Βασικός άξονας της ηλεκτροκίνησης ο τομέας των μπαταριών.
Μια σύντομη αναδρομή: από τις LCO (οξείδιο κοβαλτίου λιθίου) στις LFP (φωσφορικού σιδήρου λιθίου) μπαταρίες.
Βιώσιμη κινητικότητα, αυτονομία & οικονομία δείχνουν τον δρόμο.
Αυτές είναι οι προκλήσεις & τα ζητούμενα για τα βαρέα επαγγελματικά οχήματα.
Μια σύντομη αναδρομή: από τις LCO (οξείδιο κοβαλτίου λιθίου) στις LFP (φωσφορικού σιδήρου λιθίου) μπαταρίες
Για αρχή, δεν είναι κρυφό πως κάθε συζήτηση γύρω από την ηλεκτροκίνηση στην εποχή μας έχει ως επίκεντρο προφανώς τις
μπαταρίες LFP (φωσφορικού σιδήρου λιθίου), λόγω χαρακτηριστικών όπως η μεγαλύτερη διάρκεια «ζωής», η αυξημένη ασφάλεια, το χαμηλότερο κόστος και οι μειωμένες περιβαλλοντικές επιπτώσεις σε σχέση με τις NMC (νικελίου-μαγγανίου-κοβαλτίου).
Ωστόσο ποτέ δε θα φτάναμε ως εδώ αν δεν είχαν προηγηθεί οι προηγούμενες καινοτομίες. Κι εξηγούμαστε…
Οι πρώτες εμπορικές μπαταρίες ιόντων λιθίου, λοιπόν, κυκλοφόρησαν το 1991, εντούτοις λόγω της τιμής και της χωρητικότητάς τους, σε πρώτη φάση τουλάχιστον, αξιοποιήθηκαν μόνο στα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης. Αυτό όμως γρήγορα θα άλλαζε, ύστερα από την κατακόρυφη πτώση της τιμής τους, γεγονός που τις κατέστησε μια βιώσιμη λύση αρχικά για τα επιβατικά αυτοκίνητα και στη συνέχεια για τα φορτηγά - απόδειξη το γεγονός πως από το 2010 το κόστος στις ΗΠΑ μειώθηκε κατά 90%, από τα 1.400 δολάρια ανά kWh στα 140 (!) δολάρια ανά kWh (βλ. 2023).
Εξίσου σημαντική, όμως, υπήρξε και η εφεύρεση των μπαταριών LCO (οξείδιο κοβαλτίου λιθίου) το 1980. Ο λόγος; Η επαναστατική αρχή της χρήσης του λιθίου ως υλικού καθόδου διπλασίασε αμέσως την ενεργειακή πυκνότητα των υφιστάμενων μπαταριών.
Ακολούθως, το 2001, αντικρίσαμε την ανάπτυξη των μπαταριών NMC (νικελίου-μαγγανίου-κοβαλτίου), οι οποίες έγιναν γρήγορα δημοφιλείς στην αυτοκινητοβιομηχανία λόγω της ικανότητάς τους να παρέχουν πολύ υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα - αλλά και ικανοποιητική θερμική σταθερότητα -, μέχρι να φτάσουμε, όπως προαναφέρθηκε, εν κατακλείδι στις μπαταρίες LFP.
Βιώσιμη κινητικότητα, αυτονομία & οικονομία δείχνουν τον δρόμο
Σε κάθε περίπτωση, πάντως, στον τομέα των νέων τεχνολογιών, οι εξελίξεις εκτυλίσσονται σε πολλά… ταμπλό. Σε ό,τι έχει να κάνει με την αύξηση της ενεργειακής πυκνότητας, φερειπείν, η έμφαση δίνεται στις μπαταρίες στερεάς κατάστασης, όπου η αντικατάσταση του υγρού ηλεκτρολύτη με στερεά υλικά, όπως κεραμικά ή στερεά πολυμερή, επιτρέπει την αποθήκευση περισσότερης ενέργειας σε μια μικρότερη και ελαφρύτερη μπαταρία – κάτι που στα ηλεκτρικά φορτηγά θα οδηγούσε στην κάλυψη μεγαλύτερων αποστάσεων.
Την ίδια ώρα, όμως, όταν χρησιμοποιούνται στερεοί ηλεκτρολύτες, η ειδική αντίσταση της μπαταρίας αυξάνεται (σε σύγκριση με έναν υγρό ηλεκτρολύτη), με αποτέλεσμα ο κάτοχος να βρίσκεται αναπόφευκτα αντιμέτωπος με άλλες προκλήσεις όπως π.χ. οι υπάρχοντες περιορισμοί στις ταχύτητες φόρτισης ή η υποβάθμιση των επιδόσεων με την πάροδο του χρόνου.
Στο δια ταύτα; Υπάρχει μεν σκεπτικισμός, ωστόσο παράλληλα υφίσταται και μια πρόδηλη αισιοδοξία για τη μείωση των όποιων περιορισμών, απόδειξη το γεγονός πως η Toyota στοχεύει να ξεκινήσει την εμπορική παραγωγή ηλεκτρικών οχημάτων με μπαταρίες στερεάς κατάστασης μέχρι το 2027.
Από εκεί και πέρα, μια άλλη τάση που επίσης επηρεάζει την ανάπτυξη μπαταριών είναι η ανάγκη για φθηνότερες και πιο βιώσιμες λύσεις. Εδώ, λοιπόν, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου αποτελούν μια πολλά υποσχόμενη επιλογή, καθώς παρόλο που έχουν περίπου τη μισή ενεργειακή πυκνότητα από μια μπαταρία ιόντων λιθίου, κοστίζουν επίσης περίπου το μισό και άρα θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν σε εφαρμογές με χαμηλότερες ενεργειακές απαιτήσεις.
Δεδομένου δε ότι περιέχουν νάτριο, το οποίο είναι ένα από τα φθηνότερα & πιο εύκολα διαθέσιμα υλικά στον πλανήτη, ο περιβαλλοντικός τους αντίκτυπος είναι επίσης πολύ μικρότερος από εκείνον των μπαταριών ιόντων λιθίου…
Αυτές είναι οι προκλήσεις & τα ζητούμενα για τα βαρέα επαγγελματικά οχήματα
Ποιες είναι, κατ΄ επέκταση, οι τελευταίες τάσεις στην τεχνολογία των μπαταριών; Για αρχή, η κύρια πρόκληση είναι να μειωθεί το κόστος των ηλεκτρικών φορτηγών, τομέας στον οποίο η ανάπτυξη φθηνότερων μπαταριών θα βοηθήσει πολύ.
Την ίδια ώρα, όμως, οι απαιτήσεις των ιδιοκτητών ή των fleet managers διαφέρουν αναλόγως την περίσταση. Για παράδειγμα, στα φορτηγά μεγάλων αποστάσεων, ο στόχος είναι να επιτυγχάνεται η ίδια ευελιξία λειτουργίας που παρέχει ένα πετρελαιοκίνητο όχημα. Και παρόλο που σύντομα τα ηλεκτρικά φορτηγά θα είναι διαθέσιμα με αυτονομία 600 χλμ., ωστόσο για τις μεγαλύτερες αποστάσεις θεωρείται δεδομένο πως θα προκύψει η ανάγκη για στάση & φόρτιση κατά τη διάρκεια της ημέρας. Η παγίδα; Κάτι τέτοιο ενδέχεται να διαρκέσει έως και δύο ώρες, μέχρι να αναπτυχτούν οι κατάλληλες υποδομές ταχυφόρτισης…
Συνοψίζοντας, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε μικρότερες αποστολές όπου οι ενεργειακές απαιτήσεις είναι σχετικά χαμηλές, όπως π.χ. η αστική διανομή, ενώ οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης θα μπορούσαν δυνητικά να αξιοποιηθούν σε ηλεκτρικά φορτηγά μεγάλων αποστάσεων.
