Срок службы и возможность замены батареи на электромобиле
В последние годы электромобили приобретают все большую популярность во всем мире. Это неудивительно, ведь электрический транспорт предлагает нам ряд преимуществ, которые сложно игнорировать. Это и экологичность, и экономия в использовании, и передовые технологии. Однако, одним из ключевых вопросов, с которым сталкиваются водители электромобилей, является срок эксплуатации батареи и возможность ее замены. Этот вопрос мы сегодня и рассмотрим.
Типы аккумуляторных батарей в электромобилях
Существует несколько типов аккумуляторов, применяемых в электромобилях.
Литий-ионные батареи используются в электромобилях чаще всего. Их популярность объясняется высокой энергоемкостью. Это означает, что они могут хранить большое количество энергии на единицу веса, а значит, могут обеспечить более дальний запас хода. К плюсам литий-ионных батарей относится и их относительно небольшой вес, повышающий производительность автомобиля.
Минусами литий-ионных батарей являются:
- высокая стоимость
- ограниченный срок службы
- пожароопасность при нарушении условий эксплуатации
Литий-железо-фосфатные батареи относятся к категории литий-ионных аккумуляторов, но катод в них состоит из литий-железо-фосфатного соединения. Это обеспечивает им ряд преимуществ, таких как:
- повышенная безопасность и более длительный срок службы, до 5000 циклов зарядки;
- они считаются более безопасными;
- они лучше переносят эксплуатацию в условиях высоких температур;
- отсутствие в составе кобальта делает их менее токсичными.
Но в литий-железо-фосфатных батареях несколько ниже плотность энергии по сравнению с другими типами батарей. Они больше и тяжелее при том же уровне энергии. Кроме того, у данного типа батарей снижается производительность при низких температурах.
Никель-металл-гибридные батареи были одними из первых типов батарей, используемых в электромобилях. Они имеют более высокую энергоемкость и более долгий срок службы, чем свинцово-кислотные батареи, но они также дороже. Кроме того, никель-металл-гибридные батареи не так безопасны, как литий-ионные, и они могут быть пожароопасными при повреждении или неправильном обслуживании.
Свинцово-кислотные батареи – самые доступные, но при этом имеют самую низкую энергоемкость. Их срок службы ограничен, а уровень безопасности уступает литий-ионным аккумуляторам.
Кроме перечисленных выше типов батарей, в электромобилях могут использоваться суперконденсаторы. Они имеют очень высокую энергоемкость на единицу веса и очень низкий удельный заряд. Это означает, что они могут быстро накапливать и отдавать большое количество энергии, но не могут хранить ее в течение длительного времени.
Суперконденсаторы используются в электромобилях для ускорения и торможения. Они обеспечивают кратковременную мощность, необходимую для этих операций. Ожидается, что в будущем суперконденсаторы будут использоваться в электромобилях в сочетании с другими типами батарей. Это позволит обеспечить сочетание высоких характеристик и длительного срока службы.
Сколько служат батареи в электромобилях
Определить точный срок эксплуатации аккумуляторов в электромобилях достаточно сложно ввиду некоторых причин:
- Электромобили – достаточно новая технология, в настоящее время нет достаточных данных, чтобы точно предсказать срок их службы.
- Большое количество испытаний проводилось на отдельных элементах аккумуляторов, а о батарейных блоках в целом мы мало что знаем.
Анализ данных об электромобилях, бывших в эксплуатации около 10 лет, Tesla Model S и Nissan LEAF показывает, что EV аккумуляторы имеют впечатляющий срок эксплуатации. Большинство существующих сейчас батарей электромобилей никогда не заменялись. Текущие оценки и анализ позволяют предположить средний срок батареи электромобиля 10-20 лет.
Аккумуляторы не выходят из строя сразу, они постепенно теряют часть своей емкости, что называется деградацией батареи. Чтобы понять с какой скоростью это происходит, отметим, что деградация батареи Tesla Model S составляет около 5% после прохождения 80 000 километров. На скорость деградации аккумулятора влияют многие факторы. Продлить продолжительность службы аккумулятора можно, следуя нескольким правилам:
- Избегайте ежедневной зарядки автомобиля, ведь каждая зарядка (не важно, сколько процентов батареи вы зарядили) оказывает дополнительную нагрузку на аккумулятор. Заряжайте автомобиль по мере необходимости, избегая ежедневного включения в сеть «на всякий случай».
- Поддерживайте уровень заряда аккумулятора на уровне 20-80%, заряжать аккумулятор до полной емкости не рекомендовано, если в этом нет необходимости. Частый полный разряд и заряд батареи способен усилить ее деградацию.
- Заряжайте автомобиль от переменного тока; считается, что зарядка аккумулятора постоянным током усиливает ее деградацию. Это может оказаться правдой, ведь при такой зарядке повышается температура батареи и она испытывает большую нагрузку, чем при медленной зарядке.
За последнее десятилетие стоимость аккумуляторов значительно снизилась: это объясняется научными открытиями, позволяющими снижать цену производства батарей. С 2010 до 2022 года стоимость аккумуляторов снизилась на 89%. Прогнозируемое снижение стоимости к 2031 году составляет 30% от сегодняшней стоимости – это позволяет предположить, что себестоимость электромобилей будет сопоставима со стоимостью производства автомобиля с традиционным ДВС.
Можно ли заменить батарею в электромобиле
Уже сейчас существует новый тип зарядной инфраструктуры, который позволяет менять разряженную батарею на заряженную за минуты – это станции замены аккумуляторов. Работают данные станции следующим образом: водитель подъезжает к станции, останавливается на специальной платформе и запускает процесс замены. Робот-манипулятор снимает старый аккумулятор, отвозит его на зарядку, а взамен его устанавливает в автомобиль заряженную батарею. Весь процесс, как правило, занимает 3-5 минут. Это как заменить батарейку в джойстике, быстро и удобно. Сеть таких станций уже существует в Китае, она была запущена компанией Nio.
Но далеко не на всех моделях автомобилей это возможно. Например, автомобили Tesla поддерживают быструю зарядку постоянным током, а во время нее, как мы уже говорили, температура аккумулятора повышается, что требует системы охлаждения. Именно эта система охлаждения, расположенная по периметру батареи делает невозможным ее быстрое изъятие роботом на станции замены батарей, кроме того батарея в Tesla интегрирована в систему шасси.
Для замены батареи на станции автомобиль должен быть оборудован специальным механизмом, который позволил бы быстро отсоединить аккумулятор и поставить другой. Большинство электромобилей, представленных на рынке в данный момент, такими механизмами не снабжены, и, как следствие, сменить батарею за 3 минуты на них не представляется возможным. Что же делать, если аккумулятор вышел из строя?
Некоторые модели электромобилей, например Nissan LEAF или Renault Zoe, разработаны таким образом, что замена батареи в них относительно проста. Она расположена так, что ее можно извлечь и заменить.
В автомобилях Tesla батарея интегрирована в конструкцию шасси, что делает ее замену более сложной и дорогостоящей. А в некоторых электромобилях, особенно это актуально для старых или ограниченных версий, замена батареи может быть практически невозможной из-за отсутствия запасных частей или специфичности конструкции.
При замене батареи может возникать ряд сложностей, например:
- Технические сложности, связанные со специфичностью электромобилей и весом батареи, а также высоким напряжением элементов питания.
- После установки новой батареи может потребоваться ее калибровка и обновление программного обеспечения, чтобы обеспечить правильную работу всех систем автомобиля.
Стоимость замены аккумулятора может сильно разниться, в зависимости от модели автомобиля и емкости батареи. Обычно она составляет от 600 000 до 1 500 000 рублей и может быть еще выше для некоторых моделей.
Если вам потребовалась замена батареи, вы можете обратиться к официальному дилеру или в специализированный сервисный центр, там вам смогут помочь и качественно провести процедуру замены аккумулятора. Для некоторых моделей электромобилей могут быть доступны восстановленные батареи, они стоят дешевле новых и являются надежной альтернативой.
Откуда берутся восстановленные батареи? Батареи изымаются из списанных из-за аварий или механических неисправностей и истечения срока службы автомобилей. Профессионалы проводят оценку состояния батареи и выявляют элементы, нуждающиеся в замене и ремонте. Поврежденные части заменяются или ремонтируются, программное обеспечение обновляется, и после этого батарея проходит ряд тестов.
Восстановленные батареи имеют меньшую емкость и более короткий срок службы, кроме того гарантия на такие аккумуляторы может быть меньше или отсутствовать вовсе. Однако такой аккумулятор доступнее в цене, а их использование способствует снижению воздействия на окружающую среду из-за отсутствия необходимости в производстве новых батарей.
Анализ данных, существующих на данный момент, позволяет предположить, что большинству электромобилей замена аккумулятора не понадобиться как минимум 10 лет, а некоторым и на протяжении всего срока эксплуатации. Однако, не смотря на быстрый темп развития отрасли электромобилей, замена аккумулятора по-прежнему, влечет за собой значительные расходы. Чтобы сделать электромобили еще доступнее и надежнее, перед инженерами и учеными стоит задача по разработке усовершенствованных технологий батарей, их стандартизации и расширении возможностей их восстановления, а также улучшения систем утилизации. Все эти усилия помогут снизить стоимость замены аккумулятора, увеличить срок его службы и снизить экологический вред от утилизации батарей.