Η μπαταρία αποτελεί κυρίαρχο ζητούµενο για το ηλεκτρικό αυτοκίνητο. Επηρεάζει την αυτονοµία του, αλλά και την αξία του, µε το πέρασµα των ετών, ως µεταχειρισµένο.
Για τον υποψήφιο αγοραστή ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου, οι στατιστικές δείχνουν ότι τρία είναι τα βασικά ερωτήµατα:
- Πόσο θα κοστίσει;
- Ποια είναι η αυτονοµία του;
- Ποια θα είναι η διάρκεια ζωής της µπαταρίας;
Η µπαταρία είναι το πιο ακριβό εξάρτηµα ενός ηλεκτρικού οχήµατος και µία καινούργια ενδέχεται στο µέλλον να κοστίζει περισσότερο από ένα µεταχειρισµένο αυτοκίνητο, αν σκεφτεί κάποιος ότι βρίσκει, σήµερα, µεταχειρισµένα δεκαετίας µε 2-3.000 ευρώ, ενώ µία καινούργια µπαταρία ηλεκτρικού αυτοκινήτου µπορεί να κοστίζει π.χ. 5.000.
Η απάντηση στο πόσο «ζει» µία µπαταρία είναι δύσκολο να απαντηθεί. Οι εταιρείες που πωλούν αυτοκίνητα δίνουν σηµαντικές υποσχέσεις και προτείνουν µεγάλα διαστήµατα κάλυψης σε καθεστώς εγγύησης. Συνήθως, η κάλυψη της µπαταρίας σε καθεστώς εγγύησης, είναι 8 χρόνια ή 160.000 χλµ., αλλά αυτό διαφέρει ανάλογα µε τον κατασκευαστή και τη χώρα.
Η Tesla για το Model S, π.χ., εγγυάται ότι οι µπαταρίες του θα διαρκέσουν οκτώ χρόνια ή 240.000 χλµ., διατηρώντας µία ελάχιστη χωρητικότητα 70%.
Ταυτόχρονα, η τιµή των µπαταριών µειώνεται χρόνο µε τον χρόνο. Από το 2010, η τιµή µίας µέσης µπαταρίας ιόντων λιθίου έχει µειωθεί πάνω από 80%. Η εγγύηση, µαζί µε τη µείωση της τιµής στο µέλλον, καθησυχάζουν τους καταναλωτές, οι οποίοι, ωστόσο, θα ήθελαν να γνωρίζουν πότε µία µπαταρία θα χρειαστεί αντικατάσταση.
SOH – State of Health
Η κατάσταση της υγείας (State of Health) μίας μπαταρίας αντικατοπτρίζει τη γενική κατάσταση και την ικανότητά της να παρέχει την καθορισμένη απόδοση σε σύγκριση με μία νέα. Λαμβάνονται υπόψη παράγοντες, όπως η αποδοχή φόρτισης, η εσωτερική αντίσταση, η τάση και η αυτοεκφόρτιση. Κατά τη διάρκεια ζωής μίας μπαταρίας, η απόδοσή της ή η «υγεία» της υποβαθμίζεται, λόγω μη αναστρέψιμων φυσικών και χημικών αλλαγών που προκύπτουν από τη χρήση της.
Η ένδειξη της κατάστασης υγείας της μπαταρίας ενός αυτοκινήτου, μπορεί να συγκριθεί με τη λειτουργία της ένδειξης του οδόμετρου που αποκαλύπτει πόσα χιλιόμετρα διανύθηκαν από τότε που ταξινομήθηκε το όχημα. Η γήρανση της μπαταρίας ξεκινά από τη στιγμή που θα τοποθετηθεί στο ράφι, πριν τοποθετηθεί στο αυτοκίνητο.
Οι μπαταρίες ξεκινούν τη ζωή τους με 100% SoH και, με την πάροδο του χρόνου, φθείρονται. Για παράδειγμα, μία μπαταρία 60 kWh που έχει 90% SoH θα λειτουργούσε αποτελεσματικά σαν μία μπαταρία 54 kWh. Ο τρόπος μέτρησης της SoH δεν είναι, ακόμη, αποδεκτός από όλους. Αν και τα στοιχεία είναι συζητήσιμα, όταν μία μπαταρία δεν διατηρεί, πλέον, πάνω από περίπου το 80% της συνολικής χρησιμοποιήσιμης χωρητικότητάς της και έχει ποσοστό αυτοεκφόρτισης πάνω από 5% σε 24 ώρες, θεωρείται ότι βρίσκεται στο τέλος της ζωής της. Οι περισσότεροι κατασκευαστές αυτοκινήτων, καλύπτουν σε εγγύηση μόνο κάτω από 70% SoH.
Η υποβάθµιση της µπαταρίας
Ένα χαρακτηριστικό, καθημερινό παράδειγμα είναι οι μπαταρίες στα κινητά τηλέφωνα, που μετά από κάποιο διάστημα χρήσης, δεν διαρκούν όσο στην αρχή και απαιτούν πιο συχνή φόρτιση. Η υποβάθμιση είναι μία διαδικασία που μειώνει την ποσότητα ενέργειας την οποία μπορεί να αποδώσει μία μπαταρία, επειδή δεν μπορεί να συγκρατήσει τόση ενέργεια. Το ίδιο συμβαίνει και με την μπαταρία ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου. Οι κύκλοι φόρτισης και εκφόρτισης υποβαθμίζουν αργά την μπαταρία. Έτσι, δεν θα έχει την ίδια χωρητικότητα όπως έναν χρόνο νωρίτερα. Είναι, λοιπόν, μία φυσική διαδικασία που μειώνει μόνιμα την ποσότητα ενέργειας που μπορεί να αποθηκεύσει μία μπαταρία ή την ποσότητα ενέργειας που μπορεί να προσφέρει.
Οι μπαταρίες στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα μπορούν, γενικά, να αποδώσουν περισσότερη ισχύ από αυτή που μπορούν να αντέξουν τα εξαρτήματα του συστήματος μετάδοσης κίνησης. Έτσι, η υποβάθμιση της ισχύος δεν έχει σοβαρή επίπτωση, ενώ η απώλεια της ικανότητάς της να αποθηκεύει ενέργεια επηρεάζει σοβαρά την μπαταρία.
Παράγοντες υποβάθµισης
Εκτός από την υποβάθμισή της με την πάροδο του χρόνου, υπάρχουν και άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την υγεία και τη μακροζωία της μπαταρίας σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο:
- Υψηλές θερμοκρασίες
- Λειτουργία σε υψηλή και χαμηλή κατάσταση φόρτισης
- Ταχεία φόρτιση
- Προφίλ οδήγησης (Κύκλοι φόρτισης).
Σε χαμηλές θερμοκρασίες, η εμβέλεια και η απόδοση της μπαταρίας μειώνονται. Ωστόσο, η μακροζωία της, συνήθως, δεν επηρεάζεται. Από την άλλη πλευρά, οι υψηλές θερμοκρασίες κάνουν την μπαταρία να υποβαθμιστεί πιo γρήγορα.
Τα περισσότερα ηλεκτρικά οχήματα διαθέτουν ένα ενσωματωμένο σύστημα που ονομάζεται Σύστημα Θερμικής Διαχείρισης Μπαταριών (BTMS), το οποίο βοηθά στην πρόληψη της υποβάθμισής τους. Αυτό βοηθά ώστε η μπαταρία να διατηρείται σε λογική θερμοκρασία.
Ένας άλλος λόγος για τον οποίο οι μπαταρίες υποβαθμίζονται είναι η λειτουργία σε υψηλή (100%) και χαμηλή (<20%) κατάσταση φόρτισης. Εάν αδειάζει, συνεχώς, η μπαταρία του αυτοκινήτου και φορτίζεται ξανά στο 100%, αυτό μπορεί να συμβάλλει στη φθορά της. Το ίδιο ισχύει, εάν αδειάζει τελείως.
Για να αποφευχθεί κάτι τέτοιο, τα περισσότερα ηλεκτρικά αυτοκίνητα είναι εξοπλισμένα με το Σύστημα Διαχείρισης Μπαταριών (BMS). Αυτό το ενσωματωμένο σύστημα επιτρέπει συνήθως σε ένα ηλεκτροκίνητο αυτοκίνητο να φορτίζει έως το 85% της συνολικής χωρητικότητας.
Ορισμένοι σταθμοί φόρτισης παρέχουν υπηρεσίες ταχείας φόρτισης που μπορούν να εξοικονομήσουν χρόνο φορτίζοντας, γρήγορα, ένα ηλεκτροκίνητο αυτοκίνητο. Αυτοί οι σταθμοί χρησιμοποιούν συνεχές ρεύμα (DC) για να φορτίζουν τις μπαταρίες σε σύντομο χρόνο. Ειδικά, στα παλαιότερα αυτοκίνητα, αυτό μπορεί να υποβαθμίσει την μπαταρία, λόγω των επιπέδων θερμότητας που παράγεται κατά την ταχεία φόρτιση.
Ο επαναλαµβανόµενος κύκλος φόρτισης έχει αντίκτυπο στη διάρκεια ζωής της µπαταρίας ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου, αν και οι κατασκευαστές αυτοκινήτων EV καταβάλλουν κάθε δυνατή προσπάθεια για να κάνουν τις µπαταρίες να διαρκούν περισσότερο.
Τέλος κύκλου ζωής
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται, σήμερα, έχουν υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, είναι ασφαλέστερες από τις τυπικές επαναφορτιζόμενες μπαταρίες μολύβδου-οξέος ή νικελίου-καδμίου και έχουν, σχετικά, μεγάλη διάρκεια ζωής. Παρόλα αυτά, οι μπαταρίες των ηλεκτρικών αυτοκινήτων υποβαθμίζονται με την πάροδο του χρόνου και θα πρέπει να είμαστε προσεκτικοί, για να αποφύγουμε να επηρεάσουμε αρνητικά την «υγεία» και τη μακροζωία τους. Παράγοντες, όπως οι υψηλές θερμοκρασίες, η λειτουργία σε υψηλότερες και χαμηλότερες καταστάσεις φόρτισης, η γρήγορη φόρτιση και οι κύκλοι φόρτισης έχουν όλα κάποιον αντίκτυπο στη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Επιστρέφοντας, ξανά, στην αναλογία του τηλεφώνου, ένα τηλέφωνο θα εξακολουθεί να έχει αποδεκτή ικανότητα φόρτισης, ακόμα και μετά από λίγα χρόνια χρήσης. Με τον ίδιο τρόπο, η μπαταρία ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου μετά από μία δεκαετία θα εξακολουθεί να προσφέρει μία κάποια εμβέλεια.
Σήµερα, δηµιουργείται µία εντελώς νέα αγορά γύρω από το πώς η µπαταρία ενός ηλεκτρικού οχήµατος µπορεί να έχει µία δεύτερη ζωή. Για παράδειγµα, µπορεί να χρησιµοποιείται σε συστήµατα αποθήκευσης ενέργειας. Κάποιες χώρες εφαρµόζουν, επίσης, πολιτικές ανακύκλωσης για την αποφυγή περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Παράλληλα, µία σειρά από νεοφυείς επιχειρήσεις διερευνούν την επαναχρησιµοποίηση των µπαταριών σε άλλα οχήµατα ή εφαρµογές.
TOY NIKOY BAΣΙΛΑΚΗ
