O zaletach aut elektrycznych można opowiadać długo. Z kolei listę ich wad można zamknąć właściwie na jednej pozycji: bateriach. To one stanowią największą barierę popularyzacji elektryków – są bowiem drogie, a ich pojemność wciąż jeszcze nie zapewnia takich samych możliwości zasięgu jak w przypadku aut benzynowych. Od elektryfikacji aut nie ma jednak odwrotu – to przyszłość motoryzacji. Inżynierowie już pracują nad nowymi zasobnikami energii. A to oznacza rewolucyjne pomysły.
Żeby samochody elektryczne miały szansę zająć miejsce pojazdów o napędzie konwencjonalnym, muszą spełnić dwa warunki. Pierwszym jest zwiększenie pojemności pokładowych zasobników energii. Drugim – przyspieszenie procesu ładowania. Czemu w obecnej rzeczywistości założeń tych nie da się zrealizować? Powiększanie pojemności stosowanych w większości elektryków ogniw litowo-jonowych nie ma sensu. Oznacza bowiem bardzo dużą masę pojazdu i drastycznie rosnące koszty produkcji. Technologia ta ma też ograniczenia dotyczące szybkości ładowania.
Niedoskonałości obecnie spotykanych baterii litowo-jonowych na szczęście nie oznaczają rezygnacji z elektryfikacji pojazdów. Już teraz działa szereg zespołów inżynierskich, które wyznaczyły sobie prosty cel – prace nad bateriami – a efekty ich działań widać już dziś. Regularnie pojawiają się doniesienia o kolejnych wynalazkach na polu przechowywania energii w pojazdach. Dość ciekawie brzmi chociażby technologia polegająca na wyposażaniu ogniw litowo-jonowych w krzemowe anody.
Krzem zwiększa pojemność energetyczną o 40%
Na czym polega nowatorskie rozwiązanie w przypadku tych baterii? O ile w typowym zasobniku anody wykonuje się z grafitu, tutaj budulcem dla nich staje się krzem. Jego zdolność do przechowywania jonów jest 25-krotnie większa. Zdaniem przedstawicieli Sila Nanotechnologies – amerykańskiego start-upu, który pracuje nad tą technologią – w ten sposób w przyszłości będzie można budować mniejsze baterie, które jednocześnie zaoferują nawet o 40% większą pojemność. Obecnie firma z Doliny Krzemowej prowadzi badania. Nie ukrywa jednak faktycznego celu swojej działalności – chce stworzyć produkt z myślą o rynku motoryzacyjnym.
Jednym z najdynamiczniej rozwijanych się kierunków są półprzewodniki. To nic innego jak substancje, których zdolność do przewodzenia prądu można regulować za pomocą domieszki składników dodatkowych lub np. operowania światłem czy temperaturą. Właściwości te postanowiła wykorzystać m.in. amerykańska firma Fluidic Energy. Jej pracownicy pracują właśnie nad zasobnikiem, który zaoferuje 11-krotnie większą pojemność energetyczną od ogniw litowo-jonowych. To kluczowe. Pojemniejsza bateria pozwoli na zwiększenie zasięgu przy zachowaniu identycznego rozmiaru lub też na zachowanie zasięgu, ale zdecydowane zmniejszenie wielkości ogniw.
Minuta ładowania i dodatkowe… 804 kilometry zasięgu!
Zwiększenie pojemności energetycznej to pierwsza z zalet półprzewodników. Na kolejnej – a mianowicie szybkości uzupełniania zapasów energii – skupiła się firma Fisker, która w 2017 roku opatentowała technologię nowoczesnego ogniwa, ładowanego nie szybko, a superszybko! Inaczej nie da się bowiem opisać sytuacji, w której już po minucie od podłączenia samochodu do stacji jego zasięg wzrośnie o… 804 kilometry!
Choć obecnie półprzewodniki są rozwiązaniem teoretycznym, sytuacja może się szybko zmienić. Ich potencjał dostrzegły bowiem nie tylko małe start-upy, ale również producenci motoryzacyjni. Firmy takie jak Toyota, Nissan, Honda czy Panasonic powołały do życia Lithium Ion Battery Technology and Evaluation Center. Zadanie postawione przed organizacją jest proste – ma zaprowadzić półprzewodniki do hal produkcyjnych. I cel ten wydaje się całkiem realny. Szczególnie, że coraz głośniej słychać w kuluarach świata motoryzacyjnego plotki mówiące o tym, że technologia zostanie wykorzystana w seryjnie produkowanej Toyocie już w 2022 roku.
Dążenie do udoskonalenia napędu elektrycznego widoczne jest także w Polsce. Jednym z ciekawszych przykładów są działania zespołu prowadzonego przez prof. Andrzeja Czerwińskiego. W ramach badań, naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego opracowali akumulator „KLAB” kompozytowo-ołowiowo-kwasowy z dodatkiem węgla szklistego. Nowy składnik zasobnika odgrywa ważną rolę. Za jego sprawą pojemność energetyczną każdego ogniwa można zwiększyć aż o 50%. Akumulator KLAB oprócz stosunkowo dużej gęstości energii, odporności na pracę w ujemnych temperaturach i niskiego samorozładowania, cechuje bezpieczeństwo eksploatacji, zwłaszcza jeśli porównamy go do ogniw litowo-jonowych. W przypadku akumulatora KLAB praktycznie nie występuje ryzyko pożaru. Co ważne, zarówno zasada działania, jak i technologia produkcji nie odbiega w znaczący sposób od tradycyjnych akumulatorów kwasowo ołowiowych, co przekłada się na niską jednostkową cenę produkcji. Projekt ten został nagrodzony przez Prezesa Rady Ministrów prestiżową nagrodą „Polski Produkt Przyszłości”. Polscy twórcy odpowiadają jednak za jeszcze jeden wynalazek – nową baterię litowo-jonową. Dzięki zastosowaniu membrany polimerowej udało im się powiększyć właściwą pojemność zasobnika. A naukowcy i inżynierowie na całym świecie podkreślają, że w kolejnych latach możemy spodziewać się jeszcze ciekawszych rozwiązań.
Interesująco prezentują się również badania prowadzone przez zespół Instytutu Metali Niezależnych z Poznania i Centralnego Laboratorium Akumulatorów i Ogniw. Naukowcy testują nowe materiały, które można wykorzystać podczas budowy zasobników litowo-siarkowych. Konkretnie chodzi o zastosowanie węgla z biomasy i odpadów w roli wydajnego materiału elektrodowego.
To jednak nie jedyne pomysły na to, w jaki sposób zapewnić odpowiednią ilość energii elektrycznej w przypadku samochodów elektrycznych. Już pojawiają się pomysły na zastosowanie w elektrykach paneli solarnych. Więcej informacji na temat tego rozwiązania można znaleźć tutaj: http://emobilitypoland.pl/samochod-elektryczny/lightyear-one-rodzinne-auto-z-napedem-solarnym/
Materiał reklamowy
