Sercem każdej hybrydy nie jest zbiornik paliwa. To jest akumulator. Wiesz jak to działa. Silnik spalinowy? Gotowy. Silnik elektryczny? Gotowy. Silnik spalinowy spala benzynę. Silnik elektryczny czerpie energię ze źródła chemicznego o wysokim napięciu. Bez tych specyficznych reakcji wewnątrz obudowy akumulatora cała koncepcja „hybrydy” legnie w gruzach. To nie magia. To jest elektrochemia.
Ale baterie mają złą reputację. Sceptycy mają wiele skarg. Mówią, że akumulatory są za ciężkie, co zmniejsza zużycie paliwa. Mówi się, że dostarczanie mocy jest powolne. Wskazuj toksyczne materiały, takie jak ołów, i krytykuj hipokryzję ekologicznego marketingu. Łatwo nienawidzić tego, czego się nie rozumie.
Ale producenci nie słuchają hejterów. Są zajęci naprawianiem sytuacji. Technologia ewoluuje. Szybko. Oto pięć konkretnych sposobów udoskonalania akumulatorów hybrydowych.
5: Cena wejścia jest obniżona
Strach to świetny sposób na odstraszenie kupujących. Od lat szok cenowy związany z wymianą zużytego akumulatora hybrydowego odstrasza kupujących. Wymiana baterii kosztowała około 3000 dolarów. To znacząca kwota. Jest to znacząca część całkowitego kosztu samochodu. Ludzie bali się zrezygnować z zakupu tylko dlatego, że „sok” się skończył.
Ten strach odchodzi. Ceny spadły od początku XXI wieku. W 2001 roku wymiana zestawu akumulatorów hybrydowych kosztowała około 10 000 dolarów. A teraz? Honda obniżyła koszt wymiany z 3400 dolarów do 1968 dolarów. Toyota planuje obciąć koszty z obecnych 3000 dolarów. Wzrosła także niezawodność. Wskaźnik awaryjności akumulatorów Priusa pierwszej generacji wynosił około 1 procent. W przypadku drugiej generacji spadł on do 0,003 proc. To nie tylko poprawa. Jest to anomalia statystyczna.
4: Baterie litowo-jonowe
Odchodzimy od starych składów chemicznych. Przemysł przechodzi na technologie litowo-jonowe. To nie tylko niewielka poprawa. Jest to zasadnicza zmiana w sposobie magazynowania i przesyłania energii.
Stare akumulatory niklowo-wodorkowe były ciężkie. Cierpieli na efekt pamięci. Wyciekały. Ogniwa litowo-jonowe są gęstsze. Magazynują więcej energii na mniejszej przestrzeni. Stosunek mocy do masy jest znacznie wyższy. Oznacza to mniejsze obciążenie podwozia. Lepsze przyspieszenie. I większy zasięg pomiędzy ładowaniami.
Na to czekali entuzjaści. Już sama oszczędność masy wystarczy, aby uzasadnić tę zmianę. Ale jest coś jeszcze. Baterie litowo-jonowe ładują się szybciej. Rozładowują się wydajniej. W wysokich temperaturach ulegają degradacji w mniejszym stopniu. To rodzaj technologii, która sprawia, że bycie hybrydą staje się prawdziwą zabawą.
Pozostaje pytanie: czy kiedykolwiek zobaczymy akumulatory samochodowe na wzór smartfonów? A może jest za daleko? Porozmawiajmy o tym dalej.
Hazard przy użyciu baterii litowo-jonowych
Akumulatory NiMH są obecnie głównymi narzędziami pracy. Są trwałe. Są tanie. Jednostka o małej pojemności może kosztować 600 dolarów. Jednak wysokie wymagania dotyczące mocy zwiększają koszty. Ceny niklu są niestabilne. Cięcie kosztów utknęło w martwym punkcie. Producenci szukają sposobów.
Na scenę wkraczają akumulatory litowo-jonowe.
Znasz tę chemię. Twój laptop na nim działa. Twój telefon na tym działa. Jest kompaktowy. Ona jest łatwa. W przypadku zastosowań hybrydowych korzyści wynikają z gęstości energii. Otrzymujesz więcej mocy na funt. Wydajność lepsza niż NiMH.
To wciąż początek rozwoju akumulatorów samochodowych Li-Ion. Dane dotyczące niezawodności są skąpe. Ceny są nadal wysokie. Jeśli inwestycja się opłaci, prędzej czy później zobaczymy mniejsze jednostki. A co jeśli się nie uda?
Poszukaj gdzie indziej.
UltraBattery: odrodzenie akumulatorów kwasowo-ołowiowych
Baterie litowo-jonowe mogą być zbyt drogie dla rynku masowego. NiMH nie staje się tańsze. Gdzie zatem można obniżyć koszty bez poświęcania szybkości?
Kwas ołowiowy.
Tak. Ten sam akumulator, który uruchamia sedana twojej babci. Wynaleziony w 1859 roku przez Gastona Plante. To jest ciężkie. Ekolodzy go nienawidzą. Ale to jest tanie. Naukowcy z Australii i Japonii wykazali, że można to ulepszyć.
Stworzyli UltraBattery.
UltraBattery wykorzystuje superkondensatory, aby zapewnić hybrydom duże impulsy energii w celu przyspieszenia bez degradacji ogniw.
Łączy w sobie chemię kwasu ołowiowego z technologią superkondensatorów. Kondensator wytrzymuje wysokie udary prądowe. Ogniwo kwasowo-ołowiowe zapewnia przechowywanie. Żadnej degradacji. Bez drogich metali rzadkich.
Branża samochodowa słabnie. Ale cena jest atrakcyjna. Mniej niż 1000 dolarów. Niektórzy japońscy producenci planowali wdrożenie do 2010 roku.
Dlaczego żywotność baterii jest ważniejsza niż moc szczytowa
Wybierasz hybrydę, ponieważ chcesz zmniejszyć emisję spalin i zmniejszyć zużycie paliwa. Nie kupiłeś tego, żeby zostać technikiem zajmującym się akumulatorami. Jednak akumulator jest najdroższym elementem samochodu. Wymiana go w połowie własności to cios finansowy.
Większość hybryd wykorzystuje NiMH. Te bloki są niezawodne. Lepiej radzą sobie z głębokimi cyklami ładowania i rozładowania niż wczesne prototypy akumulatorów litowo-jonowych. Jednostka NiMH może wytrzymać 8-10 lat. Obejmuje to okres gwarancji. Obejmuje to oczekiwaną żywotność pojazdu.
Baterie litowo-jonowe charakteryzują się większą gęstością energii. Ale co z życiem rowerowym? Wczesne samochodowe ogniwa litowo-jonowe miały trudności z regulacją termiczną. Ciepło zabija baterie litowe. Szybkie ładowanie pogarsza je. Jeśli jednostka litowo-jonowa wytrzyma tylko 5 lat, całkowity koszt posiadania dramatycznie wzrasta. Oszczędności na paliwie są mniejsze niż koszty wymiany.
Opcje kwasu ołowiowego, takie jak UltraBattery, mają na celu wypełnienie tej luki. Oferują trwałość tradycyjnych akumulatorów samochodowych przy mocy potrzebnej do wspomagania elektrycznego. Jeśli technologia dojrzeje, dostaniesz tanią. Długotrwałe. I przyzwoite wykonanie.
W wyścigu nie chodzi tylko o gęstość energii. To kwestia przetrwania. Jaki skład chemiczny akumulatora przetrwa na drodze? Zobaczymy.
Strach przed baterią sprawia, że wiele osób się waha. Obawiają się krótkiego życia. Martwią się wskaźnikiem awaryjności. Głównym pytaniem zawsze jest czas. Czy akumulator ulegnie uszkodzeniu po czterech latach? Za pięć? Za siedem?
Taka jest rzeczywistość. Producenci udzielają gwarancji na te akumulatory przez cały okres użytkowania pojazdu. Mówimy o przebiegu 100 000 mil lub więcej w ostatnich latach. Okresy gwarancji często sięgają ośmiu lat lub dłużej. Jeśli akumulator ulegnie uszkodzeniu w okresie gwarancyjnym, producent pokryje koszt wymiany. Weź Toyotę Prius z 2010 roku. Jest objęty gwarancją na 10 lat/150 000 mil. To niezawodna ochrona.
„Prawda jest taka, że firmy samochodowe gwarantują akumulatory hybrydowe przez cały okres użytkowania pojazdu… producent pokryje koszty wymiany.”
Mniejsza waga
Ciężkie akumulatory zmniejszają zużycie paliwa. Większa masa oznacza, że do poruszania pojazdem potrzeba więcej energii. Kierowcy często opróżniają bagażniki, aby zaoszczędzić paliwo. To ta sama zasada.
Naukowcy pracują nad znacznym zmniejszeniem masy akumulatorów. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali sposób na zmniejszenie masy akumulatorów litowo-jonowych i szybsze ich ładowanie. Początkowym problemem było powolne uwalnianie energii. Naukowcy obwinili powolny ruch atomów litu. Naukowcy z MIT argumentują, że nanostruktura faktycznie uniemożliwia ruch jonów.
Powłoka z fosforanu litu rozwiązuje ten problem. Przyspiesza ruch jonów, pomagając im szybko dotrzeć do terminala. Materiał ten zmniejsza również degradację. Mniejsza degradacja oznacza, że producenci mogą zmniejszyć rozmiar akumulatora. Mniejsze baterie. Lżejsze samochody.
Powiązane artykuły
- 10 najlepiej sprzedających się samochodów hybrydowych
- Jak działa Honda Civic Hybrid
- Jak działa Ford Fusion Hybrid
- Jak działa Toyota Prius
- Porównanie charakterystyk samochodów hybrydowych
- Jak działają stacje paliw alternatywnych?
Źródła
- Anderman, Menachem. „Stan i perspektywy technologii akumulatorów w hybrydowych pojazdach elektrycznych, w tym hybrydowych pojazdach elektrycznych typu plug-in”. Zaawansowane akumulatory samochodowe. 26 stycznia 2007.
-Hamilton, Tyler. „Tańszy akumulator do samochodów hybrydowych”. Przegląd technologii. Instytut Technologii Massachusetts. 24 stycznia 2008. - HybridCars.com. „Za ukrytymi kosztami hybryd”. 28 września 2008.
- HybridCars.com. „Akumulator samochodu hybrydowego: ostateczny przewodnik”. 6 listopada 2008.
-Newsweek.com. „Zaatakowane baterie”. 2008. - Traktat, Megan. „Lżejsza i szybciej ładująca się bateria może być już w drodze”. EcoGeek.com. 12 marca 2009.
- Valdes-Dapena, Peter. „Hybrydy: siedem zmartwień, siedem odpowiedzi”. CNNMoney.com. 1 marca 2007.
-No cóż, Ray. „Toyota Prius 2010: 50 MPG, pojazd detaliczny o oficjalnym największym przebiegu”. Jalopnik.com. 2 marca 2009.
