Прогрес у галузі автономії електромобілів

Помітний прогрес із 2010 по 2020 рік

З моменту появи на ринку електромобілів час автономної роботи завжди привертав увагу та суперечки. Як виробники врахували цю проблему та якого прогресу було досягнуто за останнє десятиліття?

Автономність електромобілів: гальмо на масовому ринку?

У 2019 році 63% респондентів барометра Argus Energy вважали запас ходу найважливішою перешкодою для переходу на електромобілі. Автомобілісти справді неохоче ставляться до думки про необхідність заряджати свій автомобіль кілька разів, щоб подорожувати на великі відстані. Чи може розвиток загальнодоступної інфраструктури справляння плати зменшити цю стурбованість? Швидкі термінали, які все більше і більше присутні на майданчиках для відпочинку на автомагістралях, дозволяють відновити їхню повну потужність для більшості моделей менш ніж за 45 хвилин. Шанувальники теплового двигуна не забудуть згадати, що ця тривалість залишається набагато більшою, ніж у повного бензину.

Навіть якщо прискорення розгортання зарядних станцій може заспокоїти деяких автомобілістів, очікування, як і раніше, зосереджені на автономності.

Потрібна допомога у роботі?

Середня автономія, що збільшується

Відповідно до звіту Global Electric Vehicles Outlook 2021, підготовленого Міжнародним енергетичним агентством, автономність електромобілів продовжує покращуватися з моменту їх появи на ринку. Таким чином, ми перейшли від заявленої середньої автономності 211 кілометрів у 2015 році до 338 кілометрів у 2020 році. Ось подробиці за останні шість років:

• 2015 рік: 211 км
• 2016 рік: 233 кілометри
• 2017: 267 кілометрів
• 2018 рік: 304 кілометри
• 2019: 336 кілометрів
• 2020: 338 кілометрів

Якщо прогрес, що спостерігається, протягом перших п'яти років обнадіює, можна здивуватися стагнації між 2019 і 2020 роками. Насправді це скромніше зростання викликане виходом на ринок ще більшої кількості компактних моделей. Призначені для використання в місті, вони мають менші батареї і тому менш довговічні.

Автономність автомобілів флагманських брендів у процесі

Таким чином, автомобілісти, які прагнуть більшої автономності, можуть бути впевнені: виробники продовжують удосконалювати автомобілі, здатні долати великі відстані, наприклад, седани або позашляховики. Щоб зрозуміти це, просто проаналізуйте ємність акумулятора конкретного автомобіля, дивлячись на еволюцію моделі за моделлю. Tesla Model S, у продажу з 2012 року, бачив його автономність безперервно збільшуватися:

• 2012 рік: 426 кілометрів
• 2015 рік: 424 кілометри
• 2016: 507 кілометрів
• 2018: 539 кілометрів
• 2020: 647 кілометрів
• 2021 рік: 663 кілометри

Це регулярне збільшення було одержано за допомогою різних методів. Зокрема, фірма Пало-Альто створила батареї все більшого та більшого розміру, одночасно покращуючи програмне забезпечення керування Model S. Воно постійно оновлюється, щоб зробити автомобіль більш ефективним та оптимізувати ємність акумулятора.

Амбіційні короткострокові цілі

Щоб ще більше підвищити автономність електромобілів, сьогодні досліджується кілька напрямків. Дослідники намагаються зробити акумулятори ще ефективнішими, коли виробники прагнуть "мислити електричними" від розробки шасі транспортних засобів.

Нові платформи Stellantis, призначені для електромоторизації

Група Stellantis, великий гравець на автомобільному ринку, бажає розвивати модельний ряд електромобілів. З 2023 року 14 брендів групи (включаючи Citroën, Opel, Fiat, Dodge та Jeep) пропонуватимуть автомобілі, побудовані на шасі, спроектованому як суто електричні платформи. Це справжня еволюція тоді, коли більшість електромобілів використовують шасі еквівалентних теплових моделей.

Зокрема Stellantis прагне реагувати на тривогу поломки, яка залишається важливою для водіїв електромобілів. Тому розробники представили чотири платформи, присвячені цьому конкретному двигуну:

• Маленький: він буде зарезервований для міських та багатоцільових автомобілів, таких як Peugeot e-208 або Fiat 500. Ця платформа обіцяє запас ходу 500 кілометрів.
• Середній: ця платформа буде встановлена ​​на більш довгі автомобілі типу седан. Відповідні батареї забезпечать дальність дії від 700 до 800 км.
• Великий: ця платформа буде призначена для автомобілів типу SUV із заявленою дальністю польоту 500 кілометрів.
• Рама: четверта платформа повністю зарезервована для комерційних автомобілів.

Мета цієї стандартизації – частково компенсувати витрати на електрифікацію. Крім збільшення запасу ходу, Stellantis також сподівається запропонувати більш доступні моделі електромобілів. Такий підхід помітний для автомобілістів: у Франції висока вартість покупки електромобілів все ще частково компенсується надбавкою за конверсію, але в майбутньому вона, ймовірно, зменшиться.

800 кілометрів автономії у 2025 році?

Самсунг та твердотільний акумулятор

За заявою виробників, дуже скоро автономність зарядженого акумулятора дорівнюватиме автономності повного бака! Дослідники, що працюють із брендом Samsung, представили у березні 2020 року нову концепцію батареї з твердим електролітом. В даний час літій-іонні батареї, якими оснащено більшість електромобілів, працюють з використанням рідких електролітів або гелевою формою; перехід на батареї з твердим електролітом означатиме вищу щільність енергії та швидшу перезарядку.

Завдяки об'єму вдвічі більшому, ніж у традиційних акумуляторів, ця інновація Samsung дозволить електромобілям долати відстань до 800 кілометрів. Термін служби – ще один аргумент на користь цієї батареї, оскільки її можна заряджати понад 1000 разів. Залишилося пройти виробничий курс… Якщо прототип Samsung перспективний, то поки що нічого не говорить про те, що виробники до нього вдадуться!

SK Innovation та надшвидка зарядка

Ще одна південнокорейська компанія, що прагне 800 км автономії, - це SK Innovation. Група оголосила, що працює над новою, більш автономною, високоінтенсивною батареєю на нікелевій основі, скорочуючи час зарядки на швидкому терміналі до 20 хвилин! Компанія SK Innovation, яка вже є постачальником виробника Kia, бажає розвиватися далі і будує кілька заводів у Грузії. Кінцева мета – оснастити Ford та Volkswagen електромобілями, зібраними у США.

На відстань 2000 км?

Те, що кілька років тому могло зійти за наукову фантастику, може швидко стати реальною реальністю. Група німецьких та голландських вчених, які працюють на фірми Fraunhofer та SoLayTec відповідно, розробила запатентований процес під назвою Spatial Atom Layer Deposition.

(SALD). Жодних змін у хімії тут, як у випадку з південнокорейцями Samsung та SK Innovation. Досягнутий прогрес стосується технології виготовлення акумуляторів. У дослідників виникла ідея нанести активний матеріал електродів у вигляді шару завтовшки кілька нанометрів. Оскільки збирання іонів літію відбувається тільки на поверхні, немає необхідності в товстіших електродах.

Отже, для рівного обсягу або ваги процес SALD дозволяє оптимізувати три ключові елементи:

• ефективна площа електродів
• їх здатність зберігати електрику
• швидкість заряджання

Таким чином, автомобілі, оснащені акумулятором SALD, можуть мати запас ходу втричі більший, ніж у найпотужніших моделей, представлених на ринку. Швидкість перезаряджання можна було збільшити вп'ятеро! Франк Верхаге, генеральний директор компанії SALD, заснованої для поширення цієї інновації на ринку, говорить про запас ходу 1000 кілометрів для міських автомобілів і до 2000 кілометрів для седанів. Лідер не хоче встановлювати теоретичний рекорд автономності, але сподівається заспокоїти водіїв. За його словами, навіть автомобілісти, які захоплюються спортивним водінням, можуть, як і раніше, мати 20 або 30% потужності після подолання 1000 кілометрів.

Ще одна хороша новина полягає в тому, що процес SALD сумісний з різним хімічним складом існуючих клітин:

• NCA (нікель, кобальт, алюміній)
• NMC (нікель, марганець, кобальт)
• батареї з твердим електролітом

Ми можемо посперечатися, що ця технологія виходить за межі стадії прототипу, тоді як компанія SALD вже заявляє, що обговорює її з деякими виробниками автомобілів.