Η ένδειξη χαμηλής μπαταρίας στο κινητό τηλέφωνό φαίνεται να αποτελεί όλο και πιο συχνή πηγή άγχους. Κι όντως, υπάρχει ένα πραγματικό άγχος που συνδέεται με μια άδεια μπαταρία του κινητού τηλεφώνου.
Καθώς οι μπαταρίες γερνούν, λιγότερη από την αποθηκευμένη ενέργεια γίνεται διαθέσιμη. Για ένα ηλεκτρικό όχημα, ο φόβος της χαμηλής μπαταρίας μπορεί να συμβάλει σε αυτό που είναι γνωστό ως «άγχος εμβέλειας», ένα συχνά αναφερόμενο πρόβλημα ως προς την ευρεία υιοθέτηση των EV.
Καθώς η αγορά των ηλεκτρικών οχημάτων συνεχίζει να αναπτύσσεται και η τεχνολογία βελτιώνεται, οι μπαταρίες λιθίου στα ηλεκτρικά οχήματα προχωρούν πολύ περισσότερο. Αλλά δυστυχώς, οι μπαταρίες δεν διαρκούν για πάντα. Επειδή η απόδοση των μπαταριών αναπόφευκτα μειώνεται, οι μπαταρίες θα γίνουν τελικά απόβλητα και θα πρέπει να ανακυκλωθούν.
Γιατί φθείρονται οι μπαταρίες;
Σε γενικές γραμμές, υπάρχουν τρεις κύριες οδοί μείωσης της απόδοσης μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου: η θερμοκρασία, οι κύκλοι φόρτισης και ο χρόνος. Η επαναλαμβανόμενη χρήση του μέγιστου δυναμικού αποθήκευσης της μπαταρίας, οι γρήγοροι κύκλοι φόρτισης και εκφόρτισης και η έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες είναι πιθανό να μειώσουν την απόδοση της μπαταρίας. Αν και οι αιτίες της «υποβάθμισης» της ισχύος της μπαταρίας είναι πολύπλοκες, η κακή διαχείριση της θερμοκρασίας και της φόρτισης θα επιταχύνει γρήγορα τις απώλειες απόδοσης.
Μια μπαταρία δεν χρειάζεται απαραίτητα να χρησιμοποιηθεί για να μειωθεί η απόδοσή της. Η αποθήκευση μιας μπαταρίας λιθίου για μεγάλα χρονικά διαστήματα σε πλήρη χωρητικότητα ή σχεδόν σε άδεια κατάσταση θα μειώσει επίσης σταδιακά το μέγιστο δυναμικό αποθήκευσης, μια διαδικασία που αναφέρεται ως «ημερολογιακή υποβάθμιση».
Δεδομένου ότι τα αυτοκίνητα είναι ακινητοποιημένα το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου, η ημερολογιακή υποβάθμιση και οι θερμικές συνθήκες είναι πιθανότατα οι κύριοι παράγοντες που καθορίζουν τη μακροζωία της μπαταρίας.
Το πόσες φορές μια μπαταρία μπορεί να αποδώσει την αποθηκευμένη ενέργειά της με συγκεκριμένο ρυθμό είναι συνάρτηση της «υποβάθμισης». Όταν η απόδοση της μπαταρίας υποβαθμίζεται σημαντικά, η μπαταρία μπορεί να χρειαστεί να αντικατασταθεί ή το όχημα ακόμα και να αποσυρθεί. Ενώ κάποια «υποβάθμιση» είναι αναπόφευκτη, ανάλογα με την εφαρμογή και τον σχεδιασμό, οι μειώσεις της χωρητικότητας μπορεί να μην έχουν τον ίδιο αντίκτυπο στην απόδοση.
Πόσο μακριά για πόσο καιρό;
Το πραγματικό ερώτημα για τους ανήσυχους για την αυτονομία είναι «για πόσες φορές η μπαταρία και το σύστημα του οχήματος θα παρέχουν τη μέγιστη ή τουλάχιστον μια λογική αυτονομία οδήγησης με μία μόνο φόρτιση;».
Το πρώτο Nissan Leaf του 2012 είχε εκτιμώμενη αυτονομία μόλις 120 χιλιόμετρα όταν ήταν καινούργιο και έχασε έως και το 20% της πραγματικής του αυτονομίας σε 5 χρόνια χρήσης. Το Leaf βασιζόταν σε ένα μικρό πακέτο μπαταριών σε σύγκριση με τα σημερινά μοντέλα και η μπαταρία έχανε τις δυνατότητες της πιο γρήγορα λόγω της έλλειψης θερμικής διαχείρισης.
Εννέα χρόνια αργότερα, τα σημερινά ηλεκτρικά οχήματα έχουν τριπλάσιο δυναμικό αποθήκευσης μπαταριών και αυτονομία που πλησιάζει τα 400 χιλιόμετρα. Η ανθεκτικότητα της μπαταρίας έχει επίσης βελτιωθεί, όπου τα σημερινά οχήματα μπορούν να διανύσουν πάνω από 180.000 χιλιόμετρα με μόλις 10% μείωση της μέγιστης αυτονομίας.
Για να γίνει κατανοητό, ας δούμε πώς μπορεί να αλλάξει η υποβάθμιση της μπαταρίας και η αυτονομία οδήγησης των ηλεκτροκίνητων οχημάτων κατά τη διάρκεια της ζωής ενός οχήματος. Κατά τη διάρκεια της μέσης διάρκειας ζωής, ήτοι περί τα 12 χρόνια, τα επιβατικά οχήματα διανύουν περίπου 180.000 χιλιόμετρα, δηλαδή περίπου 15.000 χιλιόμετρα ανά έτος.
Λόγω της υποβάθμισης, το σύστημα μπαταρίας είναι πιθανό να χάσει μεταξύ 11 και 17 kWh πραγματικής χωρητικότητας κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Αυτό μεταφράζεται σε ποσοστό από 12% έως 50% του αρχικού μεγέθους του συστήματος μπαταρίας για αυτά τα οχήματα.
Ένα μικρό EV, όπως το Nissan LEAF του 2012 με μπαταρία 24 kWh, θα μπορούσε να έχει πραγματοποιήσει πάνω από 1000 ισοδύναμους κύκλους μέσα στα πρώτα 5 χρόνια ιδιοκτησίας. Συγκρίνετε αυτό με ένα EV με μπαταρία 75 kWh, όπου τόσο ο ρυθμός μείωσης της εμβέλειας, η συσσώρευση κύκλων όσο και η σχετική απώλεια εμβέλειας είναι λιγότερο σημαντική.
Ενώ η εμβέλεια ενός EV θα μειώνεται καθώς οι μπαταρίες «γερνούν», η μείωση της εμβέλειας του οχήματος θα έχει μικρότερο αντίκτυπο στις ταξιδιωτικές δυνατότητες των σημερινών EV.
Ο μέσος χρήστης ενός EV κινείται κατά μέσο όρο περίπου 70 χιλιόμετρα την ημέρα και ένα μεταχειρισμένο EV με εμβέλεια 350 έως 450 χιλιομέτρων με μία μόνο φόρτιση θα μπορούσε να είναι ιδανικό για τα περισσότερα ταξίδια.
Ένα άλλο συμπέρασμα είναι ότι, δεδομένου του τρόπου λειτουργίας των ιδιωτικών οχημάτων, η διάρκεια ζωής των μεγαλύτερων συστοιχιών μπαταριών μπορεί να ταιριάζει καλύτερα με τη μέση διάρκεια ζωής των οχημάτων. Τα EV με μεγαλύτερη εμβέλεια έχουν καλύτερη πρόταση αξίας για τους αγοραστές μεταχειρισμένων EV, γεγονός που θα μπορούσε επίσης να συμβάλει στη μείωση του κόστους υιοθέτησης EV.
Πώς μπορώ να κάνω τη μπαταρία μου να διαρκέσει περισσότερο;
Ενώ η ημερολογιακή γήρανση είναι πιθανό να είναι ο κυρίαρχος μηχανισμός υποβάθμισης για τις μπαταρίες EV, η έκθεση σε ακραίες θερμοκρασίες και η κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας κατά την αποθήκευση του οχήματος μπορούν επίσης να επηρεάσουν την απόδοση της μπαταρίας.
Η έκθεση στη θερμότητα καταπονεί τη μπαταρία και μπορεί να οδηγήσει σε πρόωρη υποβάθμιση. Οι ακραίες χαμηλές θερμοκρασίες μπορούν επίσης να επηρεάσουν αρνητικά την απόδοση της μπαταρίας, μειώνοντας την αποτελεσματική αποθηκευτική ικανότητά της και αυξάνοντας τα φορτία. Αυτός είναι ένας βασικός λόγος για τον οποίο τα περισσότερα σημερινά EV βασίζονται σε ενεργά συστήματα υγρής ψύξης για την ομοιόμορφη κατανομή της θερμότητας σε όλο το πακέτο και τη διασφάλιση ενός σταθερού εύρους θερμοκρασιών κατά τη λειτουργία.
Παρόλο που ο χρόνος και το κλίμα αποτελούν μεγάλους παράγοντες για τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, αυτό δεν σημαίνει ότι είστε ανίσχυροι να βελτιώσετε την απόδοση των μπαταριών σας. Διατηρώντας το σύστημα μπαταριών κάτω από τη μέγιστη τάση και πάνω από την ελάχιστη, μειώνεται ο ρυθμός υποβάθμισης της μπαταρίας. Με άλλα λόγια, η πλήρης φόρτιση και εκφόρτιση μιας μπαταρίας, από 0% έως 100%, μπορεί να υποβαθμίσει την απόδοση της μπαταρίας τάξεις μεγέθους ταχύτερα από ό,τι οι κύκλοι εκφόρτισης μικρού βάθους.
Τα ηλεκτρικά οχήματα διαθέτουν ήδη ένα ενσωματωμένο σύστημα διαχείρισης της μπαταρίας, το οποίο αποτρέπει τη φόρτιση ή την εκφόρτιση του οχήματος στο ανώτατο και κατώτατο όριο του δυναμικού. Ωστόσο, μπορεί ακόμα να μπορείτε να βελτιώσετε τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας σας με τη διαχείριση της φόρτισης.
Έρευνες έχουν δείξει ότι η καθημερινή φόρτιση σε λιγότερο από 75% συμβάλλει στο να μεγιστοποιήσετε τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Η φόρτιση υψηλής ισχύος καταπονεί επίσης την μπαταρία, οπότε διατηρήστε τη φόρτιση αργή και χαμηλή όταν δεν βρίσκεστε σε ταξίδι με το EV.
Τα οχήματα που σταθμεύουν μακροχρόνια με άδεια ή γεμάτη μπαταρία θα παρουσιάσουν επίσης υψηλότερα επίπεδα υποβάθμισης από ένα σύστημα με φόρτιση της τάξης του 75%.
Μια στρατηγική είναι η φόρτιση της μπαταρίας σε ελαφρώς χαμηλότερα επίπεδα, ειδικά όταν το όχημα μπορεί να αποθηκευτεί για παρατεταμένο χρονικό διάστημα. Έτσι, ενώ μπορεί να είναι καθησυχαστικό να αφήνετε το όχημά σας στο 100% ενώ είναι σταθμευμένο στο αεροδρόμιο, η μπαταρία θα αγωνίζεται να διατηρήσει αυτή την κατάσταση φόρτισης όσο λείπετε.
Τρεις συμβουλές για τη μεγιστοποίηση της διάρκειας ζωής μιας μπαταρίας EV:
Περιορίστε την ταχεία φόρτιση DC, ιδιαίτερα σε κρύο καιρό.
Μην αδειάζετε τη μπαταρία στο μηδέν και προσπαθήστε να αποθηκεύετε το όχημα σε ένα μέσο επίπεδο φόρτισης μεταξύ 25% και 75%.
Αν και δεν μπορούμε ακόμα να ελέγξουμε τον καιρό, αποφύγετε να σταθμεύετε το αυτοκίνητο για μεγάλα χρονικά διαστήματα σε ακραία ζέστη.
Η καθημερινή ή ακόμα και η βαριά χρήση δεν μεταφράζεται απαραίτητα σε επιταχυνόμενη υποβάθμιση, οπότε συνεχίστε να οδηγείτε! Και μην ανησυχείτε – οι περισσότερες μπαταρίες πιθανόν να ξεπεράσουν τη διάρκεια ζωής του οχήματος.