6 самых частых вопросов про АКБ электромобиля

Знакомим с аккумуляторами и отвечаем на распространенные вопросы
Что представляет собой аккумулятор электромобиля, как долго заряжается, насколько быстро теряет емкость, сколько стоит, как его заменить и что делать со старым. Отвечаем на самые частые вопросы владельцев электромобилей и всех, кто планирует примкнуть к EV клубу.

Краткий ликбез

Что это

Аккумулятор электромобиля — это большой батарейный отсек с размерами примерно 200х150х15 см и весом около 540 кг. Располагается в днище автомобиля и присоединяется к кузову кронштейнами. Если его вскрыть, вы увидите ряд блоков, каждый из которых состоит из нескольких тысяч компактных литий-ионный ячеек. У Tesla эти ячейки цилиндрические и похожи на обычные пальчиковые батарейки, у Nissan Leaf или Chevrolet Bolt имеют пакетную форму, а у Audi — призматическую. Аккумулятор вырабатывает столько энергии, сколько производит более 1500 батарей от портативных компьютеров. Чтобы контролировать температуру нагрева батареи во время эксплуатации, она оснащается системой охлаждения.

Виды

Аккумуляторы бывают литий-ионными, алюминий-ионными, литий-серными, литий-фосфат железными, металл-воздушными. В основном, в электромобилях используются литий-ионный аккумуляторы. Они имеют большую плотность энергии, высокое напряжение, низкий саморазряд, отсутствие эффекта памяти и продолжительный срок использования (8-10 лет). Однако дорого стоят, могут перегреваться и взрываться.

Несмотря на высокую стоимость и сомнительную безопасность литий-ионных аккумуляторов, с ними почти ничто не может конкурировать по мощности и количеству циклов заряда-разряда. Разработчики постоянно ведут поиск оптимальной по характеристикам формулы для производства аккумулятора: безопасного, с низкой себестоимостью производства, долгой службой эксплуатации, простотой в утилизации, быстрым временем зарядки и максимально эффективного (с удельной энергией 400 и более Wh/кг).

Кто производит

Все аккумуляторы для электромобилей производят в Азии: Китае, Южной Корее, Японии. Это компании BYD, Panasonic, LG Chem, Samsung SDI, Farais, AESC Automotive Energy Supply Corp., CATL. Лидером среди всех производителей является китайская фирма CATL — благодаря активному субсидированию от государства. Батареи для автомобилей Tesla производит компания Panasonic, а BYD начиняет аккумуляторами электробусы. Многие производители располагают производственные мощности в Европе и Америке.

Перспективы

Самыми перспективными считаются аккумуляторы на основе графена . С помощью графена улучшают свойства батареи, например, добавляют его к электродам и увеличивают их проводимость .Такие аккумуляторы получаются намного легче литий-ионных и не могут взорваться. Удельная емкость в 5 раз превышает емкость литий-ионного аккумулятора (1000 Вт/ч против 200 Вт/ч на 1 кг веса). Tesla Model S, оснащенная графеновой батареей, может проехать на одном заряде не 334 км, а 1013 км, и заряжается менее чем за 10 минут.

При всех своих чудесных характеристиках, графеновые аккумуляторы и другие современные разработки (например, батареи на основе материалов, полученных из морской воды) , давно должны были заполнить рынок. Но производители продолжают улучшать литий-ионные батареи, созданные еще в 70-х годах XX века, а инвесторы не горят желанием вкладывать деньги в разработку новых технологий. Ведь для этого нужны миллионы долларов, которые не окупятся по той причине, что новые батареи будут тестировать годами, затем им предстоит пройти длительный период адаптации на рынке и повысить интерес покупателя. Остается надеяться, что графен сможет разорвать этот порочный круг, так как в разработку аккумуляторов на его основе уже вложен огромный капитал.

А пока графеновые батареи остаются проектом будущего, предлагаем посмотреть наглядно, что из себя представляет уже привычный литий-ионный аккумулятор на примере домашней сборки. Умельцы из украинского YouTube-канала KREOSAN собирают литий-ионные АКБ для сварочных аппаратов, электровелосипедов и прочего. В электрокмобилях применяется тот же прицнип, только сборка не кустарная, а производственная.
Вопрос # 1

Как скоро мне придется заменять АКБ своего электромобиля?

Ответ
Средний срок службы аккумуляторов электромобилей — 5-8 лет (если заряжать каждый день). Это не означает, что спустя эти годы батарея утратит 100% емкости и ее нужно будет срочно менять. На деле она сохранит около 70% и ее можно будет продолжать эксплуатировать дальше, только придется смириться с тем, что дистанция пробега с одного заряда уменьшится. Например, спустя 5 лет эксплуатации Nissan Leaf может на одном заряде проезжать 100-130 км от заявленных 160 км. Учитывайте, что на показатели пробега и здоровья батареи влияет не только время, но и режим эксплуатации с количеством циклов заряда-разряда, нагрева-перегрева, наличие охлаждения или его отсутствие (как у того же Nissan Leaf), в зависимости от конструктивных особенностей автомобиля.

Скорость снижения емкости также зависит от конкретной модели электромобиля. Наблюдение за поведением АКБ Tesla Model S и Nissan Leaf показывает, что емкость активно снижается в течение 5 лет эксплуатации: первые 1-2 года запас хода уменьшается на 5-10% и в течение следующих 3-х лет — еще на 20-30%. После этого процесс приостанавливается и становится стабильным: снижение происходит ежегодно всего на 0,5%.

Если слишком часто пользоваться технологией быстрой зарядки (3-5 раз в неделю и чаще), батарея деградирует в 1,5-2 раза быстрее, поэтому лучше заряжать полноценно и на стоянке или ночью, а не во время движения. Стоит пользоваться тем же принципом, что и при зарядке гаджетов: держать заряд в диапазоне 20-80%, не допуская полной разрядки. Самое худшее,что можно сделать — это регулярно разряжать батарею до 0%, а потом оставлять ее разряженной на долгое время. Так вы потратите буферный запас АКБ и попросту ее испортите.

Чтобы продлить срок эксплуатации батареи, следите за тем, чтобы она как можно реже перегревалась (самая комфортная температура — 21° C). Старайтесь не оставлять электромобиль на открытом солнце и ищите для него тень.
Вопрос # 2

Можно ли отремонтировать или заменить аккумулятор электромобиля?

Ответ
Можно и нужно, если аккумулятор утратил большую часть емкости. Но сделать это не так просто, как, например, заменить батарею смартфона или ноутбука. Нельзя просто вынуть ее и заменить на новую:

  • нужно убедиться, что разъемы и крепления нового аккумулятора подходят к конкретной модели электромобиля — АКБ подбирают индивидуально;
  • после установки нужно перепрограммировать электронные системы — «познакомить» блок управления аккумулятором с бортовым компьютером автомобиля;
  • если батарея была повреждена (например, выступом или наплывом на дорожном покрытии), она не требует полной замены. За счет того, что это не монолитная конструкция, а объединенные между собой блоки (их число варьируется от 16 до 48 штук), можно менять только поврежденные участки, но при условии, что внутрь конструкции не попала влага, которая будет разрушать батарею.
Вопрос # 3

Сколько стоит новый АКБ для электромобиля?

Ответ
Цены на аккумуляторы с каждым годом становятся все ниже. Согласно прогнозам компании Energy Trend стоимость АКБ в 2020 году составит менее $150/кВт*ч. Для сравнения: в 2016 году цена литий-ионный аккумуляторов составляла $300-400/кВт*ч., а в 2018 — уже $180-200/кВт*ч. Стоимость одного киловатт-часа планируют снижать за счет новых конструкций упаковок, изменения цепочек поставок и сокращения затрат на производство.

В Украине можно купить новый батарейный блок для Nissan Leaf по цене около $100 и, соответственно, $4-5 тысяч за всю батарею. Tesla стоит намного дороже и блоков нужно собрать больше: 1 блок обходится в $1000, а целая батарея из 16 блоков — в $16000. Владельцы электромобилей экономят, покупая б/у блоки. Они стоят дешевле, но нужно учитывать, что их емкость будет на 5-15% меньше заявленной изначально.
Вопрос # 4

Куда сдавать отработанный аккумулятор?

Ответ
В Украине нет заводов по переработке аккумуляторов электромобилей. При этом просто отвезти АКБ на мусорный полигон тоже нельзя, так как он содержит опасные токсические вещества, которые несут в себе большую угрозу для экологии. Можно воспользоваться беспроигрышным вариантом: повторно использовать батарею в качестве источника стационарного хранения энергии.

Например, если у вас на крыше установлены солнечные панели, можно подключить к ним отработанные АКБ, подзаряжать их и использовать в качестве резерва в системе автономного электропитания дома. В некоторых странах к этому делу подошли масштабно: в Японии такие батареи питают уличные фонари, в Париже они поддерживают работу лифтов, а в Амстердаме запитали целый стадион.

В Германии и Финляндии появились компании, которые занимаются массовой и безопасной переработкой аккумуляторов, но пока у них нет прямого сотрудничества с Украиной. Поэтому нельзя просто позвонить и сдать свой аккумулятор. Остается ждать, пока в Украине появятся представительства этих предприятий или утилизационные фонды и уже сейчас стараться максимально эффективно использовать батареи для своих нужд. В дальнейшем, когда количество электромобилей и АКБ для них будет расти, повторное использование станет нормой.
Немецкая компания по переработке отходов Duesenfeld изобрела технологию безопасной утилизации отработанных АКБ. От других методов она отличается тем, что компоненты аккумуляторов не сжигают, а измельчают с помощью газообразного азота — это купирует все реакции в батарее. После переработки от аккумулятора остаются только черные, цветные металлы и остатки катода с марганцем, кобальтом и никелем. Все это можно использовать повторно.
Вопрос # 5

Сколько и как нужно заряжать АКБ?

Ответ
В Украине практически во всех городах есть зарядные станции. Их мощность варьируется от 2 до 23 кВт. Есть и быстрые: до 50 кВт, которые заряжают аккумулятор за 30-40 минут (заряда хватает на 80-100 км пробега). Быстрые станции подходят электромобилям, адаптированным под трехфазные сети и способным принимать от 22 кВт и выше. Зарядки переменного тока сейчас активно распространяются по Украине, так как они дешевле скоростных станций постоянного тока и их проще вводить в эксплуатацию.

Выгодно заряжать автомобиль дома от розетки ночью. С 23:00 до 7:00 вся потребляемая электроэнергия оценивается только в 0,5 тарифа. Этих 8 часов хватает, чтобы зарядить электромобиль от домашней розетки (Tesla заряжается дольше: батарею на 75 кВт/ч от розетки мощностью в 3 кВт придется заряжать больше суток).

Для зарядки в домашних условиях нужна трехфазная розетка с силой тока 16 А и мощностью 11 кВт. У обычной розетки на 220 В мощность не больше 3 кВт, из-за чего зарядка может занять около 25-33 часов. Чтобы заряжать электромобиль от бытовой сети, нужно установить заземление и защитить проводку от перепадов напряжения.
Вопрос # 6

Зарядка дешевле, чем заправка бензином?

Ответ
Чем дороже электричество — тем дороже зарядка. Если заряжаете от домашней розетки, то платите по коммунальным тарифам, а если пользуетесь сетью зарядных станций — платите по индивидуальным для каждой компании расценкам.

Стоимость подзарядки от сетевых ЗУ зависит от мощности станции и скорости зарядки. Ориентировочная цена за 1 кВт — 5 грн, если зарядка быстрая — 7-9 грн. Например, для зарядки Nissan Leaf с аккумулятором на 24 кВт/ч на пробег более 100 км нужно потратить около 150 грн, а если заряжать дома по ночному тарифу — всего 15-20 грн. Есть бесплатные зарядные станции, но они заряжают электромобиль дольше и располагается далеко не везде.

Для сравнения: на «зарядку» обычного автомобиля с ДВС нужно потратить примерно 240-300 грн на 100 км пробега.

Подытожим

Пока еще нет таких старых электромобилей, чтобы пользователи могли точно узнать, на какой срок хватает аккумулятора и когда его наверняка нужно менять. Поэтому в течение нескольких лет можно не думать об утилизации АКБ и его замене (в 2020 году это коснется только владельцев моделей Nissan Leaf 2010 года). К тому моменту, как понадобится массовая замена и переработка батарей, появятся более совершенные механизмы утилизации/повторного применения и снизятся цены. Но даже без этого электромобиль с каждым годом становится все более удобным и экономичным видом транспорта, чем автомобиль в ДВС.
Анна Наумкина
С 2019 года автор блога EcoFactor
На вопрос «Пакет нужен?» всегда отвечаю: «У меня свой» — и достаю тканевую экосумку. Разделяю мусор, не пользуюсь одноразовыми пакетами и поменяю велосипед только на электромобиль. Вдохновляюсь всем, что касается экотехнологий и пишу об этом. Главное мое правило, как автора: 7 раз проверь — 1 раз опубликуй.

Читайте также:

Заинтересованы в покупке электромобиля?
Заполните, пожалуйста, форму. Мы свяжемся с вами и с удовольствием ответим на все ваши вопросы.
Заинтересованы в покупке электромобиля?
Заполните пожалуйста форму и мы свяжемся с вами и с удовольствием ответим на все вопросы.
Ваше имя
Ваш телефон
Комментарий