Анна Балабанова
©

Более крупные батареи в электрокарах— это не выход

© Getty Images
© Getty Images

Впервые термин «тревога ограниченности диапазона» прозвучал еще в январе 2007 года на Североамериканском международном автосалоне (NAIAS) в Детройте, во время представления концептуального автомобиля Chevrolet Volt, с которого, по сути, и начался современный век электрокаров. У многих первых пользователей электромобилей, в первую очередь пилотов EV-1, вопрос «ограниченности диапазона» стоял довольно остро, несмотря на их искреннюю любовь и надежду на светлое будущее, свободное от горючего топлива. И вполне обоснованно: образ жизни автомобилиста нужно было адаптировать к ограничениям электромобиля, связанными со слаборазвитой экосистемой и несовершенствами технологии производства аккумуляторов (свинцово-кислотного и никель-металлгидридного), которые искусственно ограничивали радиус путешествий дальностью в 160 км.

Борьба с ограничениями

Сложность в том, что для электрокаров не подойдет традиционный способ решения проблемы, который используют для бензиновых автомобилей. Навесив на электромобиль бОльший баллон с топливом (в нашем случае – бОльший аккумулятор), мы не решим других сопутствующих ограничений. Поэтому перед технологами стоит непростая задача — поиск комплексного решения, которое включало бы следующие аспекты:

  • каждый блок аккумулятора должен стать более энергоэффективным, экономичным и мощным (кВт);
  • развитие инфраструктуры, которая должна обладать высокой пропускной способностью (более высоким уровнем мощности), а также иметь конкретные решения для частного дома, рабочих парковок, многоквартирных домов, городских и междугородних поездок и т.д.;
  • создание и применение оборудования, которое сможет генерировать электроэнергию, используя доступные виды топлива/инфраструктуру (подобно технологии, используемой в транспортных средствах типа PHEV или EREV);
  • производство более эффективных и легких транспортных средств;
Электромобиль Smart © elektroauto-news
Электромобиль Smart © elektroauto-news
  • развитие сервиса по замене/обслуживанию аккумуляторов и создание коммутационных станций (актуально для автобусов, электровелосипедов и электроскутеров).

В значительной степени многие из упомянутых задач тянутся еще с периода создания пионеров электоркаров (EV). Сейчас на рынке гораздо больше вариантов электрокаров с диапазоном передвижения, превышающим 250 км. Но Карлос Гон, лидер альянса Renault-Nissan-Mitsubishi и ведущий эксперт в области EV, считает, что преодолеть психологический барьер, связанный с «тревогой ограниченного диапазона», можно лишь при пересечении отметки в 300 км.

Карлос Гон © vladtime
Карлос Гон © vladtime
Мы видим, что потребителей больше не волнует проблема дальности поездки, если вы гарантируете более 300 километров автономного передвижения, – заявил Гон.

С другой стороны, по данным американского объединения автомобилистов (ADO), среднестатистический водитель ежедневно совершает поездки на своем EV дальностью менее 50 км (а в других странах и того меньше). Так почему мы все время слышим рассказы о том, что будущее нон-стоп-диапазона дальности для электроавтомобилей (в том числе и для грузовых, и для пассажирских) зависит от внедрения более крупных аккумуляторов?

Закономерно напрашивается вопрос: а готовы ли потребители все время возить с собой этот громоздкий «дополнительный заряд» ради случайных поездок на большие расстояния?

Теперь представим, что этот гигантский батарейный блок станет нашим неизменным спутником при каждой поездке (по близлежащим окрестностям, продолжительностью не более 15 минут и т.д.).

Электромобиль BMW i-3 © InfoResist
Электромобиль BMW i-3 © InfoResist

Очевидно, что массмаркет совсем не нуждается в электромобилях, способных преодолевать расстояния свыше 300 км. По крайней мере, в практике ежедневного использования.

Вариативные предложения по типам и размерам батарей могут стать эффективными в сегменте премиальных продуктов или в особых случаях, когда клиент готов платить за бОльшую батарею, – считает Тони Позоватц, CEO Fisker Automotive.

Даже Tesla, которая предлагает самые энергоемкие и большие батареи, а соответственно, и дальность диапазона передвижения, в сегменте премиальных продуктов пока не нашла эффективного пути для постоянной работы аккумулятора и запустила собственную сеть станций для подзарядки электромобилей.

Электромобиль Tesla Model S © EcoElectro
Электромобиль Tesla Model S © EcoElectro

Тем не менее автомобильные компании все чаще делают громкие заявления о запуске автомобилей, способных в скором будущем преодолевать порог дальности передвижения свыше 500 и даже 600+ километров.

Изменение диапазона дальности поездок электрокаров
Изменение диапазона дальности поездок электрокаров

Недостатки электрокаров с большой батареей

Очевидно, что адекватный драйвинг-диапазон и продуманное решение для возможности подзарядки аккумулятора имеет важное значение не только для клиентов, но и для продвижения электромобилей для массового потребителя в целом. Если рассмотреть проблему более детально, то рецепт «просто сделать батарею больше» имеет ряд существенных недостатков:

  1. Увеличение себестоимости транспортного средства. Текущие затраты на транспортные средства уже и так слишком высоки для среднестатистического пользователя (по сравнению с бензиновыми автомобилями). Даже текущие затраты в $50 за дополнительные 1.5 километра кажутся необоснованными, учитывая небольшое количество поездок, которые действительно могут потребовать большей энергоемкости аккумулятора. Кроме того, установка больших батарей будет сопряжена с увеличением гарантийных расходов для OEM-производителей (в том числе на поставку и переработку отработанных электроэлементов).
  2. Увеличение общей массы транспортного средства. Чтобы соответствовать строгим требованиям экономии топлива и допустимого уровня выбросов CO2 в глобальном масштабе (прежде всего в Китае, Европе и США), транспортные средства должны становиться более легкими и экологически чистыми. Чтобы компенсировать увеличение массы электронакопителей, OEM-производители будут вынуждены увеличить расходы на дорогостоящие облегченные материалы (для корпуса самого авто и для аккумуляторов), что совсем нерентабельно. В среднем, каждый километр сверх нормы будет «затягивать» на +1.5 кг сухой массы авто.
  3. Более длительное время зарядки. Сегодня автомобилисты уже привыкли к минимальным потерям времени, необходимым для заправки авто бензином. Зарядка EV — это совершенно другой опыт и одна из основных проблем с момента создания первых батарей для электромобилей. Особенно, в свете того, что инфраструктура для подзарядки аккумуляторов (при дальних поездках) находится еще в стадии развития. А чем больше размер аккумулятора, тем масштабнее и быстрее должны стать зарядные станции.
Электромобиль Nissan Leaf  © quto
Электромобиль Nissan Leaf © quto

4. Меньше свободного пространства для других компонентов. Поскольку батареи становятся больше (чтобы расширить дальность диапазона передвижения), и, учитывая фиксированный размер транспортного средства, расположение остальных компонентов (в том числе размещение пассажиров и грузов) в архитектуре транспортного средства становится острой проблемой. А в перспективе ближайшего будущего, где на дорогах будут курсировать полностью автономные транспортные средства, требующие еще больших затрат энергии, проблема свободного пространства только усугубится.

5. Повышенные требования к безопасности. Аккумуляторы, как и газовые баллоны, необходимо тщательно защищать от воздействия высоких температур и других неосторожных действий, которые могут стать причиной взрывоопасных ситуаций. Больший размер батареи — это более сложные инженерные задачи, которые необходимо вписать в рамки существующих условий.

6. Неразвитая система поддержки и сервиса. По мере увеличения размеров аккумулятора, а соответственно, и роста массы автомобиля, другие компоненты электромобиля (тормозные колодки, подвеска, датчики и т.д.) должны создаваться с учетом этих изменений. Как результат: масса автомобиля становится еще больше, как и конечная стоимость авто для потребителей.

Перспективы

Несомненно, отрадно наблюдать за изменениями в технологии производства литий-ионных батарей для электроприводных автомобилей, которые произошли за последнее десятилетие. Во-первых, мы получили реальные улучшения (> 4X) по мощности и плотности энергии, а во-вторых, существенно снизилась и стоимость EV. Но несмотря на эти улучшения, очевидно, что для создания самодостаточного рынка с действительно работающей технологией, потребуется приложить еще немало усилий.

  1. Увеличивать прибыльность EV, минимизируя эксплуатационные расходы. И это отнюдь не связано с установкой более крупных аккумуляторов, что автоматически тянет за собой целый ряд существенных недостатков (увеличивает стоимость, массу автомобиля и провоцирует другие технические проблемы).
  2. Усовершенствовать всю экосистему. В частности развивать инфраструктуру/сеть, глобальные интеллектуальные технологии и искать персональные решения для конкретных городов и отдельных регионов. Возможно, сеть Tesla «SuperCharger» могла бы сотрудничать с другими автопроизводителями, расширяя условия эксплуатации своих станций подзарядки для всех модификаций электромобилей.
© Tesla
© Tesla

3. Осознать инвестиционную привлекательность и ценность развития EV. Например, в сфере развития инфраструктурных проектов или разработки инновационных технологий по автономной или двунаправленной передаче энергии.

Таким образом, в современных рыночных условиях первостепенное значение для будущего успеха на рынке массового производства речь идет уже не о том, кто создаст большую батарею. Вопрос в том, кто лучше всего сможет использовать как потенциал батареи EV, так и всей экосистемы, нацеленной на производство и потребление чистой «зеленой» энергии.

Источник: Forbes