Baterijski paketi u električnim automobilima su prilično otporni, o čemu smo nedavno pisali, s tim što su litijum-jonske jedinice, prisutne u većini modernih elektromobila, sposobne da traju najmanje jednu deceniju pre nego što dođe do potrebe za zamenu.
Jednostavnost baterijskog električnog vozila je analogna digitalnom časovniku. Nema komplikacija a sklop je pouzdan i jeftin. S druge strane, automobil s motorom s unutrašnjim sagorevanjem je poput mehaničkog sata, prepun složenih delova koji zahtevaju redovno održavanje.
Koliko košta zamena baterija u EV?
Naravno, baterije za digitalni časovnik koštaju „siću“, dok za paket od 40 kWh u Nissan Leafu treba izdvojiti hiljade evra. Kao što znamo, električni automobili imaju manje pokretnih delova, tako da zahtevaju jednostavnije servisiranje, koje je ujedno mnogo jeftinije. Međutim, troškovi zamene baterije ostaje „Ahilova peta“ električnih vozila.
Ipak, to će u budućnosti postati manji problem, budući da će unapređenja u proizvodnom procesu i veći obim smanjiti troškove zamene baterija. Pored toga, sada imamo bolju sliku o tipičnom životnom veku EV baterijskog paketa zahvaljujući globalnoj ekspanziji takvog tipa vozila.
Šta treba znati?
Kao što smo spomenuli, većina modernih električnih vozila koristi litijum-jonske baterije za skladištenje energije. Dok se očekuje da će u godinama pred nama motore elektromobila napajati solucije poput baterija u čvrstom stanju, aktuelna infrastruktura za proizvodnju baterija velikog obima favorizuje litijum-jonski tip, jer su benefiti koje on donosi sledeći:
- Litijum-jonske baterije imaju veću energetsku gustinu od konvencionalnih olovno-kiselinskih akumulatora, koji se nalaze u većini tradicionalnih vozila ili nikl-metal hidridnih jedinica, koje se nalaze u mnogim hibridnim modelima, poput Toyotinih.
- Litijum-jonske baterije se samostalno prazne nižom stopom od drugih tipova baterija.
- Litijum-jonske baterije ne zahtevaju periodična potpuna pražnjenja niti održavanje elektrolita.
- Litijum-jonske baterije obezbeđuju konsistentniji napon čak i kada njihov kapacitet degradira.
Jednostavno rečeno, električni automobil s paketom litijum-jonskih baterija pruža performanse slične vozilu s motorom s unutrašnjim sagorevanjem i punim rezervoarom goriva, jer EV s pravom kombinacijom kapaciteta baterije, ukupne mase vozila i aerodinamičke efikasnosti, može da pređe stotine kilometara između dva punjenja. Međutim, maksimalna snaga elektromobila ima tendenciju da se smanjuje u zavisnosti od nivoa napunjenosti, i upravo iz tog razloga se testiranje performansi uglavnom radi s baterijom napunjenom 100%.
S tim u vezi, litijum-jonske baterije imaju i neke nedostatke:
- Litijum-jonske baterije su skupe za proizvodnju a rudarenje minerala neophodnih za njihovu proizvodnju je povezano s brojnim ekološkim i humanitarnim problemima.
- Menadžment baterije u vozilu je od ključnog značaja za dugovečnost litijum-jonskih baterija.
- Potpuno punjenje i potpuno pražnjenje litijum-jonskih baterija uzimaju svoj danak na njihov životni vek.
- Mada su male šanse da se tako nešto desi, litijum-jonske baterije potencijalno mogu da se pregreju i zapale.
- Ekstremne temperature utiču na punjenje i pražnjenje litijum-jonskih baterija.
Ipak, proizvođači automobila većinu navedenih problema rešavaju razvijanjem softvera koji upravlja „zdravljem“ i temperaturom baterija, što uključuje i namenski hardver, kao što su sistemi rashlađivanja i zagrevanja, dizajnirani tako da poboljšaju efikasnost (i bezbednost) paketa litijum-jonskih baterija, bilo da se one nalaze u vozilu koje se kreće u Norveškoj tokom zime ili u Teksasu usred toplotnog talasa.
Očekivani radni vek baterija
Ukoliko pretpostavke ostavimo po strani, najjednostavniji način da odredimo dugovečnost paketa baterija je da pogledamo šta piše u garanciji proizvođača. S obzirom na troškove zamene baterija, nijedan proizvođač automobila ne želi da ostane „zaglavljen“ s problemom (računom) koji mora da reši zbog toga što je precenio dugovečnost i otpornost paketa. Samim tim, limiti u okviru garancije pružaju uvid u minimalni životni ciklus baterija.
Svi elektromobili koji se danas prodaju uključuju garanciju na baterije od najmanje osam godina i 160.000 kilometara. Tesla, primera radi, nudi osmogodišnju garanciju, odnosno 160.000 do 240.000 kilometara, u zavisnosti od modela.
Ova garancija ne samo što pokriva potpuno otkazivanje baterija, već služi kao osiguranje od ozbiljne degradacije. Sa svakim ciklusom punjenja, litijum-jonska baterija izgubi delić ukupnog kapaciteta. Kako vreme prolazi, ove minorne degradacije kumulativno smanjuju maksimalan domet vozila.
„Sitna slova“ u garanciji Tesle, primera radi, kažu da vozilo poput Modela 3 treba da zadrži najmanje 70 odsto kapaciteta u okviru garantnog perioda. Ukoliko kapacitet padne ispod te vrednosti, vlasnici imaju pravo da se obrate Tesli za pokrivanje troškova.
Takođe, Tesla ne barata proizvoljnim procentima, jer su šanse da baterija degradira ispod 70 odsto kapaciteta u njihovim vozilima tokom garantnog perioda, veoma male. Studija koju su sproveli vlasnici Tesli u Holandiji, koristeći podatke iz vozila teksaškog proizvođača koja su se prodala širom sveta, pokazala je da su baterijski paketi u Modelu S prosečno degradirali pet odsto tokom prvih 80.000 kilometara. Ova krivulja je zatim postajala sve vodoravnija kako je vreme prolazilo, tako da je istraživanje pokazalo da su „long-range“ Teslini modeli obično zadržavali najmanje 90 odsto prvobitnog kapaciteta nakon pređenih 240.000 kilometara. Testirani Model 3 je nakon prvih tridesetak hiljada kilometara izgubio šest odsto kapaciteta baterije, s tim što nakon dve godine i dodatnih 30.000 kilometara nije izgubio doslovno ništa.
Hyundai nudi sličnu garanciju na baterije za Ioniq 5, s tim što ona pokriva 10 godina, odnosno 160.000 kilometara. Takođe je pokrivena i degradacija, tako da Hyundai očekuje da paket u Ioniqu 5 ne izgubi više od 30 odsto prvobitnog kapaciteta.
Američko ministarstvo energetike, u međuvremenu, predviđa da će baterije u današnjim električnim automobilima trajati poprilično duže od garantnog perioda, s tim što je njihov procenjeni životni vek između 12 i 15 godina u umerenim klimatskim uslovima. Oni koji žive u ekstremnijim sredinama u temperaturnom smislu, mogu da očekuju životni vek baterija od 8 do 12 godina.
Požari u električnim automobilima izazvani baterijama često zauzimaju naslovne strane raznoraznih publikacija, jer se s njima teško izboriti. Ipak, verovatnoća da se neki elektromobil zapali je mnogo manja nego u slučaju konvencionalnog vozila, što u prevodu znači da su šanse da se tako nešto desi veoma male.
Održavanje električnog automobila je relativno jednostavno. Vlasnici pažnju treba da obraćaju na tečnosti, pneumatike, kočne pločice i diskove, s tim što će kočnice generalno duže da traju nego u slučaju konvencionalnih vozila zbog funkcije regenerativnog kočenja, koja za posledicu ima manju stopu habanja mehaničkih komponenti.
Ciklusi punjenja
Mada se ponekad i to desi, većina vozača svoje automobile ne vozi do poslednje kapi goriva. Isto se odnosi i na električna vozila. Vlasnici mogu da dovedu bateriju gotovo do kraja, ali će velika većina to izbegavati. S obzirom na mogućnost punjenja kod kuće, šanse za potpuno pražnjenje baterije će biti minimalne.
Kako punjenje utiče na životni vek EV baterija?
Naravno, punjenje kod kuće nije najbrži način da se „dospe gorivo“, ali s obzirom na to da će se u velikoj većini slučajeva to obavljati preko noći, to i ne predstavlja neki problem. U slučajevima kada je potrebno brzo punjenje, tu su brzi punjači, a njihova dostupnost se može lako proveriti putem odgovarajućih aplikacija.
Ipak, brzo punjenje ne samo što donosi veće troškove, već i intenzivnije utiče i na degradaciju litijum-jonskih baterija. Što sporije punjenje, to je sporija stopa degradacije i obrnuto. Ako želite da produžite vek bateriji u svom automobilu, koristite brze punjače samo kada je to neophodno.
Uz to, ona je više nego sposobna da podnese brza punjenja u trenucima potrebe, tako da ne morate da brinete o njenim uticajima na unutrašnje komponente paketa prilikom sporadične prakse.
Isto tako, najbolje je izbegavati punjenje baterije „do vrha“, kao i potpuno pražnjenje. Mnogi električni automobili uključuju postavke za podešavanje maksimalnog nivoa punjenja, a proizvođači poslovično preporučuju vozačima da napune paket do 85 ili 90 odsto za svakodnevnu upotrebu.
Sistemi toplotnog menadžmenta baterije
Aktivan sistem toplotnog menadžmenta baterije je ključan za održavanje njenih maksimalnih performansi. Za litijum-jonske jedinice optimalna atmosferska temperatura u smislu njihove operativnosti iznosi između 10 i 30 stepeni Celzijusa, što znači da je zadatak sistema rashlađivanja/zagrevanja da temperaturu zadrže u tom okviru.
Baš kao i u slučaju zagrevanja ili rashlađivanja kabinskog prostora automobila, grejanje i hlađenje paketa baterija troši energiju. Samim tim, pri ekstremnijim vremenskim uslovima će to negativno uticati na ukupnu voznu autonomiju. Kada su sistemi zagrevanja/rashlađivanja na svom mestu i funkcionišu kako treba, doprineće značajno sporijem degradiranju paketa baterija u automobilima koji se koriste u ekstremnijim vremenskim uslovima.
Činjenica je da će u budućnosti današnje EV baterije morati da budu zamenjene. Srećom, moderni paketi bi trebalo da budu oslobođeni bilo kakvih problema u prvih 10 godina eksploatacije, a verovatno i duže. Do tada, za očekivati je da proizvodni i troškovi materijala budu daleko niži nego što su danas. Naravno, to ne znači da će zamena litijum-jonskih baterija za 10 godina biti jeftina, ali će verovatno biti manje „bolna“ po džep nego što je to trenutno slučaj.
Pavle Barta
