Ο χρόνος αναμονής που απαιτείται για τη φόρτιση ενός ηλεκτρικού οχήματος (EV) σε πρατήριο καυσίμων είναι κομβικό ζήτημα στην εποχή της ταχύτητας. Παρότι τα πιο σύγχρονα EV επαναφορτίζονται σε περίπου 20 λεπτά, τα περισσότερα χρειάζονται πολύ περισσότερο χρόνο, καθυστερώντας σημαντικά τους οδηγούς τους.
Τώρα οι εταιρείες αναπτύσσουν συστήματα εξαιρετικά γρήγορης φόρτισης, τα οποία θα επαναφορτίζουν μια μπαταρία σχεδόν στον ίδιο χρόνο που χρειάζεται για να γεμίσει το ρεζερβουάρ ενός οχήματος που λειτουργεί με ορυκτά καύσιμα. Η ταχεία επαναφόρτιση θα μπορούσε να συνθλίψει τα τελευταία εμπόδια για την ευρεία υιοθέτηση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, αναφέρει δημοσίευμα του Economist.
Ενα τέτοιο σύστημα θα παρουσιαστεί στο Παρίσι στις 8 Απριλίου από την κινεζική BYD, τον μεγαλύτερο κατασκευαστή ηλεκτρικών οχημάτων παγκοσμίως. Αποτελείται από έναν ισχυρό φορτιστή 1.500 κιλοβάτ, που μοιάζει με μεγάλη εναέρια γέφυρα από την οποία κατεβαίνουν τα καλώδια επαναφόρτισης και μπορεί να φορτίσει ένα νέο μοντέλο EV πλήρως σε εννέα λεπτά – αλλά και να «γεμίσει» το 70% της μπαταρίας του σε μόλις πέντε λεπτά.
Η πλήρης επαναφόρτιση μιας μπαταρίας ηλεκτρικού οχήματος απαιτεί έναν φορτιστή που να μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα του δικτύου παροχής σε συνεχές. Ο φορτιστής που παρέχεται στα ίδια τα οχήματα διαθέτει δυνατότητα αργής φόρτισης κατά τη διάρκεια της νύχτας σε οικιακή παροχή – αλλά για γρηγορότερες επαναφορτίσεις απαιτείται πολύ πιο ισχυρός εξοπλισμός.
Αυτός περιέχεται στους δημόσιους ταχυφορτιστές, οι οποίοι μετατρέπουν την ενέργεια απευθείας από το δίκτυο, παρακάμπτοντας τον φορτιστή του αυτοκινήτου. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει την ταχύτερη διοχέτευση περισσότερης ενέργειας στην μπαταρία. Υπάρχει, ωστόσο, ένα όριο στην ταχύτητα με την οποία μπορεί να επαναφορτιστεί μια μπαταρία ιόντων λιθίου – του τύπου που χρησιμοποιείται συνήθως στα ηλεκτρικά οχήματα.
Κατά τη σύνδεση της μπαταρίας τα φορτισμένα σωματίδια που ονομάζονται ιόντα λιθίου μεταναστεύουν από την κάθοδο στην άνοδο, όπου και αποθηκεύονται. Κατά την αποφόρτισή της τα ιόντα μεταναστεύουν πίσω. Η δυσκολία έγκειται στο γεγονός ότι, καθώς αυξάνεται ο ρυθμός φόρτισης, δημιουργούνται σημεία συμφόρησης στη ροή των ιόντων, ιδιαίτερα προς την άνοδο. Αυτό δημιουργεί αντίσταση, που παράγει καταστροφική θερμότητα.
Σύμφωνα με την BYD, η νέα μπαταρία της, Blade, χρησιμοποιεί καθόδους και ανόδους που έχουν σχεδιαστεί σε μοριακό επίπεδο για να επιτρέπουν στα ιόντα να ρέουν πιο εύκολα. Αυτό γίνεται εν μέρει με τη χρήση λεπτών εξαρτημάτων της μπαταρίας, τα οποία μειώνουν τις εσωτερικές αντιστάσεις.
Για την καλύτερη αξιοποίηση αυτών των μπαταριών, η BYD πρέπει να εγκαταστήσει ισχυρούς φορτιστές των 1.500 κιλοβάτ στα πρατήρια καυσίμων – τα περισσότερα εκ των οποίων διαθέτουν ταχυφορτιστές που λειτουργούν στα 100-350 κιλοβάτ. Η κινεζική εταιρεία σκοπεύει να εγκαταστήσει τους μεγάλους φορτιστές της παγκοσμίως, ενώ αναμένει να θέσει 20.000 σε λειτουργία εντός της Κίνας μέχρι το τέλος του έτους.
Η Nyobolt, μια εταιρεία αποθήκευσης ενέργειας που ιδρύθηκε από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ στη Βρετανία, έχει υιοθετήσει μια λιγότερο περίπλοκη προσέγγιση στο πρόβλημα. Η μπαταρία των 35 κιλοβάτ ανά ώρα που έχει εγκαταστήσει σε ένα ελαφρύ σπορ αυτοκίνητο μπορεί, όταν συνδεθεί σε έναν υπάρχοντα ταχυφορτιστή 350 κιλοβάτ, να φορτίσει τη χωρητικότητά της στο 80% σε λιγότερο από πέντε λεπτά.
Η χωρητικότητα της μπαταρίας της Nyobolt είναι μικρή για τα σημερινά δεδομένα, αλλά το χαμηλό βάρος του σπορ οχήματος στο οποίο δοκιμάστηκε σημαίνει ότι μπορεί να του παράσχει αυτονομία περίπου 250 χλμ. Στόχος της εταιρείας, βεβαίως, είναι να ξεκινήσει την παραγωγή ισχυρότερων μπαταριών.
Ακριβώς όπως η BYD, έτσι και η Nyobolt ξεπερνά το πρόβλημα της εσωτερικής αντίστασης επανασχεδιάζοντας τα ηλεκτρόδια. Οι άνοδοί της είναι κατασκευασμένες από μια πατενταρισμένη μορφή οξειδίου νιοβίου-βολφραμίου, η οποία επιτρέπει στα ιόντα να εισέρχονται και να εξέρχονται πολύ πιο γρήγορα, αυξάνοντας τον ρυθμό της φόρτισης. Η εταιρεία διαπραγματεύεται με κατασκευαστικές εταιρείες οχημάτων για τη χρήση των μπαταριών της.
Η Nyobolt προμηθεύει ήδη μπαταρίες εξοπλισμένες με τέτοιες ανόδους για χρήση σε κέντρα δεδομένων, τα οποία απαιτούν μπαταρίες ταχείας φόρτισης για την εξομάλυνση των τεράστιων διακυμάνσεων στην ενεργειακή ζήτηση. Παράλληλα υπέγραψε πρόσφατα σύμβαση με την αμερικανική εταιρεία Symbotic για να εξοπλίσει τα ρομπότ αποθήκης της με μπαταρίες ταχείας φόρτισης, προσφέροντάς τους περισσότερο χρόνο συνεχόμενης λειτουργίας.
Βέβαια, αυτές οι αυξήσεις στην ταχύτητα έχουν μια φθορά. Μια από τις συνέπειες της γρήγορης φόρτισης είναι ότι η πρόσθετη καταπόνηση των μπαταριών μπορεί να τις οδηγήσει στο να χάσουν τη χωρητικότητά τους πιο γρήγορα από ό,τι με μια κανονική φόρτιση. Οι μηχανικοί προσπαθούν να βρουν λύσεις γι’ αυτό το πρόβλημα.
Η Nyobolt αναφέρει στον Economist ότι οι μπαταρίες της έχουν δοκιμαστεί σε πάνω από 4.000 κύκλους γρήγορης φόρτισης, που ισοδυναμούν με έναν κύκλο ταξιδιών συνολικής απόστασης ενός εκατομμυρίου χλμ., στη διάρκεια των οποίων το όχημα διατηρεί πάνω από το 80% της φόρτισης της μπαταρίας του.
Η BYD, από την πλευρά της, αναφέρει στον Economist ότι η μπαταρία της θα έχει και αυτή βελτιωμένη ανθεκτικότητα. Σε κάθε περίπτωση, η συνήθεια των οδηγών ηλεκτρικών οχημάτων να χαλαρώνουν πίνοντας καφέ ή να παίρνουν έναν υπνάκο όσο το αυτοκίνητό τους επαναφορτίζεται, ίσως σύντομα αποτελέσει παρελθόν.
Ακολουθήστε το Protagon στο Google News