Napredek pri avtonomiji električnih vozil

Od leta 2010 do 2020 opazen napredek

Od prihoda električnih vozil na trg je življenjska doba baterije vedno pritegnila pozornost in polemike. Kako so se proizvajalci spopadli s to težavo in kakšen napredek je bil dosežen v zadnjem desetletju?

Avtonomija električnih vozil: zavora množičnega trga?

Leta 2019 je 63 % anketirancev Argus Energy barometra ocenilo doseg kot najpomembnejšo oviro za prehod na električna vozila. Motoristi res neradi razmišljajo o tem, da bi morali svoj avto večkrat napolniti, da bi potovali na dolge razdalje. Ali bi lahko razvoj javno dostopne polnilne infrastrukture zmanjšal to skrb? Hitri terminali, ki so vse bolj prisotni na avtocestnih rekreacijskih mestih, pri večini modelov povrnejo polno zmogljivost v manj kot 45 minutah. Ljubitelji toplotnega motorja se ne bodo pozabili, da to trajanje ostane veliko dlje kot pri polnem bencinu.

Tudi če bi pospeševanje uvajanja polnilnih postaj lahko pomirilo nekatere voznike, pričakovanja ostajajo osredotočena na samo avtonomijo.

Potrebujete pomoč pri začetku?

Povečanje povprečne avtonomije

Glede na poročilo Global Electric Vehicles Outlook 2021, ki ga je pripravila Mednarodna agencija za energijo, se je avtonomija električnih vozil od njihove uvedbe na trg še naprej izboljševala. Tako smo se z deklarirane povprečne avtonomije 211 kilometrov v letu 2015 premaknili na 338 kilometrov v letu 2020. Tu so podrobnosti za zadnjih šest let:

• 2015: 211 km
• 2016: 233 kilometrov
• 2017: 267 kilometrov
• 2018: 304 kilometrov
• 2019: 336 kilometrov
• 2020: 338 kilometrov

Če je opaženi napredek v prvih petih letih spodbuden, bi lahko bili presenečeni nad stagnacijo med letoma 2019 in 2020. Pravzaprav je ta skromnejša rast posledica vstopa na trg še bolj kompaktnih modelov. Zasnovani za mestno uporabo, imajo manjše baterije in so zato manj vzdržljivi.

Avtonomija vodilnih blagovnih znamk v procesu

Tako so lahko vozniki, ki iščejo več avtonomije, prepričani, da proizvajalci še naprej izboljšujejo vozila, ki lahko vozijo na dolge razdalje, kot so limuzine ali SUV. Če želite to razumeti, preprosto analizirajte kapaciteto baterije določenega vozila, tako da si ogledate razvoj modela za modelom. Tesla Model S, ki je v prodaji od leta 2012, se je njegova avtonomija nenehno povečevala:

• 2012: 426 kilometrov
• 2015: 424 kilometrov
• 2016: 507 kilometrov
• 2018: 539 kilometrov
• 2020: 647 kilometrov
• 2021: 663 kilometrov

To redno povečanje je bilo doseženo z različnimi metodami. Zlasti Palo Alto je ustvaril vse večje baterije, hkrati pa je izboljšal programsko opremo za krmiljenje modela S. Nenehno se posodablja, da bi bilo vozilo učinkovitejše in optimiziralo kapaciteto baterije.

Ambiciozni kratkoročni cilji

Za nadaljnje izboljšanje avtonomije električnih vozil se danes raziskuje več načinov. Raziskovalci poskušajo narediti baterije še bolj učinkovite, saj proizvajalci poskušajo "misliti električno" iz zasnove podvozja vozila.

Nove platforme Stellantis za elektromotorizacijo

Stellantis Group, glavni igralec na avtomobilskem trgu, želi razviti svojo ponudbo električnih vozil. Od leta 2023 bo 14 znamk skupine (vključno s Citroënom, Oplom, Fiatom, Dodge in Jeep) ponujalo vozila, izdelana na podvozjih, zasnovanih kot povsem električne platforme. To je prava evolucija v času, ko večina EV uporablja podvozje enakovrednih termičnih modelov.

Zlasti Stellantis se zavezuje, da se odzove na alarme okvare, ki so še vedno pomembni za voznike električnih vozil. Zato so razvijalci predstavili štiri platforme, namenjene temu posebnemu motorju:

• Majhna: rezervirana bo za mestna in večnamenska vozila, kot sta Peugeot e-208 ali Fiat 500. Ta platforma obljublja doseg 500 kilometrov.
• Srednja: Ta platforma bo nameščena na daljša limuzina. Ustrezne baterije bodo zagotavljale doseg od 700 do 800 kilometrov.
• Velika: Ta platforma bo zasnovana za SUV z deklariranim dosegom 500 kilometrov.
• Okvir: Četrta platforma bo v celoti rezervirana za gospodarska vozila.

Namen te standardizacije je delno izravnati stroške elektrifikacije. Poleg razširitve ponudbe Stellantis upa tudi, da bo ponudil cenovno ugodnejše modele EV. Ta pristop je opazen za avtomobiliste: v Franciji so višji strošek nakupa električnih vozil še vedno delno izravnan s premijo za predelavo, vendar se bo verjetno v prihodnosti zmanjšal.

800 kilometrov avtonomije leta 2025?

Samsung in polprevodniška baterija

Po mnenju proizvajalcev bo zelo kmalu avtonomija napolnjene baterije enaka avtonomiji polnega rezervoarja! Raziskovalci, ki sodelujejo z blagovno znamko Samsung, so marca 2020 predstavili nov koncept baterije s trdnim elektrolitom. Trenutno litij-ionske baterije, ki so opremljene z večino električnih vozil, delujejo s tekočimi elektroliti ali v obliki gela; prehod na baterije s trdnim elektrolitom bo pomenil večjo gostoto energije in hitrejše polnjenje.

Z dvakratno prostornino tradicionalnih baterij bo ta Samsungova inovacija omogočila EV-jem prevoziti do 800 kilometrov. Življenjska doba je še en argument v prid te baterije, saj jo je mogoče napolniti več kot 1000-krat. Še vedno je treba opraviti proizvodni tečaj ... Če je prototip Samsung obetaven, zaenkrat nič ne kaže, da se bodo proizvajalci zatekali k njemu!

SK Innovation in super hitro polnjenje

Drugo južnokorejsko podjetje, ki si prizadeva za 800 km avtonomije, je SK Innovation. Skupina je objavila, da dela na novi, bolj samostojni, visokointenzivni bateriji na osnovi niklja, hkrati pa skrajša čas polnjenja hitrega terminala na 20 minut! SK Innovation, ki je že dobavitelj proizvajalca Kia, se želi še naprej razvijati in gradi več tovarn v Gruziji. Končni cilj je Ford in Volkswagen opremiti z električnimi vozili, izdelanimi v ZDA.

Na razdalji 2000 kilometrov?

Kar je pred nekaj leti lahko veljalo za znanstveno fantastiko, lahko hitro postane oprijemljiva resničnost. Skupina nemških in nizozemskih znanstvenikov, ki delajo za Fraunhofer oziroma SoLayTec, je razvila patentiran postopek, imenovan Spatial Atom Layer Deposition.

(SALD). Tu ni sprememb v kemiji, kot je to v primeru južnokorejcev Samsung in SK Innovation. Dosežen napredek se nanaša na tehnologijo baterij. Raziskovalci so imeli idejo, da aktivni material elektrod nanesejo v obliki plasti debele več nanometrov. Ker se zbiranje litijevih ionov dogaja samo na površini, ni potrebe po debelejših elektrodah.

Zato postopek SALD za enako prostornino ali težo optimizira tri ključne elemente:

• učinkovito območje elektrode
• njihova sposobnost shranjevanja električne energije
• hitrost polnjenja

Tako imajo lahko vozila, opremljena z baterijo SALD, trikrat večji doseg kot najmočnejši modeli trenutno na trgu. Hitrost ponovnega nalaganja bi se lahko povečala petkrat! Frank Verhage, izvršni direktor podjetja SALD, ki je bilo ustanovljeno za trženje te inovacije, pravi, da je doseg 1000 kilometrov za mestne avtomobile in do 2000 kilometrov za limuzine. Vodja ne želi postaviti teoretičnega rekorda avtonomije, a upa, da bo voznike pomiril. Tudi športni vozniki imajo lahko po 20 kilometrih še vedno 30 ali 1000 % moči, je dejal.

Druga dobra novica je, da je postopek SALD združljiv z različno kemijo obstoječih celic:

• NCA (nikelj, kobalt, aluminij)
• NMC (nikelj, mangan, kobalt)
• baterije s trdnim elektrolitom

Lahko stavimo, da ta tehnologija presega fazo prototipa, medtem ko SALD že pravi, da je v razpravi z nekaterimi proizvajalci avtomobilov.