6 найчастіших питань про АКБ електромобіля

Знайомимо з акумуляторами і відповідаємо на поширені питання
Що всередині акумулятора електромобіля, як довго він заряджається, наскільки швидко втрачає ємність, скільки коштує, як його замінити і що робити зі старим. Відповідаємо на найчастіші запитання власників електромобілів і всіх, хто планує приєднатися до EV клубу.

Трохи загальної інформації

Що це таке

Акумулятор електромобіля — це великий батарейний відсік з розмірами приблизно 200х150х15 см і вагою близько 540 кг. Розташовується в днищі автомобіля і приєднується до кузова кронштейнами. Якщо його розрізати, ви побачите ряд блоків, кожен з яких складається з декількох тисяч компактних літій-іонний елментів. У Tesla ці елементи схожі на звичайні пальчикові батарейки, у Nissan Leaf або Chevrolet Bolt вони мають пакетну форму, а у Audi — призматичну. Такий акумулятор генерує стільки енергії, скільки виробляють більше ніж 1500 батарей від портативних комп'ютерів. Щоб контролювати температуру нагрівання батареї під час експлуатації, вона оснащується системою охолодження.

Типи

Акумулятори бувають різних типів: літій-іонні, алюміній-іонні, літій-сірчані, літій-фосфат залізні, метал-повітряні. Найчастіше в електромобілях використовуються літій-іонні акумулятори. Вони мають високу щільність енергії, велику потужність, низький саморозряд, відсутність ефекту пам'яті і досить великий термін використання (8-10 років). Але при цьому дорого коштують, можуть перегріватися і вибухати.

Незважаючи на високу вартість літій-іонних акумуляторів і сумнівну безпечність, з ними майже ніщо не може конкурувати за потужністю і кількістю циклів заряду-розряду. Розробники постійно ведуть пошук оптимальної за характеристиками формули для виробництва акумулятора: безпечного, з низькою собівартістю виробництва, довгою службою експлуатації, простотою в утилізації, швидким часом зарядки і максимально ефективного (з питомою енергією 400 і більше Wh/кг).

Хто виробляє

Акумулятори для електромобілів виробляють в Азії: Китаї, Південній Кореї, Японії. Це компанії BYD, Panasonic, LG Chem, Samsung SDI, Farais, AESC Automotive Energy Supply Corp., CATL. Лідером серед всіх виробників є китайська фірма CATL — завдяки активному субсидуванню держави. Батареї для автомобілів Tesla виробляє компанія Panasonic, а BYD начиняє акумуляторами електробуси. Багато виробників розміщують виробничі потужності в Європі та Америці.

Перспективи

Найперспективнішими вважаються аккумуляторы на основі графену. За допомогою нього покращують властивості батареї, наприклад, додають його до електродів і збільшують їх провідність. Такі акумулятори виходять набагато легше літій-іонних і не вибухають. Питома ємність в 5 разів перевищує ємність літій-іонного акумулятора (1000 Вт/год проти 200 Вт/год на 1 кг ваги). Tesla Model S з графеновою батареєю може проїхати на одному заряді замість 334 км — 1013 км, а заряджається менш ніж за 10 хвилин.

При всіх своїх чудових характеристиках, графенові акумулятори, та інші сучасні розробки (наприклад, батареї на основі материалів, отриманих з морської води), давно повинні були заповнити ринок. Але виробники продовжують покращувати літій-іонні батареї, створені ще в 70-х роках XX століття, а інвестори не дуже хочуть вкладати гроші в розробку нових технологій. Адже для цього потрібні мільйони доларів, які не окупляться з тих причин, що нові батареї будуть тестувати роками, потім вони почнуть проходити тривалий період адаптації на ринку і дуже повільно підвищувати інтерес покупця. Залишається сподіватися, що графен зможе змінити цю ситуацію на краще, тому що в розробку акумуляторів на його основі вже вкладено величезний капітал.

А поки графенові батареї залишаються проектом майбутнього, пропонуємо дізнатися, що з себе представляє звичайний літій-іонний акумулятор на прикладі домашньої збірки. Майстри з українського YouTube-каналу KREOSAN збирають літій-іонні акумулятори для зварювальних апаратів, електровелосипедів, тощо. В електромобілях застосовують той же принцип, тільки збірка не кустарна, а виробнича.
Питання #1

Як скоро мені доведеться замінювати АКБ свого електромобіля?

Відповідь
Средній термін служби акумуляторів електромобілів — 5-8 років (якщо заряджати кожен день). Це не означає, що через ці роки батарея втратить 100% ємності і її потрібно буде замінювати. Насправді вона збереже близько 70% і її можна буде продовжувати використовувати далі, тільки доведеться змиритися з тим, що дистанція пробігу з одного заряду зменшиться. Наприклад, через 5 років експлуатації Nissan Leaf може на одному заряді проїжджати 100-130 км від заявлених 160 км. Враховуйте, що на показники пробігу і здоров'я батареї впливає не тільки час, але і режим експлуатації з кількістю циклів заряду-розряду, нагріву-перегріву, наявність охолодження або його відсутність (як у того ж Nissan Leaf), в залежносі від конструктивних особливостей автомобіля.

Швидкість зниження ємності також залежить від конкретної моделі електромобіля. Спостереження за поведінкою АКБ Tesla Model S і Nissan Leaf показує, що ємність активно знижується протягом 5 років експлуатації: перші 1-2 роки запас ходу зменшується на 5-10%, а протягом наступних 3-х років — ще на 20-30% . Після цього процес призупиняється і стає стабільним: зниження відбувається щорічно тільки на 0,5%.

Якщо занадто часто користуватися технологією швидкої зарядки (частіше 4-5 разів на тиждень), батарея деградує в 1,5-2 рази швидше, тому краще заряджати повноцінно на стоянці, або вночі, а не під час руху. Варто користуватися тим же принципом, що і при зарядці гаджетів: тримати заряд в діапазоні 20-80%, не допускаючи повної розрядки. Найгірше, що можна зробити — це регулярно розряджати батарею до 0%, а потім залишати її в такому стані на тривалий час. Так вона втратить буферний запас і швидко зіпсується.

Щоб продовжити термін експлуатації батареї, стежте за тим, щоб вона не перегрівалася (комфортна температура — 21° C). Не залишайте електромобіль на відкритому сонці і шукайте для нього тінь.
Питання #2

Чи можна відремонтувати або замінити акумулятор електромобіля?

Відповідь
Можна і треба, якщо акумулятор втратив більшу частину ємності. Але зробити це не так просто, як, наприклад, замінити батарею смартфона або ноутбука. Не можна просто вийняти її і поміняти на нову:

  • потрібно переконатися, що роз'єми і кріплення нового акумулятора підходять до конкретної моделі електромобіля — саме тому АКБ підбирають індивідуально;
  • після установки потрібно перепрограмувати електронні системи — «познайомити» блок управління акумулятором з бортовим комп'ютером автомобіля;
  • якщо батарея була пошкоджена (наприклад, виступом або напливом на дорожньому покритті), вона не вимагає повної заміни. За рахунок того, що це не монолітна конструкція, а об'єднані між собою блоки (їх число варіюється від 16 до 48 штук), можна змінювати тільки пошкоджені ділянки, але за умови того, що всередину конструкції не потрапила волога, яка буде руйнувати батарею.
Питання #3

Скільки коштує новий АКБ для електромобіля?

Відповідь
Ціни на акумулятори з кожним роком стають все нижче. Згідно з прогнозами компанії Energy Trend вартість АКБ в 2020 році складе менше $150 /кВт*год. Для порівняння: в 2016 році ціна літій-іонний акумуляторів становила $300-300/кВт*год., А в 2018 — вже $180-200/кВт*год. Вартість однієї кіловат-години планують знижувати за рахунок нових конструкцій упаковок, зміни ланцюжків поставок і скорочення витрат на виробництво.

В Україні можна купити новим блок для Nissan Leaf за ціною близько $100 і, відповідно, за $4-5 тисяч всю батарею. Tesla коштує набагато дорожче і блоків потрібно зібрати більше: 1 блок обходиться в $1000, а ціла батарея з 16 блоків — $16000. Власники електромобілів економлять, купуючи б/у блокі. Вони коштують дешевше, але потрібно враховувати, що їх ємність буде на 5-15% менше, ніж заявлена спочатку.
Питання #4

Куди здавати відпрацьований акумулятор?

Відповідь
В Україні немає заводів з переробки акумуляторів електромобілів. При цьому просто вивезти АКБ на сміттєвий полігон теж не можна, тому що він містить небезпечні токсичні речовини, які несуть в собі велику загрозу для екології. Українські власники електромобілів можуть скористатися безпрограшним варіантом: повторно використовувати батарею в якості джерела стаціонарного зберігання енергії.

Наприклад, якщо у вас на даху встановлені сонячні панелі, можна підключити до них відпрацьовані АКБ, заряджати їх і використовувати в якості резерву в системі автономного електроживлення будинку. У деяких країнах до цієї справи підійшли масштабно: у Японії такі батареї живлять вуличні ліхтарі, в Парижі вони підтримують роботу ліфтів, а в Амстердамі завдяки їм освітлюють цілий стадіон.

У Німеччині та Фінляндії є компанії, які займаються масовою і безпечною переробкою акумуляторів, але у них немає прямого співробітництва з Україною. Тому не можна просто зателефонувати і здати свій акумулятор. Залишається чекати, поки в Україні з'являться представництва цих підприємств, або утилізаційні фонди, і вже зараз намагатися максимально ефективно використовувати батареї для своїх потреб. Надалі, коли кількість електромобілів і АКБ для них буде зростати, повторне використання стане нормою.
Німецька компанія з переробки відходів Duesenfeld винайшла технологію безпечної утилізації відпрацьованих АКБ. Від інших методів вона відрізняється тим, що компоненти акумуляторів не спалюють, а подрібнюють за допомогою газоподібного азоту — це усуває всі реакції в батареї. Після переробки від акумулятора залишаються тільки чорні, кольорові метали і залишки катода з марганцем, кобальтом, нікелем. Все це можна використовувати повторно.
Питання #5

Скільки потрібно заряджати АКБ?

Відповідь
В Україні практично в усіх містах є зарядні станції. Їх потужність становить 2-23 кВт. Є й швидкі: до 50 кВт, які заряджають акумулятор за 30-40 хвилин (заряду вистачає на 80-100 км пробігу). Швидкі станції підходять електромобілям, які адаптовані під трифазні мережі і здатні приймати від 22 кВт і вище. Зарядки змінного струму зараз активно поширюються по Україні, тому що вони дешевше швидкісних станцій постійного струму і їх простіше вводити в експлуатацію.

Вигідно заряджати автомобіль будинку від розетки вночі. З 23:00 до 7:00 вся споживана електроенергія оцінюється тільки в 0,5 тарифу. Цих 8 годин вистачає, щоб зарядити електромобіль від домашньої розетки (Tesla заряджається довше: повний заряд за умови батареї в 75 кВт/год і потужності зарядки 3 кВт складає більше доби).

Для зарядки в домашніх умовах потрібна трифазна розетка з силою струму 16 А і потужністю 11 кВт. У звичайної розетки на 220 В потужність не більше 3 кВт, через що зарядка може зайняти близько 33 годин. Щоб заряджати електромобіль від побутової мережі, обов'язково потрібно встановити заземлення та захистити проводку від перепадів напруги.
Питання #6

Зарядка дешевше, ніж заправка бензином?

Відповідь
Чим дорожче електроенергія — тим дорожче зарядка електромобіля. Якщо ви заряджаєте його від домашньої розетки, то платите за комунальними тарифами, а якщо користуєтеся мережею зарядних станцій — платите по індивідуальним для кожної компанії цінам.

Вартість підзарядки від мережевих ЗУ залежить від потужності станції і швидкості зарядки. Орієнтовна ціна за 1 кВт — 5 грн, якщо зарядка швидка — 7-9 грн. Наприклад, для зарядки Nissan Leaf з акумулятором на 24 кВт/год на пробіг більше 100 км можна витратити близько 150 грн, а якщо заряджати вдома за нічним тарифом — всього 15-20 грн. Є безкоштовні зарядні станції, але вони заряджають електромобіль довше і їх ще треба знайти у місті.

Для порівняння: на «зарядку» звичайного автомобіля з ДВЗ поітрібно витратити приблизно 240-300 грн на 100 км пробігу.

Підсумки

Поки що немає таких старих електромобілів, щоб користувачі могли точно дізнатися, на який термін вистачає акумулятора і коли його потрібно міняти. Тому протягом кількох років можна не думати про утилізацію АКБ і його заміну (у 2020 році це торкнеться тільки власників моделей Nissan Leaf 2010 року). До того моменту, як знадобиться масова заміна і переробка батарей, з'являться більш досконалі механізми утилізації/повторного застосування і знизяться ціни. Але навіть без цього електромобіль з кожним роком стає все більш зручним і економічним видом транспорту, ніж автомобіль в ДВЗ.
Анна Наумкіна
З 2019 года автор блога EcoFactor
На питання «Пакет потрібен?» завжди відповідаю: «У мене свій» — та дістаю екоторбу з тканини. Відокремлюю сміття, не користуюся одноразовими пакетами і поміняю велосипед тільки на електромобіль. Надихаюся всім, що стосується екотехнологій і пишу про це. Головне правило, як автора: 7 разів перевір — 1 раз опублікуй.

Читайте також:

Зацікавлені в придбанні електромобіля?
Заповніть, будь ласка, форму. Ми зв'яжемося з вами і з задоволенням відповімо на всі ваші запитання.
Зацікавлені в придбанні електромобіля?
Заповніть будь ласка форму і ми зв'яжемося з вами і з задоволенням відповімо на всі питання.
Ваше імя
Ваш телефон
Коментар