Зарядная станция Тесла

Электромобили становятся все более популярными во Франции и во всем мире. Согласно данным Европейской ассоциации автопроизводителей (ACEA) , в Европе на долю 100 % электромобилей (исключая гибриды) пришлось 4,3 % продаж автомобилей в первом квартале 2020 года. Это на 58% больше, чем за аналогичный период прошлого года.

Рынок находится на подъеме, и это только начало. По данным исследовательского института BloombergNEF, тепловые автомобили достигли своего пика в 2017 году и постепенно уступят место электромобилям. К 2023 году доля рынка электромобилей в автомобильной промышленности во всем мире должна составить 7% . В течение этого десятилетия мы также должны стать свидетелями перехода с падением цены на этот тип транспортных средств, которые в конечном итоге будут по той же цене, что и тепловые .

В Европе самые массовые электромобили могут даже продаваться по той же цене, что и тепловой эквивалент с 2022 года. Затем постепенно последуют автомобили меньшего размера и другие рынки. BloombergNEF ожидает, что доля рынка составит 10% в 2025 году, 28% в 2030 году и 58% в 2040 году с точки зрения регистраций. В 2040 году 31% автомобилей, находящихся в обращении, будут полностью электрическими .

 

КАК РАБОТАЕТ АККУМУЛЯТОР ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ?

Прежде чем идти дальше, лучше начать с основ с нескольких понятий о том, как работают аккумуляторы для электромобилей. Прежде всего, знайте, что технология, зарекомендовавшая себя для аккумуляторов электромобилей, — литий-ионная (Li-ion). Вы, наверное, уже кое-что знаете об этом, так как он уже много лет используется для аккумуляторов наших телефонов, ноутбуков и многих других электронных устройств.

Литий-ионные аккумуляторы зарекомендовали себя во всех беспроводных устройствах нашей повседневной жизни благодаря их гораздо более высокой плотности заряда , чем у ранее использовавшихся решений, таких как никель-кадмиевые (NiCd) или никель-металлогидридные (NiMH), другие типы аккумуляторов. аккумуляторы. Это означает, что в батарее того же размера может храниться гораздо больше энергии. Вот почему литий-ионные технологии впервые произвели революцию в небольших мобильных устройствах, таких как телефоны или ноутбуки, в которых мало места для установки батареи в отрасли, где мы полагаемся на «все более совершенные».

Что касается электромобилей, то в последние годы, особенно под влиянием Tesla, производителям удалось резко снизить цену на литий-ионные батареи, одновременно повысив их производительность. Таким образом, эта технология становится все более зрелой и позволяет демократизировать электромобили, поскольку они становятся более привлекательными в глазах потребителей как с точки зрения их производительности, так и взимаемой цены.

Обратите внимание, что окислительно-восстановительный эффект, т. е. перенос электронов между катодом и анодом, не связан с прохождением электронов через электролит. Они перемещаются от одного к другому либо через зарядное устройство, либо через компоненты устройства, на которое подается питание.

Таким образом, у нас есть две возможные химические реакции, которые чередуются в зависимости от использования батареи:

• Когда батарея питает устройство , электроны перемещаются от катода к аноду, а ионы лития, наоборот, перемещаются от анода к катоду.
• Когда аккумулятор питается от источника электричества , электроны перемещаются от анода к катоду, и, наоборот, ионы лития перемещаются от катода к аноду.

Не волнуйтесь, аккумуляторы для электромобилей спроектированы так, чтобы невозможно было увидеть, как ваш аккумулятор выйдет из строя врасплох. Вы будете знать, когда начинать думать о его замене, задолго до того, как он подведет вас.

КАК ИЗМЕРИТЬ СРОК СЛУЖБЫ АККУМУЛЯТОРА ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ?

На электромобиле деградация деталей и компонентов измеряется по-разному в зависимости от их идентичности. Некоторым, например, интересно узнать свой возраст . На самом деле это не относится к литий-ионным батареям, поскольку они не портятся, когда не используются. Фактором, который часто представляет интерес, является пробег, потому что он позволяет узнать, как долго автомобиль использовался. Но пробег сам по себе не очень точный показатель, так как он не отражает условий вождения. По сути, ежедневная езда по городу или проглатывание миль по шоссе раз в месяц за тот же пробег не оказывают такого же влияния на автомобиль и его компоненты.

 

Поэтому, чтобы точно узнать срок службы аккумулятора электромобиля, мы больше говорим о цикле зарядки , как и в других устройствах, использующих литий-ионную технологию. Обратите внимание, что цикл зарядки соответствует не подзарядке автомобиля (с момента подключения автомобиля к источнику питания до момента отключения от сети), а переходу от 0 до 100% заряда аккумулятора. Например, если вы заряжаете свой автомобиль от 30 до 80%, это считается только половиной цикла зарядки.

КАК ДОЛГО РАБОТАЕТ АККУМУЛЯТОР ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ?

После некоторых пересмотров химии наступает время математики. Следовательно, чтобы определить срок службы аккумулятора электромобиля, необходимо учитывать количество циклов зарядки, которые он поддерживает, а также емкость аккумулятора. И, наконец, здесь все становится сложнее, включая пользовательские факторы (например, среднее количество миль, пройденных в год), если вы хотите получить срок службы по возрасту, а не по пробегу или циклу зарядки, что обычно ищут пользователи.

Как упоминалось ранее, первой важной частью информации является количество циклов зарядки, которые может выдержать батарея. Эта цифра варьируется в зависимости от модели, это вам решать у производителя. Здесь мы сталкиваемся с отсутствием задним числом: электромобили появились недавно и правильно оценить количество циклов зарядки сложно. Конечно, есть первые отзывы, но они неизбежно исходят от старых моделей. А поскольку технологии быстро меняются, брать результаты электромобилей, купленных 10 лет назад, не имеет большого смысла, поскольку сегодня батареи оптимизированы гораздо лучше.

 

Емкость аккумулятора , измеряемая в кВтч, также влияет на срок службы аккумулятора. Мы можем подумать, что чем он внушительнее, тем меньше ему нужно циклов зарядки и, следовательно, он живет дольше. Но более щедрая батарея также часто означает более тяжелый или мощный автомобиль, потребляющий больше энергии. Поэтому необходимо учитывать не только емкость аккумулятора, но и средний расход интересующего вас автомобиля. Ваш стиль вождения также имеет значение. Если вы привыкли к быстрой езде и использованию ресурсоемких функций, ожидайте, что вам придется чаще перезаряжаться и, следовательно, выиграете от меньшего времени автономной работы. И, конечно же, пройденное расстояниетакже должны быть учтены в уравнении. Как правило, вам довольно легко оценить километраж, который вы проезжаете каждый год, если у вас уже есть автомобиль. Вы должны принять во внимание все эти параметры, чтобы попытаться приблизительно рассчитать, как долго батарея может работать на конкретной модели и в соответствии с вашим использованием.

 

 

Наконец, лучший способ получить представление о времени автономной работы электромобиля — это все же ознакомиться с гарантиями производителя. Tesla, например, предлагает гарантию на аккумулятор и трансмиссию для своих Model S и Model X на срок до восьми лет или 240 000 километров пробега . Таким образом, вы почти наверняка будете спокойны по крайней мере в течение восьми лет или после того, как проедете 240 000 километров, но вы, безусловно, сможете извлечь выгоду из гораздо большего, поскольку производитель добровольно устанавливает очень низкую планку, чтобы не проводить ремонт и бесплатную замену. .

В июне 2020 года Tesla также опубликовала отчет об экологическом воздействии своих автомобилей, и данные, представленные производителем, чрезвычайно многообещающи в отношении срока службы аккумуляторов. Для Model S и Model X емкость аккумуляторов уменьшилась бы в среднем всего на 5% после 100 000 км пробега. А в будущем потери будут еще медленнее, поскольку необходимо дождаться пройденных 320 000 километров, чтобы батарея потеряла 10% своей первоначальной емкости. Итак, что ожидать: в среднем батарея Tesla может прослужить более 10 лет даже при пробеге 30 000 километров в год .

К сожалению, такого рода исследования сегодня все еще очень редки, и цифры обязательно варьируются в зависимости от моделей. Tesla является лидером в этом секторе, а ее Model S и Model X являются продуктами высокого класса, не следует ожидать такой производительности на начальном уровне от производителей, которые не так продвинуты в плане электромобилей. Поэтому его следует рассматривать в каждом конкретном случае.

КОГДА СЛЕДУЕТ ЗАМЕНИТЬ АККУМУЛЯТОР ВАШЕГО ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ?

Это больше вопрос емкости аккумулятора , чем пробега или лет. Как объяснялось ранее, каждый цикл зарядки уменьшает объем энергии, который аккумулятор может хранить. Таким образом, постепенно автономия автомобиля будет уменьшаться, и вы сможете преодолеть меньшее расстояние с полной зарядкой.

Конечно, не может быть и речи о том, чтобы дождаться очень низкого коэффициента, прежде чем менять батарею. Если емкость станет действительно слишком тесной, комфорт использования будет отсутствовать, потому что пользователь будет вынужден ограничивать себя короткими расстояниями перед каждой заправкой. Поэтому это вопрос ощущений, но, чтобы дать вам представление, не рекомендуется хранить батарею, уровень заряда которой упал ниже порога 70% .

Интересно взглянуть на гарантии производителей по этому поводу. В Tesla клиент имеет право потребовать замену батареи, если она упадет ниже 70% до восьми лет или X километров пробега (от 160 000 до 240 000 километров в зависимости от модели). Для его ЗОЭ, один из самых продаваемых электромобилей в Европе, Renault предлагает гарантию, если заряд батареи упадет до 66% от первоначальной емкости до того, как будет пройдено 8 лет или 160 000 километров. Эта ставка увеличивается до 75%, если вы решили арендовать аккумулятор, а не покупать его, вариант, предлагаемый французским производителем своим клиентам. Еще одна популярная электрическая модель, Nissan LEAF, также покрывается страховкой, если аккумулятор разряжается до определенного уровня до восьми лет или 160 000 километров пробега. Гарантия срабатывает, если емкость падает ниже 9 баров из 12 (эквивалентно 75%).

 

КАК УВЕЛИЧИТЬ СРОК СЛУЖБЫ АККУМУЛЯТОРА ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ?

Как мы видели, батарея электромобилей сегодня не представляет проблемы. Но если вы хотите сохранить свой автомобиль в течение очень долгого времени, не меняя его, или если у вас есть старая модель, в которой не используются новейшие технологии, имейте в виду, что вы можете принять меры, которые позволят аккумулятору изнашиваться медленнее.

Конечно, принимая во внимание то, что мы говорили ранее о влиянии циклов зарядки на аккумулятор, все, что состоит в снижении энергопотребления автомобиля, позволяет увеличить срок его службы, поскольку нам меньше нужно заряжать автомобиль. Для этого рекомендуется двигаться с размеренной скоростью, соблюдая принципы эко-вождения (например, без резких ускорений и торможений), которые распространяются и на автомобили с двигателями внутреннего сгорания.

Также будьте осторожны, не злоупотребляйте малополезными для вас функциями на батарейках, такими как кондиционер, встроенные экраны, если они есть, аудиосистема… Конечно, это не самое ресурсоемкое оборудование, поэтому не стесняйтесь использовать его, когда вам это действительно нужно, это не вопрос лишения себя всего. Но выключайте их, когда вы ими не пользуетесь, или немного ограничивайте потребление, это может помочь продлить жизнь в долгосрочной перспективе.

 

Температура также играет роль. Старайтесь максимально защитить свой автомобиль от холода и жары. Их срок службы может сократиться, если вы живете в районе с экстремальными температурами. В метрополии Франции проблем особо не возникает. Но нашим читателям, проживающим в Канаде или Африке, нельзя упускать из виду этот фактор.

Часто возникает совет, как и в случае с другими устройствами с литий-ионным аккумулятором, не ждать до последнего момента перед зарядкой аккумулятора и предпочесть регулярные короткие перезарядки, а не интенсивные сеансы зарядки, чтобы достичь 100%. Если это легко реализовать на смартфонах с нашими компактными зарядными устройствами, которые можно везде перевозить, то с электромобилями ситуация совсем другая. Многие пользователи для удобства взимают полную плату за ночь. Знайте, что это не имеет большого значения, и что вы не рискуете так испортить аккумулятор. Интеллектуальные системы электромобилейсами учитывают этот параметр, чтобы избежать изменения емкости батарей, как и в мобильных телефонах. Таким образом, вы можете оставить свой автомобиль подключенным к сети и заряжать его до тех пор, пока он не достигнет максимальной мощности, передача энергии будет автоматически прервана, как только это будет необходимо. Например, на Tesla Model S P100D таким образом невозможно восполнить емкость аккумулятора 102,4 кВт·ч, максимальная — 98,4 кВт·ч. Таким образом, существует базовая мощность 4 кВтч, которая не используется.

УТИЛИЗАЦИЯ И ВТОРАЯ ЖИЗНЬ АККУМУЛЯТОРОВ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

Мы упоминали об этом чуть ранее, необходимо заменить аккумулятор вашего электромобиля, пока он еще работает, как только он теряет около 30% своей емкости. Это один из основных аргументов электрических скептиков, которые подчеркивают тот факт, что аккумуляторы являются очень загрязняющими окружающую среду компонентами, и поэтому электромобили не так интересны, как говорят, с экологической точки зрения.

Но это ярлык. Аккумуляторы, которые уже недостаточно эффективны для оснащения электромобилей, восстанавливаются и используются для других целей, они далеко не приходят в негодность после своей первой жизни. Например, они могут стать дополнительным источником энергии для менее стабильных возобновляемых источников энергии , таких как солнечная энергия или энергия ветра, правильное функционирование которых сильно зависит от погоды. Поэтому создаются системы, в которых автомобильные аккумуляторы становятся альтернативным средством получения энергии при выходе из строя основного источника.

КАКИХ РАЗРАБОТОК ОЖИДАТЬ ОТ АККУМУЛЯТОРОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ?

Технологии, связанные с аккумуляторами для электромобилей, постоянно совершенствуются. Сегодня литий-ионный стал стандартом, используемым всеми производителями, заменив использовавшиеся ранее свинцово-кислотные аккумуляторы. В краткосрочной и среднесрочной перспективе маловероятно, что литий-ионная технология будет свергнута. Если, например, он достигает своих пределов на мобильных устройствах, это еще не относится к рынку электромобилей.

Крупные инвестиции направлены на то, чтобы наилучшим образом использовать литий и улучшить характеристики аккумуляторов, как с точки зрения автономности, так и с точки зрения их срока службы. Несколько направлений кажутся чрезвычайно многообещающими. Например, можно улучшить плотность энергии батарей, добавив графен в электроды (анод и катод). Таким образом, без увеличения размера у нас будет большая автономия и, следовательно, менее частая потребность в подзарядке и, следовательно, более длительный срок службы.

Мы еще не достигли этого, но обещания относительно будущего аккумуляторов для электромобилей впечатляют. Tesla заявляет, что в конечном итоге сможет предложить батареи, способные проехать более полутора миллионов километров , используя катод NMC 532 (никель, марганец, кобальт) в литий-ионной батарее. Он также сможет выдержать до 4000 циклов перезарядки, что более чем вдвое больше, чем сегодня. Contemporary Amperex Technology Limited (CATL), китайская компания, специализирующаяся на производстве литий-ионных аккумуляторов для электромобилей, видит еще дальше и анонсирует в будущем аккумулятор со сроком службы в два миллиона километров и 16 лет. Похоже, у литий-ионных аккумуляторов впереди светлое будущее.

Но после литий-иона уже идет, даже если мы еще не знаем, какая технология возьмет верх и когда. Например, речь идет о литий-воздушных (или литий-кислородных) батареях, особенностью которых является использование для работы кислорода окружающего воздуха. Поскольку часть компонентов не интегрирована непосредственно в батарею, аккумулятор становится легче и занимает меньше места. Тем не менее, с целью использования преимуществ большей плотности энергии  также разрабатываются фторидные батареи (ионная форма фтора) с жидким электролитом.

Литий - серные (Li-S) батареи также находятся в стадии изучения. В этом типе батареи анод сделан из лития, а катод из серы. Когда батарея разряжается, литий растворяется на поверхности анода, а затем осаждается на аноде во время зарядки. На этот метод возлагаются большие надежды, потому что он обеспечивает очень высокую плотность энергии, малый вес и позволяет производить менее дорогие и менее загрязняющие окружающую среду батареи. Идеальный компромисс? Возможно, если исследования продвинутся вперед, потому что на данный момент ученые должны столкнуться со многими технологическими проблемами, чтобы добиться производства стабильных литий-серных батарей. О прогрессе было объявлено в начале 2020 года,

Затем у нас появляется интерес к батареям с твердым электролитом ., который также называют «полутвердой батареей» или просто «твердотельной батареей». Их отличает электролит: пластина из стекла или геля, следовательно, в твердой форме. Это система, которая уже используется для кардиостимуляторов. Преимущества многочисленны. Эти батареи гораздо более безопасны и менее чувствительны к экстремальным температурам, чем литий-ионные решения. Они также требуют меньше мер предосторожности при использовании. Твердотельные батареи также дешевле в производстве, в частности, для них не нужны драгоценные материалы, такие как кобальт. Все ради гораздо более интересной плотности энергии, до трех раз выше, чем у нынешних аккумуляторов. Toyota и Volkswagen уже сообщили, что хотят продавать электромобили с цельнолитой батареей с 2025 года.

Наконец, вы, возможно, слышали о натрий-ионных батареях . Их преимущество в том, что они очень долговечны (4000 циклов зарядки), очень быстро заряжаются и недороги в производстве. Но его низкая плотность электрической энергии делает его маловероятным кандидатом на будущее автомобильной промышленности. Эта технология более перспективна для менее ресурсоемких устройств, таких как электросамокаты или велосипеды.

ВЫВОД

Нет неоспоримой правды о сроке службы аккумуляторов электромобилей. Эти данные зависят от модели автомобиля, стиля вождения, а также от трудно поддающихся контролю внешних параметров, таких как температура окружающей среды. Деградация аккумуляторов вызывает страх у многих потребителей, но последние результаты, которые мы получаем, вселяют оптимизм в отношении их долговечности, особенно в отношении последних поколений, в которых используются передовые технологии.

Если вы не торопитесь приобрести электромобиль, имейте в виду, что производители год за годом становятся лучше, предлагая аккумуляторы, которые должны работать дольше, и автомобили с большим запасом хода. У нас также будет больше перспективы на этом рынке, с более точными данными о продолжительности жизни батарей.

А пока, если вы хотите перейти на электромобиль, отдайте предпочтение модели с гарантией замены батареи до X лет или X километров. Если вас заинтересовала модель и вы намерены хранить ее дольше, чем предусмотрено гарантией, узнайте цену смены батареи, заряженной производителем.