Akivaizdu, kad baterijos dydis elektromobilyje – dar ne viskas, tad kaip gamintojai ieško aukso viduriuko tarp nuvažiuojamo atstumo ir ekonomiškumo?
Daugiau – ne visuomet geriau
Baterijos dydis, kalbant apie elektromobilių įveikiamą nuotolį, neapibrėžia jų efektyvumo. Dažnu atveju – netgi atvirkščiai: kuo didesnė baterija, tuo mažesnis našumas. Tą galima pamatyti palyginus kelis naujos kartos elektromobilius, kurių deklaruojamas viena įkrova nuvažiuojamas atstumas perkopia 600 km.
Atnaujintas „Audi Q8 e-tron Sportback 55 Quattro“ pagal WLTP matavimus viena įkrova gali įveikti iki 600 km. „BMW i7 xDrive60“ – 625 km, o „Hyundai Ioniq 6“ įsitaiso tarp šių dviejų „premium“ atstovų su 614 km. Nuvažiuojami atstumai labai panašūs, tačiau baterijų dydžiai smarkiai skiriasi. Nominali „Audi“ baterijos talpa – 114 kWh, BMW – 105 kWh, o „Hyundai“ tokius pat rezultatus sugeba pasiekti vos su 77,4 kWh baterija.
Šie skirtumai labiausiai atsispindės prie įkrovimo stotelės. Didesnės talpos baterija krausis ilgiau, o už didesnį kiekį energijos teks sumokėti stambesnę sumą. Štai įkraunant elektromobilį toli gražu ne pačiose pigiausiose sparčiojo įkrovimo stotelėse, kuriose kilovatvalandė kainuoja 69 centus, 100 km kelionė su „Audi“ atsieis 12,21 euro, su BMW – 11,25 euro, o su „Hyundai“ – 8,35 euro.
Galima būtų teigti, jog tokia yra didelės galios ir dinamikos kaina, kadangi „Audi“ 100 km/val. greitį pasiekia per 5,6 sek., o BMW – per 4,7 sek. Juk galingi ir greiti vidaus degimo variklius turintys automobiliai taip pat nėra patys ekonomiškiausi. Tačiau „Hyundai“ ir šioje sferoje ne itin atsilieka.
Daugiau nei 600 km įveikti galintis galiniais ratais varomas modelis 100 km/val. greitį gali pasiekti per 7,4 sek., o kiek mažiau, iki 583 km, nuvažiuojantis visais ratais varomas modelis su dviem 325 AG pajėgumą pasiekiančiais elektros motorais visai neatsilieka ir iki 100 km/val. spurtuoja per 5,1 sek.
Grynakraujis ar maišytas?
Minėtų automobilių dinamika ir nuvažiuojamas atstumas yra panašūs, skiriasi jų efektyvumas. Dėl kokių veiksnių vieni elektromobiliai važiuoja efektyviau už kitus?
„Natūralu, kad kuo didesnė baterija, tuo didesnis svoris ir tuo daugiau energijos reikia važiavimui. Kiekvienas gamintojas ieško aukso viduriuko tarp nuvažiuojamo atstumo ir baterijos dydžio“, – kalba elektromobilių ekspertas Tadas Ratkevičius.
Pasak žinovo, elektromobilio efektyvumas priklauso nuo jo konstrukcijos, svorio, aerodinaminių savybių, elektros motorų galingumo bei našumo ir net baterijų technologijos.
„Pirmiausia – konstrukcija. Kaip automobilis buvo kuriamas: kaip elektromobilis, ar tai – kompromisas, pasiektas ant vidaus degimo varikliams pritaikytos platformos? Mano patirtis rodo, jog efektyviausi yra tie elektromobiliai, kurie nuo pat pradžių kurti kaip elektra varomi automobiliai, nes tuomet inžinieriai gali atsižvelgti į daugybę niuansų ir sugalvoti, kaip padaryti juos lengvesnius, kaip sumažinti pasipriešinimą ir išspręsti kitas problemas“, – kalba T. Ratkevičius.
Jis atkreipia dėmesį, kad dauguma pirmųjų elektromobilių iš tiesų buvo pagaminti ant vidaus degimo varikliams pritaikytų platformų, tad juose nebuvo išnaudojama erdvė. Kadangi elektros motorui nereikia tiek vietos, kiek vidaus degimo varikliui, dažnai po variklio gaubtu buvo galima rasti tiesiog tuščią ertmę. Maža to, padrikai, kur būdavo vietos, sumontuotos baterijos neleisdavo optimaliai paskirstyti svorio, todėl elektromobiliai tiesiog nebuvo tokie efektyvūs.
Prieš vėją nepapūsi
T. Ratkevičiaus teigimu, kalbant apie elektromobilių efektyvumą itin svarbi ir aerodinamika. Kuo didesnį pasipriešinimą vėjui sukuria transporto priemonės kėbulas, tuo daugiau reikia energijos norint jį skrosti. O elektromobiliams tai ypač aktualu. Jie dažniausiai neturi jokių pavarų, nes elektros motoras geba atiduoti maksimalią galią ir sukimo momentą visame sūkių diapazone.
Tačiau, didėjant greičiui, didėja sūkiai, tad, norint važiuoti greičiau, reikia daugiau energijos. Įprasta, kad mieste, kur eismas juda lėčiau, elektromobiliai yra ekonomiškesni nei magistralėje. Tam, kad su elektromobiliu būtų galima toli nuskrieti, nestabčiojant prie įkrovimo stotelių, dizaineriai stengiasi sukurti kuo aptakesnes kėbulo formas.
Šiandien aerodinamikos lyderis – prabangių automobilių gamintojas „Mercedes-Benz“. Jo flagmanas EQS pasižymi mažiausiu oro pasipriešinimo koeficientu rinkoje – 0,20. Jam įkandin rikiuojasi „Hyundai Ioniq 6“, kurio pasipriešinimo koeficientas siekia 0,22.
Vertinant, kokią įtaką efektyvumui daro oro pasipriešinimas, „Ioniq 6“ galima palyginti krosoveriu „Ioniq 5“. Jie abu pagaminti ant tos pačios platformos, turi identiškus variklius ir baterijas. Tačiau krosoverio pasipriešinimo koeficientas siekia 0,29. Pagal WLTP „Ioniq 6“ gali nuvažiuoti iki 614 km, o ne toks aerodinamiškas „Ioniq 5“ – 507 km.
Viršsvoris nėra sveika
Kitas didelę įtaką efektyvumui turintis veiksnys, pasak eksperto, yra automobilio svoris. Kuo lengvesnis elektromobilis, tuo mažiau elektros jis vartos. Tačiau čia inžinieriams iškyla galvosūkis: kokią bateriją montuoti? Mat su nedidele baterija nuvažiuojamo atstumo pakaks tik kelionėms mieste.
Pavyzdžiui, 28,5 kWh talpos baterijos pakanka mažam, miesto gyventojams skirtam „Honda-e“ modeliui, tačiau kiek didesnio nei 200 km jo nuvažiuojamo nuotolio nepakaks norintiems komfortiškai keliauti užmiestyje. Savo ruožtu didelė baterija ne tik išpūs automobilio kainą, bet ir išaugins jo svorį. O dėl aibės kitų inžinerinių niuansų kris jo efektyvumas.
„Stebiu, kur link eina gamintojai. Matau, jog šiuo metu jie stengiasi kurti tankesnes baterijas, kad į mažesnį plotą galėtų sudėti daugiau kilovatvalandžių. Mažesnės ir lengvesnės baterijos su didele talpa gamintojams leistų pasiekti daug geresnių efektyvumo rodiklių“, – apie technologijų tobulinimą kalba T. Ratkevičius.
Toliau eilė baterijoms
Šiuo metu rinkoje populiariausios ličio jonų baterijos. Jos pasižymi dideliu energijos tankiu, geru energiniu efektyvumu, puikiomis savybėmis esant aukštai temperatūrai ir maža degradacija, lyginant su kitomis technologijomis. Ličio jonų baterijos tobulėja lėtai, gamintojai stengiasi išgauti didesnį energinį tankį, tačiau tą stabdo saugumas. Teoriškai iš jų galima išgauti didesnį tankį, nei yra dabar, bet tuomet didėja pavojaus užsidegti tikimybė.
Įmonė „Hyundai“, ieškodama būdų pagerinti savo elektromobilių savybes, pasirašė partnerystės sutartį su JAV startuoliu „Factorial Energy“. Su šia bendrove jie kuria ir testuoja naujos kartos, vadinamąsias kietojo būvio baterijas.
„Iš esmės tai tos pačios ličio jonų baterijos, tik elektrolitas skiriasi. Įprastoje ličio jonų baterijoje pertvara tarp anodo ir katodo yra skysta, želės tipo, kad pro ją galėtų vaikščioti jonai. O kietojo būvio baterijose pertvara yra kieta. Tai daro baterijas saugesnes ir leidžia jose padidinti energijos tankį“, – paaiškina Kauno technologijos universiteto Elektros ir elektronikos fakulteto profesorius Dalius Gailius.
„Hyundai“ teigia, kad tokio tipo naujos kartos baterijos, sumontuotos į jau egzistuojančią E-GMP platformą, automobilių viena įkrova nuvažiuojamą atstumą galėtų padidinti dar 20–30 proc.
