Nekateri, namenoma ali ne, ustvarjajo konstrukt, da nima smisla kupovati električnih avtomobilov, saj bodo kmalu na voljo oh in sploh boljše trdne baterije, zaradi katerih bodo obstoječe preko noči zastareli. Vas zanima, zakaj se to še ne bo kmalu zgodilo?
Trije dejavniki odvračajo večino od nakupa baterijskega avtomobila. Cena, doseg in hitrost polnjenja (točenja »goriva«). Cena je subjektivna, a dokler proizvajalci ne bodo močno stopili na zavoro in jo oklestili za recimo polovico, toliko časa bomo poslušali dvomljivce. Imajo prav. Tega ne morem zanikati. Razmeroma zadovoljiv nov avtomobil, ki udobno človeka pripelje iz točke A v točko B, kar je za večino edino pomembno, stane s popusti in malo čarovnije, pod dvajsetimi tisočaki. Najcenejši električni ob ta veliki subvenciji pa še deset tisoč več. Otipljiva vsota, ki je ni mogoče spregledati in ki obenem zamegli dejstvo, da je najcenejši električni vsaj za dva razreda boljši od najcenejšega »bencinarja«. Le redki to razumejo. Večino prepriča žvenket denarja.
Kako deluje baterija?
Elementarno, doktor Watson oziroma na ravni osnovnošolske fizike. Elektroni se prek elektrolita gibljejo od negativne k pozitivni elektrodi oziroma med polnjenjem v nasprotni smeri. Kemična reakcija »krade« elektrone z negativne elektrode. Kolikšna je napetost baterije, je odvisno od električne razlike med uporabljenima elementoma (kovinama), kakšen pa je tok, je odvisno od površine elektrod. Ali drugače, napetost je moč (sila), s katero se elektroni gibljejo, tok pa je njihovo število. Tok lahko spreminjamo z večanjem baterije, medtem ko je napetost celice stalna – kriva je mati narava, ki je atome naredila takšne, kot jih poznamo.
Danes prevladujejo litij-ionske baterije, pri katerih je napetost enega člena nominalno 3,6 volta. Kaj pa kapaciteta baterije in hitrost polnjenja? To je odvisno od površine elektrod in od snovi, iz katerih sta elektrodi, in od elektrolita med njima, ki je tipično litijeva sol v organskem topilu. V tem pogledu si veliko obetam od baterij, v katerih elektrolit ni tekoč.
Do pravih je še dolga pot
Trdne baterije oziroma natančneje baterije, v katerih bo elektrolit – medij, skozi katerega hitijo litijevi ioni od ene elektrode proti drugi – trden kakor kamen kost. Baterija bo varnejša, kajti ob morebitnem trku elektrolit ne bo mogel izteči iz počene baterije, kar običajno povzroči kratek stik in v najslabšem primeru samovžig, bo večje kapacitete in z vsaj polovico krajšim časom polnjenja. Vse to je načeloma res. Ampak. Glede na to, kar vemo, trdnih baterij ne bo še vsaj do konca tega desetletja. Zakaj torej nekateri govorijo, da bodo prvi avtomobili z njimi na ceste zapeljali že naslednje leto? Ker zavajajo? Da in ne, a tudi v primeru, »da«, to nikakor ne pomeni, da zaradi skorajšnje zastarelosti nima smisla kupovati obstoječih električnih avtomobilov. Bom pojasnil. Vrag je v podrobnosti, natančneje v besedici »semi« (po slovensko pol), ki je pred besedno zvezo »solid-state battery« (po slovensko baterija s trdnim elektrolitom) in jo večina navdušencev ali kritikov električne mobilnosti preprosto spregleda.
Še veliko težav morajo rešiti, predno bo v bateriji trden elektrolit, največkrat omenjajo keramiko, zato nekateri proizvajalci iščejo bližnjice. Uporabil bom prispodobo. Verjetno ste že slišali za blago hibridni in hibridni pogon. Oboje diši po delni elektrifikaciji, a sta razliki med pogonoma veliki, kot so velike razlike med vrabcem in medvedom. Blago hibridni pogonski sistem vključuje majhno baterijo in »palčka« namesto pravega elektromotorja (lahko zgolj alternator), zato, da je poraba za komaj še merljiv delček odstotka nižja. Medtem ko ima hibrid večjo baterijo, močnejši električni motor, avtomobil omejen čas lahko vozi le na »elektriko«, kar se kaže v konkretno nižji porabi in večjih močeh pogona. Podobno je s trdnimi in pol trdnimi baterijami. Namesto trdega elektrolita imajo zadnje elektrolit iz polimerov, ki seveda ni čisto trden, saj je v najboljšem primeru kot nekakšen gel. Na ta način jim je uspelo povečati gostoto shranjene energije, a niti približno tako revolucionarno, kot obljubljajo prave trdne baterije.
Vmesna rešitev?
Razlog, zakaj ravno zdaj pišem o tem, je površno prevedena novica, da naj bi imel luksuzni kitajski avtomobil Nio ET7 »trdno« baterijo. Resnica je nekoliko drugačna. Zanj, po mojih ocenah ni ravno poceni (samo baterija naj bi stala krepko preko 40 tisoč dolarjev), so namreč izdelali baterijski sklop s kapaciteto 150 kilovatnih ur s poltrdnim elektrolitom in uradnim dosegom do tisoč kilometrov. Menda, kdo ve, kaj je res, kajti Kitajski izdelovalci niso odlika transparentnosti, je testni avtomobil v hladnih zimskih razmerah (temperatura na poti med -2 in 12 stopinjami Celzija) prevozil preko tisoč kilometrov (povprečna poraba slabih 15 kilovatnih ur na sto kilometrov ob povprečni hitrosti pod 90 kilometrov na uro). Ob tem, da naj bi bil paket samo 20 kilogramov težji od paketa bolj običajnih baterij s tekočim elektrolitom in kapaciteto 100 kilovatnih ur, saj so dosegli gostoto 360 vatnih ur na kilogram teže baterije. Test so zaključili, ko je napolnjenost padla na 3 odstotke. Očiten napredek. A spet ne tolikšen, da bi drastično spremenil razmere na trgu, sploh ko v enačbo vključite ceno tako velikega baterijskega sklopa. Kaj to pomeni v praksi in brez reklamnega poveličevanja tehnologije? Baterije s poltrdnim elektrolitom so evolucija obstoječih litij-ionskih. Glede na znane podatke je opazno povečanje energijske gostote za do 50 odstotkov (za primerjavo, baterije v Teslah Y imajo gostoto 244 vatnih ur na kilogram), kar pomeni, da lahko »stlačijo« več energije v dano »prostornino« (in maso).
Če se bodo baterije s pol trdnim elektrolitom izkazale v praksi – ne vemo, kakšne so njihove slabosti, kot sta morda počasnejše polnjenje ali hitrejša degradacija materiala -, bo to pomemben skok energijske zaloge. A ne takšnega, kot na papirju obljubljajo baterije s pravim trdnim elektrolitom, ki naj bi ob hitrejšem polnjenju zalogo energije najmanj podvojile.
Naslovna fotografija DepositPhotos
Brez komentarjev