Kako deluje baterija električnega avtomobila?

Litij-ionska baterija napaja katero koli vrsto električnega vozila. Že od samega začetka se je uveljavil kot referenčna tehnologija na trgu električnih vozil. Kako deluje? Strokovnjaki omrežja IZI by EDF vam bodo posredovali najnovejše informacije o delovanju, značilnostih, prednostih in slabostih akumulatorja za električno vozilo.

Povzetek

Kako deluje baterija električnega vozila?

Če lokomotiva kot energijo uporablja bencin ali dizel, potem to ne velja za električna vozila. Opremljeni so z baterijo z različno avtonomijo, ki jo je treba polniti na polnilni postaji.

Vsako električno vozilo je dejansko opremljeno z več baterijami:

• dodatna baterija;
• In vlečna baterija.

Kakšna je njihova vloga in kako delujejo?

Dodatna baterija

Tako kot termovizija ima tudi električno vozilo dodatno baterijo. Ta 12V baterija se uporablja za napajanje avtomobilskih dodatkov.

Ta baterija zagotavlja pravilno delovanje različnih električnih naprav, kot so:

• Električna okna;
• Radio ;
• Različni senzorji električnega vozila.

Tako lahko okvara pomožne baterije električnega vozila povzroči določene okvare.

Vlečna baterija

Osrednji element električnega vozila, vlečna baterija, igra bistveno vlogo. Pravzaprav shranjuje napolnjeno energijo v polnilni postaji in zagotavlja moč električnemu motorju med potovanjem.

Delovanje vlečne baterije je precej zapleteno, zato je ta element eden najdražjih sestavnih delov električnega vozila. Ta strošek trenutno tudi ovira razvoj elektromobilnosti po vsem svetu. Nekateri trgovci ob nakupu električnega vozila ponujajo pogodbo o najemu vlečne baterije.

Litij-ionska baterija je daleč najbolj razširjena vrsta baterije v električnih vozilih. Zaradi svoje vzdržljivosti, zmogljivosti in varnosti je resnično referenčna tehnologija za večino proizvajalcev.

Vendar pa obstajajo različne vrste baterij za električna vozila:

• Nikelj-kadmijeva baterija;
• Nikelj-kovinsko hidridna baterija;
• litijeva baterija;
• Li-ion baterija.

Povzetek prednosti različnih baterij za električna vozila

Različne vrste baterij	Prednosti
kadmijev nikelj	Lahka baterija z odlično življenjsko dobo.
Nikelj kovinski hidrid	Lahka baterija z nizko stopnjo onesnaževanja in visoko zmogljivostjo za shranjevanje energije.
Litij	Stabilno polnjenje in praznjenje. Visoka nazivna napetost. Pomembna masna in volumetrična energijska gostota.
Litijev ion	Visoka specifična in volumetrična energija.

Zbirna tabela slabosti različnih baterij za električna vozila

Različne vrste baterij	Omejitve
kadmijev nikelj	Ker je stopnja strupenosti kadmija zelo visoka, se ta material ne uporablja več.
Nikelj kovinski hidrid	Material je drag. Hladilni sistem je potreben za kompenzacijo dviga temperature sorazmerno z obremenitvijo.
Litij	Recikliranje litija še ni v celoti obvladano. Obstajati mora avtomatizirano upravljanje porabe energije.
Litijev ion	Problem vnetljivosti.

Zmogljivost baterije

Moč elektromotorja je izražena v kilovatih (kW). Po drugi strani pa kilovatna ura (kWh) meri energijo, ki jo lahko odda baterija električnega vozila.

Moč toplotnega motorja (izraženo v konjskih moči) lahko primerjate z močjo elektromotorja, izraženo v kW.

Če pa želite vlagati v električno vozilo z najdaljšo življenjsko dobo baterije, se boste morali obrniti na merjenje kWh.

Življenjska doba baterije

Odvisno od modela vašega električnega vozila je njegov doseg lahko v povprečju od 100 do 500 km. Nizka baterija dejansko zadostuje za preprosto vsakodnevno uporabo električnega vozila za vožnjo otrok v šolo ali na delo v bližini. Ta vrsta prevoza je cenejša.

Poleg modelov vstopnega ali srednjega razreda obstajajo tudi modeli višjega cenovnega razreda, ki so precej dražji. Na ceno teh avtomobilov v veliki meri vpliva zmogljivost baterije.

Vendar pa lahko tovrstno električno vozilo prevozi do 500 km, odvisno od vašega načina vožnje, vrste ceste, vremenskih razmer itd.

Da bi ohranili avtonomijo baterije na daljši poti, vam strokovnjaki mreže IZI by EDF svetujejo predvsem, da izberete prilagodljivo vožnjo in se izogibate prehitremu pospeševanju.

Čas polnjenja baterije

Strokovnjaki mreže IZI by EDF bodo poskrbeli predvsem za montaža polnilnih postaj za električna vozila ... Odkrijte vse obstoječe rešitve za polnjenje baterij za vaše električno vozilo z:

• Gospodinjska vtičnica 220 V;
• vtičnica za hitro polnjenje Wallbox;
• In hitra polnilna postaja.

Gospodinjska vtičnica 220 V

Doma lahko namestite gospodinjsko vtičnico za 220 V. Čas polnjenja je od 10 do 13 ur. Nato lahko svoj avto napolnite čez noč in ga uporabljate ves dan.

Vtičnica za hitro polnjenje Wallbox

Če izberete vtičnico za hitro polnjenje, imenovano tudi Wallbox, se čas polnjenja skrajša:

• Za 4 ure v različici 32A;
• Za 8 ali 10 ur v različici 16A.

Hitra polnilna postaja

Na etažnih parkiriščih ali v supermarketih in poslovnih parkiriščih lahko svoj avto napolnite tudi na hitri polnilni postaji. Cena te naprave je seveda najvišja.

Vendar pa je čas polnjenja baterije zelo hiter: traja 30 minut.

Zbirna tabela cen opreme za polnjenje baterij električnih vozil

Vrsta opreme za polnjenje baterije	Cena (brez namestitve)
Priključek za hitro polnjenje	Približno 600 evrov
Hitra polnilna postaja	Približno 900 €

Kako deluje litij-ionska baterija?

Načelo delovanja te vrste baterije je zapleteno. V notranjosti baterije krožijo elektroni in ustvarjajo potencialno razliko med obema elektrodama. Ena elektroda je negativna, druga pozitivna. Potopljeni so v elektrolit: tekočino z ionsko prevodnostjo.

Faza praznjenja

Ko baterija napaja vozilo, negativna elektroda sprosti shranjene elektrone. Nato se prek zunanjega vezja povežejo s pozitivno elektrodo. To je faza praznjenja.

Faza polnjenja

Nasproten učinek se pojavi, ko se baterija polni v polnilni postaji ali združljivi ojačani električni vtičnici. Tako energija, ki jo prenaša polnilnik, prenese elektrone, ki so prisotni v pozitivni elektrodi, na negativno elektrodo. 

BMS baterije: definicija in delovanje

Programska oprema BMS (Battery Management System) nadzoruje module in elemente, ki sestavljajo vlečno baterijo. Ta sistem upravljanja spremlja baterijo in optimizira življenjsko dobo baterije.

Ko baterija odpove, se enako zgodi z BMS. Vendar pa nekateri proizvajalci EV ponujajo storitev reprogramiranja BMS. Tako lahko mehka ponastavitev upošteva stanje baterije v času T.

Kako zanesljiva je baterija za električni avtomobil?

Litij-ionska baterija je znana po svoji zanesljivosti. Vendar bodite previdni, zlasti način polnjenja lahko vpliva na njegovo vzdržljivost. Poleg tega se življenjska doba in zmogljivost baterije v vseh primerih sčasoma poslabšata.

Ko se električni avtomobil pokvari, je vzrok zelo redko akumulator. Pozimi boste namreč hitro ugotovili, da vaš električni avto kljub mrazu brez težav zažene, za razliko od dizelske lokomotive.

Zakaj se litij-ionske baterije sčasoma poslabšajo?

Ko električno vozilo prevozi več kilometrov, se zmogljivost baterije počasi poslabša. Potem sta vidna dva dejavnika:

• Zmanjšana življenjska doba baterije;
• Daljši čas polnjenja baterije.

Kako hitro se stara baterija električnega vozila?

Na hitrost staranja baterije lahko vplivajo različni dejavniki:

• Pogoji shranjevanja električnega vozila (v garaži, na ulici itd.);
• Stil vožnje (z električnim avtomobilom je zaželena zelena vožnja);
• Pogostost polnjenja na hitrih polnilnih postajah;
• Vremenske razmere na območju, kjer se najpogosteje vozite.

Kako optimizirati življenjsko dobo baterije električnega vozila?

Z upoštevanjem zgoraj omenjenih dejavnikov je mogoče optimizirati življenjsko dobo pogonske baterije. Proizvajalec ali zaupanja vredna tretja oseba lahko kadar koli diagnosticira in izmeri SOH (zdravstveno stanje) baterije. Ta meritev se uporablja za oceno stanja baterije.

SOH primerja največjo zmogljivost baterije v času testa z največjo zmogljivostjo baterije, ko je bila nova.

Recikliranje: druga življenjska doba baterije električnega vozila

V sektorju električnih vozil težava z odlaganjem litij-ionskih baterij pri električnih vozilih ostaja velik problem. Dejansko, če je električno vozilo čistejše od dizelske lokomotive (problem proizvodnje ogljikovodikov), ker uporablja obnovljive vire energije, je električna energija, pridobivanje in recikliranje litija problem.

Okoljska vprašanja

Baterija električnega vozila lahko vsebuje več kilogramov litija. Uporabljajo se tudi drugi materiali, kot sta kobalt in mangan. Te tri različne vrste kovin se pridobivajo in predelujejo za uporabo pri gradnji baterij.

Litij

Dve tretjini virov litija, uporabljenih pri razvoju baterij za električna vozila, prihaja iz slanih puščav Južne Amerike (Bolivija, Čile in Argentina).

Za pridobivanje in predelavo litija je potrebna velika količina vode, kar ima za posledico:

• Sušenje podzemne vode in rek;
• Onesnaževanje tal;
• In okoljske motnje, kot so povečanje zastrupitve in hude bolezni lokalnega prebivalstva.

Kobalt

Več kot polovica svetovne proizvodnje kobalta prihaja iz kongovskih rudnikov. Slednje izstopajo predvsem v zvezi z:

• Varnostni pogoji za rudarske dejavnosti;
• Izkoriščanje otrok za pridobivanje kobalta.

Zamuda v sektorju recikliranja: pojasnila

Če se litij-ionska baterija že od leta 1991 prodaja v sektorju zabavne elektronike, so se kanali za recikliranje tega materiala začeli razvijati veliko pozneje.

Če litij sprva ni bil recikliran, je bilo to predvsem posledica:

• O njegovi veliki razpoložljivosti;
• Nizki stroški njegove ekstrakcije;
• Stopnje zbiranja so ostale dokaj nizke.

Vendar pa se z naraščanjem elektromobilnosti potrebe po oskrbi hitro spreminjajo, zato je potreben učinkovit kanal za recirkulacijo. Danes se v povprečju reciklira 65 % litijevih baterij.

Rešitve za recikliranje litija

Danes je v primerjavi z dizelskimi lokomotivami malo zastarelih električnih vozil. To omogoča skoraj popolno demontažo vozil in rabljenih komponent akumulatorja.

Tako je mogoče tako litij kot aluminij, kobalt in baker zbirati in reciklirati.

Nepoškodovane baterije sledijo drugemu krogu. Dejansko samo zato, ker včasih ne proizvajajo več dovolj energije, da bi zagotovili ustrezno zmogljivost in doseg za voznike, to ne pomeni, da ne delujejo več. Tako jim je dano drugo življenje. Nato se uporabljajo za stacionarno uporabo:

• Za shranjevanje obnovljivih virov energije (sončna, veter, itd.) v stavbah;
• Za napajanje postaj za hitro polnjenje.

Energetski sektor še ni inovativen, da bi našel alternative tem materialom ali jih pridobil na druge načine.

Namestitev polnilne postaje za električni avtomobil