתגרים
אותם אתגרים שניצבו בפני 'בטר פלייס' לפני 15 שנים קיימים גם כיום, והמשמעותי מכולם הוא ההפרדה בין בעלות על הרכב לבעלות על סוללה. אף אחד לא אוהב לשלם על מוצר שאי אפשר להשתמש בו בלי להיות תלויים בחברה ספציפית שמספקת שירות.
חסרונות
רוב החסרונות שמלווים את החלפת הסוללות מאז ימיה הראשונים לא נפתרו עד היום. ראשית, צריך לייצר מכונית שהסוללה לא מהווה חלק אינטגרלי ממנה. זה מחליש את המרכב ומאלץ לייצר רכב כבד יותר.
חסרון חשוב נוסף הוא שכדי להחליף סוללה צריך לתכנן מסלול נסיעה שעובד דרך עמדת החלפת סוללות.
בנוסף, מישהו צריך לממן את מלאי הסוללות העצום הזה וכמו תמיד – "אין ארוחות חינם": מימון הסוללות ישולם על-ידי המשתמשים כחלק ממחיר השירות.
שחקנים
השחקנית המרכזית בעולם המתפתח מחדש של החלפת סוללות היא ממשלת סין שמתאמצת לחזק את האחיזה של יצרניות רכב סיניות בתעשיית הרכב החשמלי. בראיה לאומית סינית חלוקת משאבים בין האזרחים ממילא מהווה חלק מן הקוד הגנטי, והחלפת סוללות מאפשרת להפיץ רכב חשמלי גם אל אזורי ספר שבהם תשתיות הטעניה לא מספיק מפותחות.
ממשלת סין השיקה פיילוט להחלפת סוללות עוד בשנת 2011, והיא מסבסדת ומתכללת את התחום הזה ממש כפי שהיא פיתחה את כלל תעשיית הרכב החשמלי בסין ב-20 השנים האחרונות.
השחקנית הידועה ביותר בתחום החלפת סוללות היא 'ניו', ששוקלת להקים רשת כזאת גם בישראל, אבל כמעט כל יצרניות הרכב החשמלי בסין מעורבות ברמה כזאת או אחרת בתחום הזה – מ'סאיק' (MG) ו'ג'ילי' ועד BAIC הממשלתית. גם חברת הסטארט אפ האמריקנית 'אמפל' עובדת על פתרון בתחום הזה, ויש לה שיתוף פעולה עם 'סטלנטיס'.
לקריאה נוספת:
יצרנית הרכב הסינית MG מעניקה אחריות לסוללה לכל חיי הרכב החשמלי
ניו וג'ילי משדכות את רשתות הטעינה לרכב חשמלי
