Daugiau kilometrų
Prieš 12 metų debiutavęs pirmosios kartos „Nissan Leaf“ su 24 kWh talpos baterija tik geromis sąlygomis galėjo nuvažiuoti pusantro šimto kilometrų, o dabar tokio paties dydžio kompaktiniai hečbekai, kaip antai „Volkswagen ID.3“ ar „Renault Megane E-Tech“, viena įkrova nurieda apie 400 km ir trigubai greičiau įsikrauna, be to, jie pasižymi geresnėmis dinaminėmis savybėmis.
Kai kurie šiuolaikiniai elektromobiliai nuvažiuojamu atstumu jau gali pasivaržyti su dyzeliniais. Štai deklaruojama, jog EQS iš „Mercedes-EQ“ su 108 kWh baterija gali įveikti iki 784 km. Netgi ir įperkami šeimyniniai krosoveriai pagal nuvažiuojamą nuotolį neatsilieka nuo benzininių automobilių: „Ford Mustang Mach-e“ su didesne 91 kWh talpos baterija gali pasiekti 600 km.
Vis dėlto elektra varomos transporto priemonės ne visuomet gali prilygti mašinoms su vidaus degimo varikliu. Ilgesnėse kelionėse sustojimai privalo būti ilgesni, nes baterijos negalima įkrauti taip greitai, kaip pripilti benzino bako. Be to, ir sustojimai turi būti dažnesni: esant dideliam greičiui, elektromobiliai greičiau išeikvoja energiją, nes jie neturi pavarų dėžių.
Su elektros motorais jokių problemų nėra, infrastruktūra taip pat sparčiai tobulėja. Didžiausias elektromobilių progreso stabdis yra baterijos, nuo kurių priklauso ir įkrovimo greitis. Norint nukakti daugiau kilometrų viena įkrova, reikia didesnės baterijos, tačiau didesnė baterija pridės daugiau svorio, kurį tempiant elektros motoras eikvos dar daugiau energijos. Užburtas ratas?
Žaliavų reikia vis daugiau
Tarptautinės energetikos agentūros (IEA) duomenys rodo, kad vos per metus ličio jonų baterijų gamyba išaugo 65 proc. – nuo 330 GWh 2021-aisiais iki 550 GWh 2022-aisiais – daugiausia dėl elektromobilių baterijų poreikio. Agentūra rašo, jog praėjusiais metais pirmą kartą ličio paklausa viršijo pasiūlą. 60 proc. viso iškasamo ličio, 30 proc. kobalto ir 10 proc. nikelio buvo išgaunama tik elektromobilių baterijoms.
„Ličio jonų baterijos šiuo metu yra populiariausios ir dažniausiai aptinkamos. Jos pasižymi dideliu energijos tankiu ir gali palaikyti aukštas įtampas, tad šių baterijų efektyvumo rodikliai išties geri. Tačiau tos baterijos gaminamos iš rečiausių ir sunkiausiai išgaunamų metalų, jų sudėtyje yra kadmio, nikelio, kobalto, tad dabar gamintojai ieško būdų, kaip juos pakeisti“, – paaiškina Vilniaus Gedimino Technikos universiteto profesorius dr. Vidas Žuraulis.
Tarptautinė energetikos agentūra atkreipia dėmesį, kad rečiausių medžiagų išgavimas nėra pats švariausias procesas ir jis tik pakerta daugumos valstybių pasiryžimą laikytis žaliojo kurso.
Elektromobilių ateityje tik daugės, tad medžiagos brangs ir bus vis sunkiau išgauti žaliavas. Dėl to inžinieriai eksperimentuoja su naujomis technologijomis, kurios galėtų baterijas padaryti ne tik švaresnes, bet ir prieinamesnes ateityje.
„Iš šiandieninių technologijų dabar populiarėja geležies fosfato baterijos. Kai kuriais rodikliais, pavyzdžiui, energijos tankiu, jos šiek tiek nusileidžia ličio jonų baterijoms, tačiau šiose baterijose naudojami pigesni metalai ir jos yra kiek saugesnės: tarkime, po smūgio susidaro mažesnė elektros iškrova, be to, fosfato baterijos atsparesnės temperatūrų pokyčiams“, – atskleidžia V. Žuraulis.
Europoje ir Šiaurės Amerikoje ličio geležies fosfato (LFP) baterijas ėmė montuoti įmonė „Ford“ – ji planuoja Mičigane statyti šių elementų gamyklą. Bendrovės teigimu, toks perėjimas nuo nikelio kobalto mangano (NCM) baterijų leis jiems sumažinti elektromobilių kainą ir užtikrinti didesnes gamybos apimtis: jau metų gale jų pajėgumas turėtų pasiekti 600 tūkst. vienetų.
Pirmasis modelis su LFP baterijomis – „Standard Range“ versijos „Mustang Mach-e“. Su naujuoju baterijų paketu automobilio svoris paaugo 46 kg, tačiau standartinės baterijos talpa išsiplėtė 2 kWh: nuo 70 iki 72 kWh. Viena įkrova nuvažiuojamas atstumas padidėjo nuo 440 iki 480 km.
O didžiausias skirtumas – įkrovimo greitis. Atsparesnė baterija gali saugiai priimti didesnę energijos srovę, tad įkrovimo galia išaugo nuo 115 iki 150 kW. Tai įkrovimo nuo 10 iki 80 proc. laiką sutrumpino net 5-iomis minutėmis – nuo 38 iki 33 min.
Nors naujų automobilių kainos kyla kaip ant mielių, elektrinio „Ford“ krosoverio kaina buvo apkarpyta. 2021-aisiais Lietuvoje pasirodęs bazinės komplektacijos „Mustang Mach-e“ atsiėjo nuo 54 500 eurų, o dabar „Standard Range“ modelio kaina prasideda nuo 49 990 eurų.
Ieško daugiau atsakymų
LFP baterijos – jau prieinama naujiena, tačiau mokslininkai ir inžinieriai ties vienu atsakymu į dabar kylančius klausimus dėl rytojaus neapsistoja. Pavyzdžiui, Teksaso universiteto akademikai kuria ličio jonų bateriją, kurios katode nėra kobalto.
Šis keičiamas 89 proc. nikelio, aliuminio ir mangano. Mokslininkai teigia, kad kobaltas yra retas ir labai brangus, be to, jo išgavimas nėra švarus, dėl to jį verta keisti. Taip pat, naudojant nikelį, baterijoje geriau pasiskirsto jonai.
Kalifornijos „Riverside“ universiteto mokslininkai dirba prie baterijų technologijos, kur smėlis naudojamas grynam siliciui sukurti. Jie tvirtina, jog taip būtų išgaunamas tris kartus geresnis našumas nei dabartinių grafito ličio jonų baterijų.
Silicis taip pat smarkiai prailgintų baterijų tarnavimo laiką. Akumuliatorių gamintojas „Silnano“, finansuojamas „Daimler“ ir BMW, jau bando šią technologiją pritaikyti masinei gamybai, žada, kad artimiausioje ateityje automobiliai su tokiomis baterijomis galės nuvažiuoti 40 proc. toliau.
Ateitis – kietojo būvio baterijos?
„Protarpiais gamintojai paskelbia naujienas apie kietojo būvio baterijas, kur elektrolitas yra nebe skystas kaip želė, o kietas. Tai leidžia tarp įtampų palaikyti ekstremalesnius režimus ir pasiekti didesnį įkrovimo greitį išlaikant saugumo reikalavimus. Manau, kad būtent kietojo būvio baterijos artimiausiu laiku galėtų parodyti rimtesnius rezultatus elektromobilių rinkoje“, – vertina V. Žuraulis.
Kietojo būvio baterijos pasižymi gerokai didesniu energijos tankiu. Tie patys baterijų paketai, kokie yra šiandieniniuose elektromobiliuose, jei būtų kietojo būvio, leistų transporto priemonei nuvažiuoti iki 50 proc. toliau viena įkrova ir galėtų dar labiau paspartinti įkrovimą. Kaip pavyzdys, minėtas „Standard Range“ versijos „Mustang Mach-e“ vietoje ir taip daugelio vairuotojų poreikius patenkinančių 480 km viena įkrova įveiktų net 720 km.
Be to, kietojo būvio baterijos saugesnės, atsparesnės smūgiams, todėl gerokai sumažėja tikimybė, kad jos užsidegs ar sprogs.
Natūraliai gali kilti klausimas, kodėl jos dar nenaudojamos elektromobiliuose? Atsakymas paprastas – tai ganėtinai nauja ir vis dar žvėriškai brangi technologija, tačiau ją vysto vis daugiau bendrovių, tad belieka laukti naujienų.
