Palyginti su vidaus degimo varikliu varomais automobiliais, elektra varomuose automobiliuose yra mažiau judančių dalių, rekuperacinis stabdymas reiškia, kad trinkelės ir rotoriai keičiami rečiau, o techninės priežiūros poreikis yra gerokai mažesnis. Pridėjus galimybę pigiai įkrauti automobilį mažos paklausos metu, pasirinkus pirkti ar nuomotis elektromobilį, galima ne tik sumažinti išmetamųjų dujų kiekį, bet ir išleisti mažiau sunkiai uždirbtų pinigų degalams. Tačiau elektromobilių įsigijimo kaina paprastai yra gerokai didesnė.
Elektromobilius pirkti brangiau nei jų vidaus degimo varikliais varomus konkurentus visų pirma lemia didelių ličio jonų akumuliatorių blokų gamybos sąnaudos. Tikimasi, kad nuolatinis tobulėjimas leis sumažinti vieno kWh kainą taip, kad elektromobiliai ir vidaus degimo varikliais varomi automobiliai taps lygiaverčiai. Tačiau net ir suvienodinus kainą, kai kurie vartotojai nerimauja, kad dėl galimų elektromobilio akumuliatoriaus keitimo išlaidų ateityje gali tekti sumokėti daug pinigų.
Laimė, kad, kaip niekada plačiai paplitus elektromobilių naudojimui, didėjantis privačių elektromobilių skaičius leidžia susidaryti aiškesnį vaizdą, kiek laiko gali tarnauti vidutinio elektromobilio akumuliatorius. Be to, gamintojai jau seniai investuoja lėšas į mokslinius tyrimus ir plėtrą, kad užtikrintų, jog šiuolaikiniai akumuliatoriai gali nuvažiuoti ilgą kelią.
Kaip veikia ličio jonų akumuliatorius
Daugumoje elektromobilių naudojamas ličio jonų akumuliatorius. Nors dažnai pasirodo naujienų apie daug žadančius naujus baterijų chemijos prototipus, ličio jonų baterijų gamybos infrastruktūra jau yra sukurta arba kuriama. Nors ličio jonų akumuliatorius ir toliau bus tobulinamas, mažai tikėtina, kad artimiausioje ateityje pramonė atsisakys gerai žinomos technologijos.
Ličio jonų akumuliatoriai pasižymi šiais privalumais:
- Jų energijos tankis didesnis nei įprastinių švino rūgšties akumuliatorių, naudojamų vidaus degimo automobiliuose, arba nikelio-metalo hidrido akumuliatorių, naudojamų kai kuriuose hibridiniuose automobiliuose, pavyzdžiui, naujuose „Toyota“ kėbulo ant rėmo modeliuose, tokiuose kaip „Land Cruiser“ ar „4Runner“.
- Jos savaime išsikrauna lėčiau nei kitų tipų akumuliatoriai – per mėnesį praranda tik 1-2 proc. (jei oro sąlygos nėra labai ekstremalios).
- Jų nereikia periodiškai visiškai iškrauti ir nereikia prižiūrėti elektrolitų.
- Jie užtikrina pakankamai pastovią įtampą, net jei įkrova mažėja.
Tačiau ličio jonų akumuliatoriai turi tam tikrų trūkumų:
- Jų gamyba brangi, o kobalto ir nikelio gavyba kelia susirūpinimą tiek aplinkosaugos, tiek humanitariniu požiūriu.
- Įmontuoto akumuliatoriaus valdymas yra labai svarbus ilgaamžiškumui.
- Visiškas įkrovimas ir visiškas iškrovimas kenkia akumuliatoriaus veikimo trukmei.
- Galimas perkaitimas ir galimas šiluminis spinduliavimas, galintis sukelti gaisrą.
- Akumuliatoriaus įkrovimui ir iškrovimui įtakos turi ekstremalios temperatūros.
Siekdami pašalinti daugumą šių trūkumų, automobilių gamintojai sukūrė programine įranga pagrįstą akumuliatoriaus būklės valdymą, kuris apima ir aušinimą, ir šildymą, padedantį padidinti efektyvumą įvairiose aplinkose – nuo Norvegijos žiemos iki Teksaso karščio bangos.
Pavyzdžiui, naujasis „Audi Q6 e-tron“, kurio platforma dalijasi su „Porsche Macan EV“ EV versija. Palyginti su ankstesniais „e-tron“ modeliais, Q6 akumuliatoriaus baterija yra mažesnė, lengvesnė ir sudaryta iš mažiau elementų. Ją gaminant naudojama mažiau retųjų žemių, o „Audi“ šias pakuotes gali pagaminti maždaug per pusę trumpiau nei anksčiau. Pakuotė išbandyta ekstremaliomis oro sąlygomis, siekiant užtikrinti ilgaamžiškumą, be to, joje įdiegtas pažangus programinės įrangos valdymas, pavyzdžiui, galimybė įkrauti kaip du lygiagrečiai veikiančius virtualius akumuliatorių paketus, kad būtų sumažinti įtampos nuostoliai.
Elektromobilių akumuliatorių veikimo trukmė
Paprasčiausias būdas įvertinti tikėtiną akumuliatoriaus ilgaamžiškumą – pažiūrėti, ką žada gamintojai. Šiuo metu visi automobilių gamintojai suteikia bent aštuonerių metų ir 160 000 km garantiją elektromobilių akumuliatoriams.
„Tesla“ suteikia aštuonerių metų akumuliatoriaus garantiją ir, priklausomai nuo ridos ir automobilio tipo, nuo 160 000 iki 240 000 kilometrų garantiją. Ši garantija suteikiama ne tik nuo visiško akumuliatoriaus gedimo, bet ir nuo jo degradacijos. Senstant ličio jonų pakuotė kiekvieną įkrovimo ciklą praranda dalį savo bendros talpos. „Tesla“ smulkiu šriftu parašyta, kad jos automobiliai garantiniu laikotarpiu turi išlaikyti bent 70 proc. savo talpos. Jei jų talpa bus mažesnė nei ši riba, jos bus pakeistos nemokamai.
Atrodo, kad tai saugus pasirinkimas. Olandijoje atliktas „Tesla“ savininkų sutelktinis tyrimas, kuriame buvo naudojami iš viso pasaulio surinkti duomenys, parodė, kad „Model S“ savininkai per 80 000 nuvažiuotų kilometrų vidutiniškai patiria apie 5 proc. pablogėjimą. Be to, degradacijos kreivė pradeda slinkti ir rodo, kad po 240 000 ar net 320 000 kilometrų prarandama apie 10 proc. ar mažiau pajėgumo. Mūsų ilgalaikio „Model 3“ akumuliatoriaus baterija per pirmuosius 32 000 kilometrų nusidėvėjo maždaug 6 proc., bet vėliau išsilaikė iki pat 64 000 kilometrų ridos pabaigos.
„Hyundai“ ir „Kia“ savo elektromobilių parkams suteikia panašią akumuliatoriaus garantiją – 10 metų ir 160 000 km. Be to, garantija apsaugo nuo gedimo, jei per garantijos laikotarpį baterijos talpa sumažėtų daugiau kaip 30 proc.
Tuo tarpu JAV Energetikos departamentas prognozuoja, kad šiandieniniai elektromobilių akumuliatoriai turėtų tarnauti gerokai ilgiau nei garantinis laikotarpis – jei jie naudojami vidutinio klimato sąlygomis, jų tarnavimo laikas turėtų būti nuo 12 iki 15 metų. Jei elektromobilis nuolat naudojamas ekstremalesnėmis sąlygomis, planuokite 8-12 metų tarnavimo laiką.
2023 m. vidutinis visų JAV keleivinių transporto priemonių amžius bus 12 su puse metų. Jūsų elektromobilio akumuliatoriaus būklė gali būti net nesvarstoma.
Elektromobilio sauga ir priežiūra
Jungtinėse Amerikos Valstijose parduodamiems elektromobiliams taikomi tokie patys saugos standartai kaip ir kitoms keleivinėms transporto priemonėms. Be to, Energetikos departamento duomenimis, elektromobilių akumuliatoriai turi būti uždaryti sandariame korpuse ir atlaikyti bandymų sąlygas, susijusias su perkrovimu, ekstremaliomis temperatūromis, gaisrais, nelaimingais atsitikimais, panardinimu į vandenį, vibracija ir trumpuoju jungimu. Elektromobiliai taip pat turi naudoti „izoliuotas aukštos įtampos linijas“ ir gebėti išjungti savo elektros sistemas avarijos ar trumpojo jungimo atveju.
Elektromobilių gaisrai, kylantys dėl įsibėgėjančių šiluminių reiškinių, dažnai patenka į laikraščių antraštes, nes juos labai sunku gesinti. Turime daugiau nei 100 metų patirties valdant degųjį benziną, tačiau mažiau laiko dirbame su aukštos įtampos ir energijos turinčiais automobiliais. Tačiau apskritai statistiškai elektromobiliai statistiškai daug rečiau užsidega nei automobiliai su vidaus degimo varikliais. Neseniai Švedijoje atliktame tyrime, į kurį buvo įtraukti JAV draudikų duomenys, nustatyta, kad 100 000 parduotų transporto priemonių teko 1530 pranešimų apie gaisrus, kilusius tik vidaus degimo varikliais varomuose automobiliuose, ir 3475 – hibridiniuose automobiliuose. Elektromobiliai? Tik 25.
Elektromobilio priežiūra yra palyginti nesudėtinga. Savininkai turi prižiūrėti padangas, stabdžių trinkeles ir rotorius, nors pastarieji elementai turėtų tarnauti ilgiau nei vidaus degimo variklius turinčių automobilių, nes dėl rekuperacinio stabdymo funkcijos elektra varomų automobilių mechaniniai stabdžiai mažiau dėvisi.
Vienintelė sritis, kurioje elektromobilių techninė priežiūra gali kainuoti brangiau nei automobilių su vidaus degimo varikliais, yra padangos. Sukimo momento turtingi elektriniai varikliai gali lengvai atlaikyti elektromobilio svorį, tačiau fizika nepasikeitė. Elektromobiliai paprastai yra sunkesni už automobilius su vidaus degimo varikliais, todėl jų padangos apskritai dėvisi šiek tiek greičiau. Be to, elektromobilių padangos dažnai pradedamos naudoti su mažesniu protektoriaus gyliu, o tokį sprendimą automobilių gamintojai neabejotinai priėmė siekdami padidinti automobilio ridą.
Akumuliatoriaus būklės palaikymas
Programinė įranga gali beveik nepriekaištingai prižiūrėti akumuliatoriaus būklę, tačiau nelaimingų atsitikimų vis tiek pasitaiko. Daugumoje elektromobilių akumuliatoriai yra po grindimis, o tai reiškia, kad nelaimingas atsitikimas bet kuriame kampe gali sukelti fizinę žalą.
Tikimės, kad susidūrimo atveju žalą turėtų padengti draudimas. Tačiau užvažiavus ant kelio nuolaužų galima padaryti itin brangiai kainuojančią žalą elektra varomam automobiliui. Akmuo, kuris galėjo pramušti automobilio su elektra varomu varikliu tepalo dangtį, taip pat gali pramušti akumuliatorių bateriją, o jos keitimo išlaidos viršija net variklio keitimo išlaidas.
Tačiau neseniai pristatytas „Mercedes-Benz G580“ yra pavyzdys, kaip gamintojai rimtai žiūri į akumuliatoriaus apsaugą. G580 savo 116,0 kWh bateriją laiko tarp rėmo bėgelių, o siekiant apsisaugoti nuo dūrių iš apačios važiuojant bekele, jos pilvas apsaugotas specialia anglies pluoštu sutvirtinta plokšte. Ji tvirtesnė už plieną, bet daug lengvesnė.
Akumuliatoriaus įkrovimo ciklai
Tik nedaugelis savininkų žaidžia degalų bingo ir eksploatuoja savo automobilius, varomus iš vidaus degalų varikliu, iškart pasibaigus degalams. Tiesą sakant, daugelis gamintojų, kai degalų matuoklė rodo tuščią degalų kiekį, į automobilį įmontuoja nedidelį rezervą, kad jums užtektų nuvažiuoti iki degalinės. Taip yra ir su elektra varomais automobiliais.
Dauguma savininkų visiškai neiškrauna savo elektromobilio akumuliatoriaus, o įmontuotas akumuliatoriaus valdymas taip pat neleis jums to padaryti.
Tiems, kurie naudojasi greitojo įkrovimo stotelėmis ir stato automobilį gatvėje arba daugiabučio namo požeminėje stovėjimo aikštelėje, naudojimo sąlygos vis dar nėra visiškai skirtingos nei naudojant vidaus degimo varikliu varoma automobilį. Šis „Audi Q6 e-tron“ gali būti įkrautas nuo 10 iki 80 proc. vos per 21 minutę 800 voltų įkrovikliu. Tai lėtesnis procesas nei degalų bako pildymas prie įprastos pompos, bet užtenka nusipirkti kavos ir pasitikrinti elektroninį paštą.
Yra žinoma, kad greitasis įkrovimas ličio jonų akumuliatorius ardo greičiau nei lėtesni įkrovimo būdai, pavyzdžiui, prijungimas prie 2 lygio namų įkroviklio, tačiau atrodo, kad naudojant šiuolaikinę programinę įrangą šis poveikis yra labai mažas. Skirtumas yra tik keli procentiniai punktai dešimčių tūkstančių nuvažiuotų kilometrų.
Akumuliatorių šilumos valdymo sistemos
Aktyvi terminio valdymo sistema yra labai svarbi norint išlaikyti maksimalų elektromobilio ličio jonų akumuliatoriaus našumą. Optimalus ličio jonų akumuliatorių veikimo diapazonas yra 10-30 laipsnių pagal Celsijų, t. y. temperatūros diapazonas, kurį dauguma šiuolaikinių elektromobilių bando palaikyti naudodami aušinimo ir šildymo grandinę.
Šildant ir aušinant elektromobilio akumuliatorių bloką, kaip ir šildant bei aušinant automobilio saloną, deginama energija. Todėl tikėkitės, kad važiuojant ekstremaliomis temperatūromis šiek tiek sumažės bendras važiavimo nuotolis. Bent jau įdiegus šias sistemas, tikimybė, kad elektromobilių akumuliatorių baterijos suges žymiai greičiau nei esant ne tokioms ekstremalioms temperatūroms, yra mažesnė.
Tiesa ta, kad šiandieninius elektromobilių akumuliatorius ateityje neišvengiamai reikės keisti. Laimei, šiuolaikiniai elektromobilių akumuliatoriai turėtų nekelti problemų beveik visą pirmąjį naudojimo dešimtmetį, o gal net ir ilgiau. Tikėtina, kad iki to laiko, kai šiandieniniams elektromobiliams reikės pakeisti akumuliatorių bloką, gamybos ir medžiagų sąnaudos bus kur kas mažesnės nei dabar.
Nesakome, kad po dešimtmečio pakeisti savo elektromobilio ličio jonų akumuliatorių bus pigu, tačiau galime lažintis, kad tai padaryti bus daug pigiau nei dabar.
