Być może słyszeliście już o „akumulatorach na milion mil”? To ostatnia nowinka ze świata pojazdów z napędem elektrycznym, która wzbudziła powszechne zainteresowanie i chęć inwestowania w tego typu pojazdy.
Jeżeli jeszcze o tym nie słyszeliście, nie ma powodu do zmartwień. Większość producentów pojazdów z napędem elektrycznym – zwłaszcza Elon Musk, założyciel Tesli – już wkrótce będzie o tym mówić z ogromnym podekscytowaniem. W dziale badań i rozwoju Tesli trwają aktualnie prace nad „akumulatorami na milion mil”.
Silniki spalinowe dostępne obecnie na rynku potrafią zwykle przejechać około 200 tys. mil (320 tys. km) – pod warunkiem odpowiedniego serwisowania. Wartość tę uznaje się za dobry przebieg, zarówno w przypadku pojazdów spalinowych, jak i elektrycznych. Doniesienia o akumulatorach litowych zdolnych wytrzymać milionowy przebieg są zdumiewające z bardzo wielu powodów.
Kto jest na czele wyścigu?
W ostatnim czasie wielu producentów pojazdów z napędem elektrycznym ogłaszało pojawienie się „akumulatorów na milion mil”. W maju 2020 roku firma General Motors wydała oświadczenie, w którym stwierdziła, że „już prawie” opracowała takie akumulatory. GM pracuje jednak także nad technologią akumulatorów nowej generacji, na przykład nad elektrodami bezkobaltowymi, elektrolitami stałymi i ultraszybkim ładowaniem.
W marcu 2020 roku GM zaprezentował swój zaawansowany akumulator Ultium, który miał być konkurencją dla produktów Tesli. Firma ogłosiła, że powołana we współpracy z LG Chem, warta 2,3 mld USD spółka produkująca akumulatory będzie nazywać się Ultium Cells LLC. Jej jedynym celem ma być szukanie sposobów na ograniczenie kosztów związanych z produkcją akumulatorów do pojazdów z napędem elektrycznym poprzez inwestowanie w kopalnie, transakcje zabezpieczające związane z cenami metali i nawiązywanie współpracy z zakładami oczyszczania metali.
Jednym z największych graczy na rynku pojazdów elektrycznych jest Tesla i nie jest niespodzianką, że to właśnie pojazdy tej firmy będą wkrótce zdolne uzyskiwać przebiegi powyżej miliona mil (1,6 mln km). To dwukrotnie wyższy przebieg niż spodziewany w przypadku produkowanych obecnie Tesli. Realizacją tego projektu zajmuje się spółka Contemporary Amperex Technology (CATL) produkująca akumulatory dla Tesli i Volkswagena.
CATL chce pójść o krok dalej i wytwarzać akumulatory działające przez 16 lat albo 1,24 mln mil (2 mln km). Celem jest nie tylko ograniczenie konieczności utylizacji zużytych akumulatorów, ale także wprowadzenie mechanizmu ich recyklingu. Mówi się o możliwości wymiany akumulatorów w pojazdach, dzięki czemu koszt nabycia nowego pojazdu z napędem elektrycznym byłby niższy.
Technologia stosowana w akumulatorach
Większość akumulatorów w pojazdach elektrycznych dostępnych dziś na rynku składa się z ogniw litowo-jonowych zawierających różne związki chemiczne. Okres gwarancyjny na samochód z napędem elektrycznym wynosi obecnie 8–10 lat albo 100–200 tys. mil (160–320 tys. km). Niektóre warunki gwarancji u poszczególnych producentów mogą być różne. Część producentów zapewnia jednak, że w okresie obowiązywania gwarancji akumulatory zachowają przynajmniej 70% swojej początkowej pojemności.
Stwierdzono, że w rzeczywistości akumulatory pojazdów elektrycznych będą znacznie bardziej trwałe, przy znacznie niższym spadku pojemności. Pojazdy elektryczne pojawiły się ponad dziesięć lat temu, więc teraz eksperci mogli przyjrzeć się statystykom dużo dokładniej.
Dane przeanalizowane przez ekspertów wskazują, że wątpliwa jest sytuacja, w której pojazd elektryczny musiałby zostać wycofany z eksploatacji z powodu całkowitej degradacji akumulatora. Dzieje się tak niekiedy w przypadku komercyjnych pojazdów elektrycznych, np. dostawczych czy taksówek, jednak niemal nigdy w przypadku pojazdów elektrycznych eksploatowanych przez użytkowników prywatnych.
Obecnie, wątpliwości dotyczące akumulatorów są następujące: na jak długo starcza akumulator? Jak będzie z biegiem czasu spadać pojemność i zasięg? Te pytania będzie zadawać sobie każdy, kto myśli o zainwestowaniu w pojazd elektryczny. Akumulator mogący przetrwać ponad milion mil i najprawdopodobniej trwalszy niż sam samochód byłby niewątpliwie odpowiedzią na te pytania. Prawdopodobnie, nawet przy gwarancji na pół miliona mil (ponad 800 000 kilometrów) trudno byłoby uspokoić osoby, które zniechęca wizja kosztownej wymiany akumulatora w przyszłości. Tym bardziej dotyczyłoby to flot pojazdów dostawczych czy taksówek.
Producenci pojazdów elektrycznych wykorzystują obecnie w pojazdach pasażerskich akumulatory niklowo-kobaltowo-aluminiowe (NCA) albo niklowo-magnezowo-kobaltowe (NMC), z uwagi na ich wyższą gęstość energetyczną, stanowiącą główny czynnik wpływający na maksymalny zasięg pojazdu elektrycznego po ładowaniu.
Potencjalne wady akumulatorów kobaltowych to wysoki koszt tego metalu i ogromny koszt środowiskowy jego wydobycia. Przewiduje się, że w ciągu kolejnych lat cena kobaltu wzrośnie, podobnie jak zapotrzebowanie na niego. Odpowiedzią ma być szereg rozwiązań w zakresie recyklingu, stosowanych w celu poddania akumulatorów odzyskowi; jednak jeśli mają one przejechać pół miliona czy milion mil, ich odzysk może nie nastąpić przez kolejne 10–20 lat. Pojawiają się więc głosy wzywające do prowadzenia recyklingu akumulatorów dużo wcześniej niż po ich oczekiwanym maksymalnym okresie eksploatacji.
Kolejnym rozwiązaniem jest poszukiwanie innych materiałów i zaawansowane badania dotyczące technologii budowy akumulatorów, którymi zajmuje się obecnie CATL. CATL pracuje nad akumulatorem litowo-żelazowo-fosforanowym (LFP), który będzie tańszy w produkcji, pojemniejszy i bezpieczniejszy. CATL rozwija tę technologię równolegle z technologią cell-to-pack.
Kiedy doczekamy się akumulatorów na milion mil w pojazdach elektrycznych?
Nawet jeśli technologia jest już dostępna, bądź „prawie dostępna”, jak twierdzą niektórzy, możliwe jest, że nie doczekamy się jej powszechnego wprowadzenia przed rokiem 2030. Może to wynikać z kilku czynników, w tym bieżących zobowiązań i zamówień na akumulatory. Niektórzy producenci samochodów wciąż są na etapie odchodzenia od silników spalinowych i przechodzenia na pojazdy elektryczne, więc będą zapewne potrzebować trochę czasu, aby dogonić rynek.
