Серцебиття будь-якого гібрида – це не бензобак. Це акумуляторна батарея. Ви знаєте як це працює. Двигун внутрішнього згоряння? Готово. Електричний двигун? Готово. ДВЗ спалює бензин. Електричний двигун черпає енергію із високовольтного хімічного джерела. Без цих специфічних реакцій усередині корпусу батареї вся концепція гібрида руйнується. Не магія. Це електрохімія.
Але акумулятори мають погану репутацію. У скептиків є багато скарг. Вони кажуть, що батареї надто важкі, що знижує економіку палива. Стверджують, що віддача потужності в’яла. Вказують на токсичні матеріали, такі як свинець, та критикують лицемірство «зеленого» маркетингу. Легко ненавидіти те, чого не розумієш.
Але виробники не слухають хейтерів. Вони зайняті виправленням ситуації. Технологія розвивається. Швидко. Ось п’ять конкретних способів поліпшення гібридних акумуляторів.
5: Знижується ціна входу
Страх – чудовий засіб для відлякування покупців. Протягом багатьох років шок від цін на заміну розрядженого акумулятора гібриду відлякував покупців. Заміна батареї раніше коштувала близько 3000 доларів. Це є значною сумою. Це значна частина загальної вартості автомобіля. Люди боялися відмовлятися від своєї покупки просто тому, що сік закінчився.
Цей страх іде. Ціни впали з початку 2000-х років. У 2001 році заміна набору акумуляторів гібрида коштувала приблизно 10 000 доларів. А зараз? Honda знизила вартість заміни з 3400 до 1968 доларів. Toyota планує скоротити свої витрати з поточних 3000 доларів. Надійність також зросла. Рівень відмов батареї першого покоління Prius складав близько 1%. Для другого покоління він упав до 0,003 відсотка. Це не просто вдосконалення. Це статистична аномалія.
4: Літій-іонні акумулятори
Ми відходимо від старих хімічних складів. Промисловість переходить на літій-іонні технології. Це не просто незначне вдосконалення. Це фундаментальна зміна у тому, як енергія зберігається та передається.
Старі нікель-металгідридні батареї були важкими. Вони страждали від ефекту пам’яті. Вони протікали. Літій-іонні елементи щільніші. Вони зберігають більше енергії у меншому просторі. Співвідношення потужності до ваги значно вища. Це означає менше навантаження на шасі. Найкраще прискорення. І більшу дальність ходу між зарядками.
Ентузіасти чекали на це. Однією лише економії ваги достатньо для обґрунтування переходу. Але є й інше. Літій-іонні батареї заряджаються швидше. Вони розряджаються ефективніше. Вони менше деградують за високих температур. Це той тип технологій, який робить роботу гібрида по-справжньому цікавою.
Залишається питання: чи побачимо ми колись автомобільні акумулятори в стилі смартфонів? Чи це надто далеко? Про це поговоримо далі.
Азартна гра з літій-іонними батареями
NiMH-акумулятори – це поточні робочі конячки. Вони довговічні. Вони дешеві. Низькоємний блок може коштувати вам 600 доларів. Але високі вимоги до потужності підвищують вартість. Ціни на нікель нестабільні. Зниження витрат зупинилося. Виробники шукають шляхи виходу.
На сцену виходять літій-іонні акумулятори.
Ви знаєте цю хімію. Ваш ноутбук працює на ньому. Ваш телефон працює на ній. Вона компактна. Вона легка. Для гібридних застосувань виграє густина енергії. Ви отримаєте більше потужності на фунт. Ефективність перевершує NiMH.
Для Li-ion акумуляторів ще ранній час. Дані про надійність убогі. Ціни все ще високі. Якщо інвестиції окупляться, ми побачимо компактніші блоки раніше, ніж пізніше. Якщо провалиться?
Шукайте в іншому місці.
UltraBattery: Відродження свинцево-кислотних акумуляторів
Літій-іонні акумулятори можуть бути дуже дорогими для масового ринку. NiMH не стає дешевшим. То де ж скоротити витрати, не жертвуючи прискоренням?
Свинцево-кислотні.
Так. Цей акумулятор, який запускає седан вашої бабусі. Винайдений у 1859 році Гастоном Планте. Він важкий. Екологи його ненавидять. Але він дешевий. І дослідники в Австралії та Японії довели, що його можна покращити.
Вони створили UltraBattery.
UltraBattery використовує суперконденсатор для забезпечення гібридів великими імпульсами енергії для прискорення без деградації комірки.
Він поєднує свинцево-кислотну хімію із технологією суперконденсаторів. Конденсатор обробляє високострумові сплески. Свинцево-кислотний осередок забезпечує зберігання. Без деградації. Без дорогих рідкісних металів.
Автомобільна індустрія вагається. Але цінник привабливий. Менш ніж 1000 доларів. Деякі японські виробники планували впровадження до 2010 року.
Чому довговічність батареї важливіша за пікову потужність
Ви вибрали гібрид, тому що хочете знизити викиди та покращити паливну економічність. Ви не купували його, щоб стати спеціалістом з обслуговування батарей. Тим не менш, акумуляторний блок – найдорожчий компонент в автомобілі. Заміна його в середині терміну володіння – це фінансовий удар.
Більшість гібридів використовують NiMH. Ці блоки є надійними. Вони краще справляються з глибокими циклами заряду-розряду, ніж ранні прототипи літій-іонних акумуляторів. NiMH-блок може прослужити 8-10 років. Це покриває гарантійний термін. Це покриває очікуваний термін служби автомобіля.
Літій-іонні акумулятори заявляють про вищу щільність енергії. Але що про термін служби циклів? Ранні автомобільні Li-ion осередки зазнавали труднощів із терморегулюванням. Тепло вбиває літієві батареї. Швидка зарядка їх деградує. Якщо Li-ion блок служить лише 5 років, загальна вартість володіння різко зростає. Економія на паливі зникає на тлі вартості заміни.
Свинцево-кислотні варіанти, такі як UltraBattery, прагнуть заповнити цю прогалину. Вони пропонують довговічність традиційних автомобільних акумуляторів із необхідною для електричної допомоги потужністю. Якщо технологія дозріє, ви отримаєте дешеву. Довговічну. І пристойну продуктивність.
Гонка йде не лише за щільністю енергії. Це питання виживання. Яка хімія батареї виживе на дорозі? Ми побачимо.
Скільки служать батареї гібридів і чи стають вони легшими?
Страх перед батареєю утримує багатьох людей у нерішучості. Вони переймаються коротким терміном служби. Вони переймаються частотою відмов. Головне питання завжди стосується часу. Чи зламається батарея через чотири роки? За п’ять? Через сім?
Ось реальність. Виробники гарантують ці батареї весь термін служби автомобіля. Ми говоримо про 100 000 миль або більше за останні роки. Гарантійні терміни часто сягають восьми років або більше. Якщо батарея вийде з ладу під час гарантії, виробник оплачує заміну. Візьмемо Toyota Prius 2010 року. Він поставляється з гарантією 10 років або 150000 миль. Це надійний захист.
«Щоправда в тому, що автомобільні компанії гарантують свої гібридні батареї на весь термін служби автомобіля… виробник покриє вартість заміни».
Менша вага
Тяжкі батареї погіршують паливну ефективність. Більшість означає, що потрібно більше енергії для руху автомобіля. Водії часто вивантажують свої багажники, щоб заощадити паливо. Це той самий принцип.
Дослідники працюють над тим, щоби значно знизити вагу батарей. Вчені з Массачусетського технологічного інституту (MIT) розробили спосіб зробити літій-іонні батареї легшими та заряджати їх швидше. Початкова проблема полягала у повільному вивільненні енергії. Вчені звинувачували у цьому повільний рух атомів літію. Дослідники MIT стверджують, що насправді наноструктура перешкоджає переміщенню іонів.
Покриття із фосфату літію вирішує цю проблему. Воно прискорює рух іонів, допомагаючи їм швидко досягати терміналу. Цей матеріал також знижує деградацію. Найменша деградація означає, що виробники можуть зменшити розмір батареї. Найменші батареї. Більш легкі автомобілі.
Статті по темі
- Топ-10 найпопулярніших гібридних автомобілів
- Як працює Honda Civic Hybrid
- Як працює Ford Fusion Hybrid
- Як працює Toyota Prius
- Порівняння характеристик гібридних автомобілів
- Як працюють заправні станції альтернативного палива
Джерела
- Anderman, Menahem. “Status and Prospects of Battery Technology for Hybrid Electric Vehicles, Including Plug-in Hybrid Electric Vehicles.” Advanced Automotive Batteries. Jan. 26, 2007.
- Hamilton, Tyler. “A Cheaper Battery for Hybrid Cars.” Technology Review. Massachusetts Institute of Technology. Jan. 24, 2008.
- HybridCars.com. “Behind the Hidden Costs of Hybrids.” Sept. 28, 2008.
- HybridCars.com. “Hybrid Car Battery: A Definitive Guide.” Nov. 6, 2008.
- Newsweek.com. “Assaulted Batteries.” 2008.
- Treacy, Megan. “A Lighter, Faster-Charging Battery Could Be on the Way.” EcoGeek.com. March 12, 2009.
- Valdes-Dapena, Peter. “Hybrids: seven worries, seven answers.” CNNMoney.com. March 1, 2007.
- Wert, Ray. “2010 Toyota Prius: At 50 MPG, Officially Highest-mileage Retail Vehicle.” Jalopnik.com. March 2, 2009.
