Масовизиране на електрическите коли – как?
С няколкото нови модела на електрически превозни средства, които излизат на пазара тази година и още повече през следващата, целта на президента Обама до 2015 г. в САЩ да се движат 1 милион електромобила изглежда, макар и не лесно, постижима. Но какво ще бъде нужно този брой да достигне 10 милиона или дори 100 милиона в рамките на 20 години?
Отговор: батериите се нуждаят от значителни подобрения. Конкретно, те трябва да бъдат по-евтини, по-безопасни, по-дълготрайни и по-високоенергийни. Екипът за изследвания на батерии в Националната лаборатория Лорънс Бъркли (Berkeley Lab), признат за един от най-добрите в страната, прави проучвания в тези четири области, стремейки се към технологични пробиви и забележим напредък. Неговата работа може да спомогне за реализирането на трансформацията на автомобилната индустрия и да направи електромобилите също толкова използваеми, колкото преносимите компютри и мобилните телефони. В тази битка няма граници и всяко едно постижение има значение за всеки от нас.
Дали е в САЩ, в България или Китай, нуждата от преобразяване на нашата транспортна мобилност засяга всички ни, затова eCars.bg има грижата да ви информира за всички важни световни открития и напредъка в технологиите в бранша…
“Мисля, че с натрупване на подобрения в технологиите за производство на батерии, с инженерния напредък при колите и с правителствената подкрепа, това е възможно (масовизирането на електромобилите в рамките на 5 години)”, коментира лабораторният изследовател Марка Доеф. “Освен това има значителен ентусиазъм в обществото като цяло, така че аз мисля, че ще се случи.”
В действителност, сега е бумът на батериите. През последните три години, групата за изследване на батерии в лабораторията Бъркли е наела 24 научни работници, а бюджетът на Батерии за развити транспортни технологии (BATT) програмата на Министерство на енергетиката, се е увеличил от 5 милиона щатски долара преди четири години, на $ 16 милиона през тази година. В последно време в Бъркли лаб екипът по батериите спечели част от две мултимилионни награди за перспективни изследвания, финансирани по правителствени програми. В едната, лабораторията работи с Applied Materials, Inc от Санта Клара, Калифорния, която получи 4,4 милиона щатски долара за разработване на ултра-високо-енергийна и евтина литиево-йонна батерия с помощта на новаторски производствен процес. Във втората, лабораторията работи със Sion Power Corp. от Тюсон, Аризона, която получи 5 милиона щатски долара за разработка на високоенергийни литиево-серни батерии за електрически коли.
“Правителството отпуска милиарди долари [в нисколихвени заеми и безвъзмездни помощи], рисковите вложители също инвестират и вижте колко много нови компании за производство на батерии стартираха през последните няколко години. От две-три станаха дузини”, казва Венкат Сринивасан, учен, занимаващ се с батерии в Бъркли лаб и действащ ръководител на Electrochemical Technologies Group. “Най-хубавото на бума е, че ще има тонове нововъведения.”
Дизайнът на батериите: Изкуството на компромисите
И все пак, никой не очаква плавен път до 100 милиона електромобили. Батериите са сложни електрохимични системи, някои процеси в които дори учените не разбират напълно. Желаните химични реакции са съпроводени от нежелани странични ефекти, които трябва да бъдат контролирани. Границата между мощна, стабилна батерия и мощна, нестабилна батерия, често е много тънка.
“От една страна, човек би искал да кара 500 км с едно зареждане. От друга обаче, трябва да осъзнаваш, че седиш върху източник на енергия с висока плътност”, казва ученият Робърт Костецки, който работи по батериите в продължение на 15 години и също така е заместник-директор на отдела за природни енергийни технологии на Бъркли лаб. “Колкото повече енергия натъпквате в малък обем или ниска маса, толкова по-рисково поведение може да очаквате.”
Производството на батерии се свежда до множество компромиси. Сринивасан използва диаграма паяк (виж отдолу), за да покаже сравнението между днешните литиево-йонни батерии и FreedomCAR на енергийното министерство на САЩ, зареждаем хибрид (PHEV) с пробег 65 км и живот 15 години. “Това е като нишка”, казва Сринивасан. “Ако дръпнеш от единия край, ще го направиш и от другия.” Например, за да се увеличи енергийната плътност, най-често животът на батерията намалява или пък може да се правят по-сигурно батерии, но тогава енергийната им плътност ще бъде по-ниска.
Тази “паяк диаграма” сравнява днешната работа на литиево-йонните батерии с целите на FreedomCAR, които включват 15-годишен живот и 5000 цикъла зареждане. Енергията е свързана с пробега на колата, а мощността с нейното ускорение. Безопасността, друг важен въпрос, не е включена в този сценарий.
В Бъркли лаб, фокусът е върху литиево-йонните батерии, които за първи път излизат на пазара през 1991 г. и все още се считат за най-добрата технология за транспортиране в средно-срочен план. Всъщност, понятието “литиево-йонна” батерия може да се отнася за множество различни химически формули, а екипът на Бъркли лаб изследва много от тях. Коя ще надделее все още не е ясно и победителят може да не е само един, тъй като различните приложения имат различни изисквания. Въпреки че по-новите алтернативи, като литиево-серни и литиево-въздушни са обещаващи, те ще изискват технологични пробиви, преди да станат реалност.
За американците, част от мотивацията за бързо развитие на технологиите при батериите е връщането на производството в Съединените щати. Изработването на литиево-йонни батерии, най-вече за мобилни телефони и друга преносима електроника, беше преместено в Азия, особено в Китай, Япония и Южна Корея, преди близо 20 години. “Китай и Япония са прекарали 15 години в придобиване на познания в производството на батерии. Как да ги победим в това?”, пита Сринивасан. “Трябва да подходим научно към този проблем.”
Продължава на страница 2…
Leave a Reply