Trucks
Trucks
V posledných rokoch vylepšenia technológie batérií umožnili prudký nárast elektrifikovanej dopravy. Aké sú však ďalšie veľké trendy a inovácie v odbore a čo budú znamenať pre ťažké nákladné vozidlá?
Batérie sú srdcom elektromobility a každé vylepšenie, či už vo výkone, cene alebo spoľahlivosti, urýchľuje prechod na elektrickú dopravu. V relatívne krátkom čase sa dosiahol významný pokrok.
Prvé komerčné lítium-iónové batérie boli uvedené na trh v roku 1991, ale ich cena a kapacita obmedzili využitie len na spotrebnú elektroniku. To sa však rýchlo zmenilo - ich cena prudko klesla a v krátkom čase boli relatívne dostupné pre osobné autá a neskôr aj pre ťažké nákladné vozidlá. Od roku 2010 náklady klesli z 1400 USD za kWh až na 140 USD za kWh v roku 2023 – zníženie až o 90%.
Hlavným prelomom bol vynález LCO (lítium-kobaltový oxid) batérií v roku 1980 a revolučný princíp použitia lítia ako katódového materiálu. To okamžite zdvojnásobilo energetickú hustotu existujúcich batérií. Odvtedy sa začali vyvíjať batérie s rôznym chemickým zložením, čo viedlo k zlepšeniu energetickej kapacity, životnosti, bezpečnosti a výkonu.
V roku 2001 sme boli svedkami vývoja nikel-mangán-kobaltových batérií (NMC), ktoré sa v automobilovom priemysle rýchlo začali veľmi využívať vďaka omnoho vyššej hustote energie a dobrej tepelnej stabilite. Dnes však v tomto odvetví začínajú dominovať lítium-železofosfátové batérie (LFP). Ich hustota energie je nižšia ako u batérií NMC, no ponúkajú vyššiu bezpečnosť, dlhšiu životnosť, nižšie náklady a menší vplyv na životné prostredie.
Vyvíja sa množstvo nových technológií: pokiaľ ide o zvýšenie hustoty energie, veľké nádeje sa vkladajú do batérií s pevným elektrolytom. Ide o nahradenie tekutého elektrolytu pevnými materiálmi, ako je keramika či pevné polyméry, vďaka čomu bude možné uschovať väčšie množstvo energie v menšej a ľahšej batérií. V prípade elektrických nákladných vozidiel by to znamenalo dlhší dojazd. Pri použití pevných elektrolytov je však odpor batérie v porovnaní s tekutým elektrolytom vyšší. Takže v súčasnosti existujú výzvy, pokiaľ ide o rýchlosť nabíjania a degradáciu výkonu v priebehu času. Táto technológia však ponúka veľký potenciál na zníženie obmedzení lítium-iónových batérií a naďalej sa vyvíja. Spoločnosť Toyota napríklad plánuje začať komerčnú výrobu elektromobilov s batériami s pevným elektrolytom do roku 2027.
Ďalším trendom, ktorý riadi vývoj batérií, je potreba lacnejších a udržateľnejších riešení. Sodíkovo-iónové batérie sú sľubnou možnosťou. Dnes majú približne polovičnú energetickú hustotu ako lítium-iónové batérie, no zároveň stoja približne polovicu, takže táto technológia by mohla byť dobrou voľbou pre aplikácie s nižšími energetickými nárokmi. Keďže obsahujú sodík, ktorý je jedným z najlacnejších a najdostupnejších materiálov na planéte, ich vplyv na životné prostredie je oveľa menší ako v prípade lítium-iónových batérií.
Batérie sú srdcom elektromobility a každé vylepšenie, či už vo výkone, cene alebo spoľahlivosti, urýchľuje prechod na elektrickú dopravu.
Hlavnou výzvou je znížiť náklady na elektrické nákladné vozidlá a vývoj lacnejších batérií výrazne pomôže. Požiadavky majiteľov nákladných vozidiel sa však líšia aj podľa účelov využitia. Pokiaľ ide o nákladné vozidlá na diaľkovú dopravu, naším cieľom je dosiahnuť rovnakú flexibilitu prevádzky, akú získate pri naftovom nákladnom vozidle. Čoskoro budú k dispozícii elektrické nákladné vozidlá s dojazdom až 600 km. Ak však potrebujete jazdiť na dlhšie vzdialenosti, často musíte počas dňa zastaviť a dobiť energiu: A to môže trvať aj niekoľko hodín, kým budú k dispozícii rýchlonabíjacie stanice.
Myslím si, že v tomto odvetví uvidíme určitú diverzifikáciu, pričom sa budú používať rôzne technológie batérií v závislosti od prepravnej úlohy. Možno uvidíme, že sodíkovo-iónové batérie sa budú čoraz častejšie používať v kratších úlohách, kde sú energetické nároky relatívne nízke, ako je mestská distribúcia. A potom sa stretneme s batériami s pevným elektrolytom používanými v elektrických nákladných vozidlách na diaľkovú dopravu, teda za predpokladu, že v budúcnosti nastane aj prelom v technológii.
V každom prípade prebieha v tejto oblasti intenzívny výskum a vývoj. Na celom svete existuje mnoho aktérov, napr. technologické spoločnosti, priemyselní výrobcovia a verejné inštitúcie, ktorí výrazne investujú do vývoja a zdokonaľovania technológií batérií. Zrejme nebudeme svedkami objavu, ktorý nás posunie o míľový krok vpred, ako to napríklad bolo u prvých lítium-kobaltoxidových batérií, ale uvidíme, ako technológia neustále napreduje.
Ak sa chcete dozvedieť viac o batériách pre elektrické nákladné vozidlá, mohol by vás zaujímať článok 7 bežných mýtov o batériách pre elektrické nákladné vozidlá. Ak vás zaujíma opätné využitie starých batérií na zníženie ich vplyvu na životné prostredie, prečítajte si článok Dávame batériám pre nákladné vozidlá druhý život
V posledných desaťročiach sa vyvíjali a zdokonaľovali rôzne chemické zloženia batérií, z ktorých každé má svoje vlastné špecifické plusy a mínusy. Optimálna batéria pre dané vozidlo závisí od jeho potrieb a prevádzkových podmienok. Každé chemické zloženie batérie má špecifićké kontrolné limity, ktoré sa nemôžu prekročiť. Pre zaistenie bezpečnej a dlhej životnosti je potrebné použiť špecializovanú kontrolnú stratégiu v softvéri riadiacej jednotky batérie. Kľúčové znalosti o prevádzke vozidla sú dôležité pre zabezpečenie najlepšieho využitia batérií. V súčasnosti sa používa týchto šesť hlavných chemických zložení:
Prelomový objav anglického chemika Johna B. Goodenougha, ktorý položil základy budúceho vývoja lítium-iónových batérií.
Energetická kapacita: 150-200 Wh/kg
Batérie LFP, vyvinuté v roku 1996, ponúkajú lepšiu bezpečnosť a tepelnú stabilitu v porovnaní s batériami LCO, ako aj dlhšiu životnosť. Hoci je ich energetická kapacita v porovnaní s inými chemickými zloženiami batérií relatívne nízka, čoraz častejšie sa využívajú v elektrických vozidlách.
Energetická kapacita: 90-120 Wh/kg
Batérie LMO, ktoré boli prvýkrát komercializované v roku 1996, ponúkajú dobrú tepelnú stabilitu a bezpečnosť, pričom ich výroba je lacnejšia s nižším vplyvom na životné prostredie v porovnaní s chemickými zloženiami na báze kobaltu. Ponúkajú vysoké rýchlosti vybíjania, ale relatívne nízku hustotu energie a krátke životné cykly. Vďaka tomu sú vhodné pre elektromobily, hybridné autá a e-bicykle.
Energetická kapacita: 100-150 Wh/kg
Batérie NMC, vyvinuté v roku 2001, ponúkajú dobrú rovnováhu medzi hustotou energie a bezpečnosťou, vďaka čomu sú dnes najbežnejšou batériou používanou v priemysle elektrických vozidiel.
Energetická kapacita: 150-220 Wh/kg
Batérie NCA majú vysokú hustotu energie, dlhú životnosť a vynikajúce možnosti rýchleho nabíjania. Používajú sa v niektorých vysokovýkonných elektrických vozidlách, ale ich uplatnenie je obmedzené z bezpečnostných dôvodov.
Energetická kapacita: 200-260 Wh/kg
Batérie LTO sú jednou z najbezpečnejších lítium-iónových chemických zložení batérií na trhu s vynikajúcou tepelnou stabilitou. Ponúkajú rýchle nabíjanie a dlhé životné cykly. Vďaka tomu sú výhodné pre elektrické vozidlá, ktoré vyžadujú krátke a časté nabíjanie, ako napríklad vozidlá verejnej dopravy. Ich energetická kapacita je však nízka a ich výroba je nákladná.
Energetická kapacita: 50-80 Wh/kg
Zdroje: Battery University, Elements, Dragonfly, Flash Battery
