Autoturismele electrice au ajuns să fie prezențe comune pe străzi. Cel mai mare merit aparține acumulatorilor. Aceștia au avansat atât de mult, încât permit autonomii ridicate și timpi reduși de încărcare. Totuși, dacă ne referim la vehiculele grele, încă mai e mult de muncă. La ce să ne așteptăm de la viitoarele baterii pentru camioane și avioane?
Constant, se dezvoltă noi tehnologii pentru baterii. Acestea promit să asigure o densitate energetică mai mare, o durată de viață mai lungă și o încărcare mai rapidă.
Astfel, producătorii de automobile au investit miliarde de dolari în tehnologii noi. Cea mai importantă dintre ele – SSD (Solid State Battery). Recent, Ford și BMW au investit împreună 130 de milioane de dolari în compania Solid Power din Colorado, USA, în care Ford pompase deja alte sume de bani. Volkswagen a investit 300 de milioane de dolari în startup-ul QuantumScape. Acesta a ajuns acum să fie evaluat la peste 9 miliarde de dolari. Asta, după ce valora 3,3 miliarde de dolari în 2020. Toyota, care și-a arătat scepticismul față de vehiculele electrice, a depus peste 1000 de brevete pentru tehnologia SSD.
➡ Bateriile SSD vor costa cât cele Li-ion 💡
În timp ce industria a așteptat plină de speranță noile tehnologii, bateriile litiu-ion s-au îmbunătățit constant. Tesla a impresionat cu noile celule 4680, despre care susține că vor aduce o serie de beneficii, de la creșterea autonomiei la reducerea costurilor. Această nouă celulă cilindrică este mai mare decât cele folosite până acum și are o densitate energetică superioară.
Practic, tehnologia Li-ion s-a rafinat până la punctul în care noile tehnologii nu mai sunt cruciale pentru viitoarele modele electrice. Să luăm ca exemplu recentul Hyundai Ioniq 5: cu o autonomie de 480 km, coreeanul se poate încărca în mai puțin de 20 de minute. Tesla produce acum mașini ce pot rula aproximativ 650 km. Iar tehnologia continuă să evolueze, fapt care scade presiunea uriașă care apasă asupra producătorilor de baterii. Însă doar în cazul autoturismelor.
➡ Conduse până la golirea bateriei: autonomiile reale ale autoturismelor electrice 💡
Însă azi nu vorbim doar despre mașini. Mobilitatea electrică va avea aplicații și în domeniul transporturilor rutiere, al transportului maritim și chiar al aviației. Iar aici, limitările date de tehnologia Li-ion sunt evidente.
Baterii pentru camioane și avioane
Camioanele și cap tractoarele electrice sunt deja o realitate. Însă autonomia redusă a modelelor disponibile în prezent le limitează utilizările. Freightliner eCascadia, unul dintre modelele cu cea mai mare autonomie disponibile în prezent, poate merge aproximativ 400 km cu o încărcare. Volvo nu poate atinge această performanță, ci se oprește după doar 240 km.
Tesla promite să schimbe regulile jocului. Modelul de bază al viitorului lor cap tractor va oferi o autonomie de aproximativ 500 km. Versiunea de top se laudă chiar cu 800 km. CEO-ul Elon Musk a făcut unele aluzii legate de autonomii mai mari. Oricât de impresionante ar fi acestea, ele reprezintă totuși doar jumătate din autonomiile unui cap tractor diesel actual.
Provocarea este și mai mare pentru aeronave. Industria avioanelor electrice rămâne la început – câteva avioane mici de antrenament și-au luat zborul, iar avioanele de pasageri cu rază scurtă de acțiune par a fi la orizont. Dacă tehnologia poate face față provocării, avioanele electrice au potențialul de a reduce enorm costurile de operare.
➡ Tesla dezvoltă baterii pentru avioanele electrice 💡
O densitate energetică mai mare va contribui la transformarea avioanelor electrice pe distanțe lungi în realitate. Elon Musk susține că o densitate energetică de 400 Wh/kg va fi suficientă pentru avioane. Aceasta ar putea fi obținută în următorii 5 ani de cercetăti. Însă o lucrare recentă a prezentat densitățile de energie necesare pe care avioanele electrice vor trebui să le atingă. Avioanele regionale vor avea nevoie de aproximativ 600 Wh/kg. Avioanele cu corpuri înguste, precum Boeing 737, vor avea nevoie de aproximativ 750 Wh/kg. Avioanele de mare capacitate, cele mari care transportă sute de pasageri, vor avea nevoie de o densitate de aproximativ 1300 Wh/kg.
Acest lucru va necesita îmbunătățiri importante în ceea ce privește tehnologia actuală a bateriilor – bateriile din mașinile electrice populare de astăzi ating doar 250 Wh/kg. O serie de baterii solide în curs de dezvoltare susțin o densitate de energie de aproximativ 400 Wh/kg, ceea ce ar putea fi suficient pentru ca avioanele regionale mici să acopere anumite rute pe distanțe scurte.
Există, totuși, motive de optimism. Battery500, un consorțiu de universități și institute care cercetează baterii cu densitate mai mare, își propune să producă o densitate de 500 Wh/kg.
➡ Acumulatorul litiu-sticlă a fost patentat de John Goodenough 💡
Numele implicate în consorțiu sunt impresionante. Acestea îl includ și pe John Goodenough, un chimist laureat al premiului Nobel și inventatorul bateriei litiu-ion, pe lângă mulți alți cercetători de renume. Într-o perioadă relativ scurtă de timp, consorțiul a adus îmbunătățiri importante legate de densitatea energetică și ciclul de viață.
Sigur, mai intervine un aspect. Forurile internaționale vor exercita presiuni uriașe și asupra companiilor aviatice și navale. Implicit, presiunile vor ricoșa pe umerii producătorilor de baterii. Astfel, se vor naște noi tehnologii. Actualmente, cele mai avansate tehnologii aflate în cercetare sunt acumulatorii Blade, cei litiu-sticlă, cu amidon, cu folie de nichel, Single Crystal și Ultima de la General Motors. Poți citi despre toate aici.
Indiferent cât de rapid va pătrunde propulsia electrică în aceste domenii, vor mai rămâne două aspecte de lămurit. Primul – surse de încărcare suficient de rapide ca să permită menținerea productivității avioanelor. A, și rețele de încărcare supradimensionate, care să susțină bateriile multe și gigantice. Apoi, puterea de convingere a companiilor aviatice, care vor trebui să lupte cu reticența unor pasageri legată de zborul cu avioane electrice.
Foto deschidere: climate.nasa.gov
