Νέα εκπληξη: Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής για τις μπαταρίες EV

Ο κόσμος βιάζεται πρώτα προς μια νέα «Ηλεκτροψηφιακή Εποχή» που χαρακτηρίζεται από προϊόντα υψηλής τεχνολογίας και εξορυκτικές δραστηριότητες. Οι μεγάλες μπαταρίες ιόντων λιθίου με ένταση πόρων που τροφοδοτούν τους αναδυόμενους στόλους ηλεκτρικών οχημάτων καταπονούν ήδη τις παγκόσμιες αλυσίδες εφοδιασμού ορυκτών. Σχεδόν ένα στα πέντε αυτοκίνητα που πωλούνται παγκοσμίως πέρυσι ήταν ηλεκτρικό, μια αναλογία που αναμένεται να αυξηθεί ραγδαία τα επόμενα χρόνια. Οι αυτοκινητοβιομηχανίες και οι κυβερνήσεις σπεύδουν να ενισχύσουν περισσότερο λίθιο, κοβάλτιο και άλλα «κρίσιμα ορυκτά» που απαιτούνται για την κατασκευή αυτών των μπαταριών.

Ωστόσο, νέα έρευνα δείχνει ότι αυτές οι μπαταρίες, που κάποτε θεωρούνταν ότι είχαν βραχύβια, εγγενώς αναλώσιμες διατηρησιμότητα, μπορεί στην πραγματικότητα να διαρκέσουν πολύ περισσότερο από το αναμενόμενο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα ηλεκτρικά οχήματα που φροντίζονται σωστά μπορεί να ξεπεράσουν ακόμη και τα αντίστοιχα ορυκτών καυσίμων. Αυτά είναι δυνητικά καλά νέα: τα EV μεγαλύτερης διάρκειας μπορεί να αγοράσουν τους κατασκευαστές που χρειάζονται πολύ χρόνο για την κατασκευή εξαρτημάτων που απαιτούνται για την κάλυψη των αυξανόμενων παγκόσμιων απαιτήσεων.

Τα νέα ευρήματα, δημοσιεύεται σήμερα στην εφημερίδαl Ενέργεια της Φύσης από ερευνητές από το SLAC-Stanford Battery Center, προτείνουν ότι οι μπαταρίες EV μπορεί στην πραγματικότητα να διαρκέσουν περίπου το ένα τρίτο περισσότερο από τις προηγούμενες προβλέψεις. Αυτό σημαίνει ότι οι οδηγοί θα μπορούσαν ενδεχομένως να συνεχίσουν να οδηγούν το σύγχρονο EV τους χωρίς να αντικαταστήσουν την μπαταρία για αρκετά επιπλέον χρόνια. Οι ερευνητές σημειώνουν ότι η συγκλονιστική διαφορά στις εκτιμήσεις της διάρκειας ζωής της μπαταρίας προέρχεται από θεμελιωδώς μη ρεαλιστικά περιβάλλοντα δοκιμών που έγιναν βιομηχανικό πρότυπο. Όταν οι ερευνητές δοκίμασαν τις μπαταρίες για δύο χρόνια με τρόπους που λένε ότι είναι πιο στενά ευθυγραμμισμένοι με τον τρόπο με τον οποίο οι οδηγοί χρησιμοποιούν πραγματικά τα EVs καθημερινά, η προσδοκώμενη διάρκεια ζωής της μπαταρίας βελτιώθηκε σημαντικά.

“Δεν δοκιμάζουμε τις μπαταρίες EV με τον σωστό τρόπο”, αναπληρώτρια καθηγήτρια του Stanford και ανώτερη συγγραφέας της εργασίας Simona Onori είπε σε δήλωση. «Προς έκπληξή μας, η πραγματική οδήγηση με συχνή επιτάχυνση, το φρενάρισμα που φορτίζει τις μπαταρίες λίγο, το σταμάτημα για να μπει σε ένα κατάστημα και το να αφήνεις τις μπαταρίες να ξεκουράζονται για ώρες τη φορά, βοηθά τις μπαταρίες να διαρκούν περισσότερο από ό,τι πιστεύαμε με βάση τα πρότυπα εργαστηρίου της βιομηχανίας δοκιμές.”

SLAC-Stanford Battery Center αναφέρει στην ιστοσελίδα της ότι ο απώτερος στόχος του είναι να «επιταχύνει την ανάπτυξη τεχνολογιών αποθήκευσης μπαταριών και ενέργειας σε κλίμακα», σε μια προσπάθεια αντιμετώπισης της κλιματικής αλλαγής. Η ερευνητική εργασία χρηματοδοτήθηκε κυρίως από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών Graduate Research Fellowship Program και την Stanford Chevron Fellowship in Energy.

Συγγενεύων: [ ‘Everything has a cost:’ High-tech products and the new era of mineral mining ]

Η πιο «ρεαλιστική» οδήγηση οδήγησε σε μικρότερη υποβάθμιση της μπαταρίας

Οι ερευνητές εξέτασαν 92 εμπορικές μπαταρίες ιόντων λιθίου EV για δύο χρόνια σε τέσσερις διαφορετικούς τύπους προφίλ οδήγησης. Η τυπική προσέγγιση του κλάδου χρησιμοποιεί έναν «σταθερό ρυθμό [battery] αποφόρτιση» ακολουθούμενη αμέσως από επαναφόρτιση. Στον πραγματικό κόσμο, αυτό θα έμοιαζε σαν κάποιος να οδηγεί το όχημά του μέχρι να μειωθεί σχεδόν πλήρως η μπαταρία και στη συνέχεια να τη βάλει στην πρίζα για να φορτιστεί πλήρως. Αυτή η διαδικασία συνεχούς κατανάλωσης μπαταρίας και επαναφόρτισης μοιάζει με τον τρόπο που οι περισσότεροι άνθρωποι χρησιμοποιούν ένα smartphone.

Αλλά δεν είναι τόσοι πολλοί οδηγοί που χρησιμοποιούν πραγματικά τα οχήματά τους. Οι ιδιοκτήτες ηλεκτρικών οχημάτων, σημειώνουν οι ερευνητές, οι οποίοι οδηγούν το όχημά τους σε σύντομες εκρήξεις από και προς τη δουλειά ή γύρω από την πόλη, μπορεί να περάσουν αρκετές ημέρες ή και μια εβδομάδα χωρίς επαναφόρτιση. Οι ερευνητές προσπάθησαν να αναπαραστήσουν αυτή την πιο ρεαλιστική, περιοδική μέθοδο οδήγησης σε ένα από τα προφίλ οδήγησης. Τελικά, το πιο ρεαλιστικό προφίλ είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας έως και 38%.

«Αυτή η εργασία απεικονίζει τη σημασία της δοκιμής των μπαταριών υπό ρεαλιστικές συνθήκες χρήσης και αμφισβητεί την ευρέως αποδεκτή σύμβαση της εκφόρτισης σταθερού ρεύματος στο εργαστήριο», έγραψαν οι ερευνητές στην εργασία.

Τα ευρήματα φαίνεται ομοίως να έρχονται σε αντίθεση με τις κοινώς διαδεδομένες υποθέσεις σχετικά με τους τύπους οδήγησης που υποβαθμίζουν γρήγορα τις μπαταρίες. Αν και πολλοί οδηγοί πιστεύουν ότι η ταχεία επιτάχυνση και το φρενάρισμα υποβαθμίζει τις μπαταρίες των EV γρηγορότερα από τη σταθερή οδήγηση, οι ερευνητές βρήκαν μια συσχέτιση στα δεδομένα τους που υποδηλώνουν ότι οι απότομες, σύντομες επιταχύνσεις μπορεί στην πραγματικότητα να οδηγήσουν σε πιο αργή υποβάθμιση της μπαταρίας. Πιέζοντας δυνατά τα πεντάλ με μολύβδινο πόδι δεν φαινόταν να επιταχύνει τη γήρανση της μπαταρίας. Μπορεί στην πραγματικότητα να είχε το αντίθετο αποτέλεσμα.

«Για τους καταναλωτές που χρησιμοποιούν τα ηλεκτρικά τους αυτοκίνητα για να πάνε στη δουλειά, να πάρουν τα παιδιά τους, να πάνε στο παντοπωλείο, αλλά κυρίως να μην τα χρησιμοποιούν ή ακόμα και να τα χρεώνουν, ο χρόνος γίνεται η κυρίαρχη αιτία γήρανσης σε σχέση με το ποδήλατο», φοιτητής διδάκτορας της Σχολής Μηχανικών του Stanford και Ο συν-συγγραφέας της εφημερίδας Alexis Geslin είπε σε μια δήλωση.

Τα μεταχειρισμένα ηλεκτρικά οχήματα μπορεί να είναι πιο βιώσιμα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως

Τα ευρήματα βασίζονται σε έναν αυξανόμενο όγκο αισιόδοξης έρευνας, τα νεότερα EV μπορεί να διαρκέσουν περισσότερο από προηγούμενες επαναλήψεις. Μια πρόσφατη ανάλυση 5.000 μπαταριών EV από την εταιρεία τηλεματικής Geotab, αναφέρθηκε πρόσφατα από Ενσύρματο, βρήκε μια μέση υποβάθμιση της μπαταρίας περίπου 1,8% ετησίως. Αυτό συγκρίνεται με το 2,3% της μέσης υποβάθμισης της μπαταρίας για παλαιότερα EV που μελετήθηκαν το 2019. Αυτά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι τα συστήματα διαχείρισης της μπαταρίας βελτιώνονται. Ορισμένες εκτιμήσεις προτείνουν ένα ηλεκτρικό όχημα που αγοράστηκε σήμερα θα μπορούσε θεωρητικά να διαρκέσει 20 χρόνιατο οποίο είναι μεγαλύτερο προσδόκιμο ζωής από ορισμένα αυτοκίνητα με κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Το αν οι ιδιοκτήτες αυτοκινήτων χρησιμοποιούν όντως το ίδιο αυτοκίνητο για τόσο καιρό, μένει να φανεί. Ο μέσος όρος ηλικία των αυτοκινήτων στους δρόμους των ΗΠΑ ιδίως είναι παλαιότερα από τα προηγούμενα χρόνια αν και το Η τάση δεν έχει μεταφραστεί πλήρως σε EV. Είναι πιθανό αυτό να αλλάξει καθώς το κόστος των EV μειώνεται και περισσότεροι οδηγοί απομακρύνονται από πιο παραδοσιακούς κινητήρες εσωτερικής καύσης. Τα ηλεκτρικά οχήματα μεγαλύτερης διάρκειας θα μπορούσαν ενδεχομένως να μειώσουν την επιβάρυνση των παγκόσμιων αλυσίδων εφοδιασμού που αγωνίζονται επί του παρόντος να ανοίξουν νέες εγκαταστάσεις ορυκτών ορυκτών και μπαταριών.