Framfarir í rafhlöðum rafbíla: Lykillinn að framtíð samgangna

Rafbílar eru ekki ný uppfinning — þeir hafa verið til síðan seint á 19. öld og kepptu um tíma á jafnréttisgrundvelli við bíla með sprengihreyfli (ICE) áður en þeir féllu í skuggann í meira en heila öld. Hvers vegna ætti þá að vera öðruvísi nú? Svarið liggur í einum afgerandi íhlut: aflrafhlöðunni. Til þess að rafbílar (EV) geti í alvöru komið í stað hefðbundinna bíla þurfa þrír þættir að fara saman:

• Mikil orkurýmd
• Skalanleg fjöldaframleiðsla
• Viðráðanlegt verð

Í dag er öllum þessum þremur skilyrðum fullnægt — og rafbílabyltingin er komin vel á veg.

Stutt saga: Frá apótekseldsneyti til nútíma rafbíla

Framfarir í hleðsluinnviðum og rafhlöðuskiptanetum eru sérstök en jafn mikilvæg umræða. En sagan minnir okkur á að áskoranir tengdar innviðum hafa aldrei stöðvað staðráðna brautryðjendur. Þegar Bertha Benz fór fyrstu langferð heims á bíl árið 1888 var bensín aðeins fáanlegt í apótekum — selt sem hreinsiefni. Það stöðvaði hana ekki. Áskoranir nútímans varðandi hleðslunet, öflun hráefna og endurvinnslu rafhlaðna í lok líftíma eru virkur viðfangsefni, og umtalsverður árangur hefur náðst á undanförnum árum.

Hvað gekk af fyrsta fjöldaframleidda rafbílnum dauðum?

Heimildarmyndin „Who Killed the Electric Car?“ frá 2006 segir sögu General Motors EV1 — sem telja má fyrsta fjöldaframleidda rafbíl nútímans. Hér eru helstu staðreyndir:

• Framleiddur frá 1996 til 1999
• 1.117 eintök framleidd, öll aðeins í boði til leigu
• Verkefninu lokað árið 2003; nær allir bílarnir voru innkallaðir og eyðilagðir
• Aðeins örfáir EV1-bílar lifðu af, varðveittir á söfnum
• Rafhlöðuvalkostir voru frá 16,5 kWh til 26,4 kWh
• Endurreiknuð drægni samkvæmt EPA: 89 til 169 km á hverri hleðslu

Samsæriskenningar bentu á olíuhagsmunaaðila. Hver svo sem hin sanna ástæða var, þá seinkaði hvarf EV1 almennri upptöku rafbíla um meira en áratug.

Rafhlöðurýmd: Frá tugum til hundraða kílóvattstunda

Berðu hóflega rafhlöðueiginleika EV1 saman við háþróuðu rafbílana sem fáanlegir eru í dag. Nokkrar núverandi gerðir bjóða nú upp á rafhlöður frá 100 til yfir 200 kWh, með skráðri drægni upp á 600–1.600 km eftir því hvaða prófunarstaðall er notaður (EPA, WLTP, NEDC). Áberandi dæmi eru meðal annars:

• Tesla Model S — allt að 405 mílur (EPA)
• Lucid Air — yfir 500 mílur (EPA), núverandi heimsmet
• Aptera — sólaraðstoðuð drægni sem nær yfir 1.600 km
• Nio ET7 — 150 kWh fastfasa rafhlöðuvalkostur
• Zhiji L7 — 115 kWh rafhlaða með aukinni drægni
• Aito M5 — tvinnvalkostur með aukinni drægni
• GMC Hummer EV — 212,7 kWh rafhlöðupakki

Fyrir utan opinberar tæknilýsingar undirstrika raunveruleg úthaldsmet enn frekar hve langt rafhlöðutæknin er komin. Áhugasamir ökumenn hafa sýnt fram á að bílar á borð við Tesla Model S og Hyundai Kona Electric geta farið yfir 1.000 km á einni hleðslu með vandaðri, orkunýtinni aksturstækni.

Fjöldaframleiðsla: Umfangið er nú gríðarlegt

Heimsframleiðsla á aflrafhlöðum hefur aukist gríðarlega. Mánaðarleg heimsframleiðsla nær nú nærri 22 GWh — sem jafngildir um 550.000 Nissan Leaf-hlaðbökum af annarri kynslóð (hver með 40 kWh rafhlöðu) framleiddum í hverjum einasta mánuði.

Rafbílaframleiðendur útvega sér litíumjónafrumur og rafhlöðupakka með tveimur meginaðferðum:

• Birgjar utan fyrirtækis — kaupa frumur og einingar frá sérhæfðum rafhlöðuframleiðendum á borð við CATL, LG Energy Solution og Panasonic
• Eigin gígaverksmiðjur — byggja sínar eigin framleiðslueiningar, oft í samstarfi við sömu rafhlöðusérfræðinga, líkt og Tesla hefur gert með Panasonic

Rafhlöðuverð: Tífalt lægra á einum áratug

Ef til vill er sannfærandasta röksemdin fyrir umskiptunum yfir í rafbíla hin gríðarlega lækkun á rafhlöðukostnaði. Samkvæmt gögnum frá Bloomberg NEF:

• 2010: 1.200 USD á hverja kWh (meðaltal greinarinnar)
• 2021: 132 USD á hverja kWh (meðaltal yfir rafvörubíla, strætisvagna og kyrrstæða geymslu)
• 2021: 118 USD á hverja kWh (sérstaklega fyrir rafknúna fólksbíla)

Það er meira en tífalt lægri kostnaður á ellefu árum. Þótt hækkandi hráefnaverð — einkum á litíum, kóbalti og nikkeli, drifið áfram af stóraukinni eftirspurn árið 2021 — hafi bætt við nokkrum þrýstingi upp á við, þá bliknar það í samanburði við heildarþróunina niður á við.

Hvað kemur næst? Snjallari hleðsla, léttari rafhlöður

Frekari umtalsverðar verðlækkanir á rafhlöðupökkum gætu reynst erfiðari að ná fram. Greinin hefur þó aðrar leiðir framundan. Þéttara hleðslunet — bæði í borgum og á þjóðvegum — gæti dregið úr þörfinni á sífellt stærri rafhlöðupökkum og gert framleiðendum kleift að færa sig yfir í smærri, léttari og ódýrari rafhlöður án þess að fórna notagildi.

Nýjar tækninýjungar sem gætu umbreytt jöfnunni eru meðal annars:

• Þráðlaus hleðsla á hreyfingu — vegir búnir spanhleðslutækni sem hlaða rafhlöður meðan ekið er
• Fastfasa rafhlöður — meiri orkuþéttleiki, hraðari hleðsla og bætt öryggi umfram núverandi litíumjónaefnafræði
• Rafhlaða sem þjónusta (BaaS) — áskriftarmiðuð líkön fyrir rafhlöðuskipti, þegar tekin í notkun í stórum stíl af Nio í Kína
• Samþætting bíls við rafkerfi (V2G) — að nota rafhlöður rafbíla sem dreifða orkugeymslu til að styðja við stöðugleika raforkukerfisins

Áfram standa óútkljáðar spurningar um efnahagslega hagkvæmni útbreiddra hleðsluinnviða, vöxt afkastagetu raforkukerfisins, öryggi, áreiðanleika og þá víðtækari orkusamsetningu sem knýr þessa bíla. En stefnan er skýr — og krafturinn að baki rafbílarafhlöðum hefur aldrei verið meiri.

Þetta er þýðing. Þú getur lesið frumtextann hér: https://www.drive.ru/kunst/61b35118155032c35768508a.html