Ποιες είναι οι τελευταίες τάσεις στην τεχνολογία των μπαταριών;

Τα τελευταία χρόνια, οι βελτιώσεις στην τεχνολογία των μπαταριών επέτρεψαν την αύξηση των ηλεκτρικών μεταφορών. Ποιες είναι όμως οι επόμενες μεγάλες τάσεις και καινοτομίες στον τομέα και τι θα σημαίνουν για τα φορτηγά βαρέος τύπου;
 

Οι μπαταρίες βρίσκονται στο επίκεντρο της ηλεκτροκίνησης και κάθε βελτίωση, είτε στην απόδοση, είτε στην τιμή ή την αξιοπιστία, επιταχύνει τη μετάβαση στις ηλεκτροκίνητες μεταφορές. Έχει ήδη σημειωθεί σημαντική πρόοδος σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα.
 

Πώς έχει αναπτυχθεί η τεχνολογία των μπαταριών

Οι πρώτες εμπορικές μπαταρίες ιόντων λιθίου κυκλοφόρησαν το 1991, αλλά η τιμή και η χωρητικότητά τους περιόρισαν τη χρήση τους σε ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης. Αλλά αυτό άλλαξε γρήγορα καθώς η τιμή τους έπεσε κατακόρυφα, καθιστώντας τις σύντομα μια βιώσιμη επιλογή για επιβατικά αυτοκίνητα και αργότερα για φορτηγά βαρέως τύπου. Από το 2010, το κόστος μειώθηκε από 1.400 USD ανά κιλοβατώρα, σε 140 USD ανά κιλοβατώρα το 2023 – μείωση 90%.

Η κύρια ανακάλυψη ήταν η εφεύρεση των μπαταριών LCO (οξείδιο λιθίου κοβαλτίου) το 1980 και η επαναστατική αρχή της χρήσης λιθίου ως υλικό καθόδου. Αυτό διπλασίασε αμέσως την ενεργειακή πυκνότητα των υπαρχουσών μπαταριών. Από τότε, οι διάφορες χημικές συνθέσεις μπαταριών συνέχισαν να εξελίσσονται, οδηγώντας σε βελτιώσεις στην ενεργειακή χωρητικότητα, τη διάρκεια ζωής, την ασφάλεια και την απόδοση.

Το 2001, είδαμε την ανάπτυξη μπαταριών NMC (νικελίου μαγγανίου κοβαλτίου), οι οποίες γρήγορα έγιναν δημοφιλείς στην αυτοκινητοβιομηχανία λόγω της ικανότητάς τους να προσφέρουν πολύ υψηλότερες ενεργειακές πυκνότητες και καλή θερμική σταθερότητα. Τώρα, όμως, οι μπαταρίες LFP (φωσφορικού σιδήρου λιθίου) αρχίζουν να κυριαρχούν στη βιομηχανία. Η πυκνότητα ενέργειάς τους είναι χαμηλότερη από τις μπαταρίες NMC, αλλά προσφέρουν βελτιωμένη ασφάλεια, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, χαμηλότερο κόστος και μειωμένο αντίκτυπο στο περιβάλλον. 

Ποιες νέες τεχνολογίες μπαταρίας θα δούμε τα επόμενα χρόνια;

Υπάρχουν πολλές νέες τεχνολογίες που αναπτύσσονται: Όσον αφορά την αύξηση της ενεργειακής πυκνότητας, υπάρχουν μεγάλες ελπίδες για μπαταρίες στερεάς κατάστασης. Αυτό περιλαμβάνει την αντικατάσταση του υγρού ηλεκτρολύτη με στερεά υλικά όπως κεραμικά ή στερεά πολυμερή, επιτρέποντας την αποθήκευση περισσότερης ενέργειας σε μια μικρότερη και ελαφρύτερη μπαταρία. Για τα ηλεκτρικά φορτηγά, αυτό θα συντελούσε σε μεγαλύτερη αυτονομία. Ωστόσο, όταν χρησιμοποιείτε στερεούς ηλεκτρολύτες, η ειδική αντίσταση της μπαταρίας αυξάνεται, σε σύγκριση με έναν υγρό ηλεκτρολύτη. Επομένως, υπάρχουν επί του παρόντος δυσκολίες όσον αφορά τις ταχύτητες φόρτισης και την υποβάθμιση της απόδοσης με την πάροδο του χρόνου. Ωστόσο, η τεχνολογία προσφέρει πολλές δυνατότητες για τη μείωση των περιορισμών των μπαταριών ιόντων λιθίου και συνεχίζει να εξελίσσεται. Η Toyota, για παράδειγμα, σκοπεύει έως το 2027 να ξεκινήσει την εμπορική παραγωγή ηλεκτρικών οχημάτων με μπαταρίες στερεάς κατάστασης.

Η άλλη τάση που οδηγεί στην ανάπτυξη μπαταριών είναι η ανάγκη για φθηνότερες και πιο βιώσιμες λύσεις. Εδώ, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου είναι μια πολλά υποσχόμενη επιλογή. Σήμερα, έχουν περίπου τη μισή ενεργειακή πυκνότητα μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου, αλλά κοστίζουν περίπου το μισό, επομένως η τεχνολογία θα μπορούσε να είναι μια καλή επιλογή για εφαρμογές με χαμηλότερες απαιτήσεις ενέργειας. Δεδομένου ότι περιέχουν νάτριο, το οποίο είναι ένα από τα φθηνότερα και πιο εύκολα διαθέσιμα υλικά στον πλανήτη, οι περιβαλλοντικές τους επιπτώσεις είναι πολύ μικρότερες από αυτές των μπαταριών ιόντων λιθίου. 

Ποιες τεχνολογίες μπαταριών θα χρησιμοποιηθούν για ηλεκτρικά φορτηγά βαρέως τύπου;

Η κύρια πρόκληση είναι να μειωθεί το κόστος των ηλεκτρικών φορτηγών και η ανάπτυξη φθηνότερων μπαταριών θα βοηθήσει σημαντικά. Αλλά οι απαιτήσεις των ιδιοκτητών φορτηγών διαφέρουν μεταξύ των εφαρμογών, επίσης. Όσον αφορά τα φορτηγά μεγάλων αποστάσεων, στοχεύουμε να επιτύχουμε την ίδια ευελιξία λειτουργίας που έχετε από ένα πετρελαιοκίνητο φορτηγό. Σύντομα θα διατίθενται ηλεκτρικά φορτηγά με αυτονομία έως και 600 km. Αλλά αν είναι απαραίτητο να διανύετε μεγαλύτερες αποστάσεις, συχνά χρειάζεται να σταματάτε και να επαναφορτίζετε κατά τη διάρκεια της ημέρας: και αυτό μπορεί να διαρκέσει έως και μερικές ώρες μέχρι να υπάρξουν δυνατότητες ταχείας φόρτισης.

Νομίζω ότι θα δούμε κάποια διαφοροποίηση στον κλάδο, με διαφορετικές τεχνολογίες μπαταρίας που χρησιμοποιούνται ανάλογα με το έργο μεταφοράς. Ίσως θα δούμε μπαταρίες ιόντων νατρίου να χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε μικρότερες εργασίες όπου οι ενεργειακές απαιτήσεις είναι σχετικά χαμηλές, όπως η αστική διανομή. Και τότε θα δούμε μπαταρίες στερεάς κατάστασης να χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά φορτηγά μεγάλων αποστάσεων, υποθέτοντας ότι θα δούμε επίσης μελλοντικά μια τεχνολογική επανάσταση στον τομέα αυτό. 

Είτε έτσι είτε αλλιώς, η εντατική έρευνα και ανάπτυξη σε αυτές τις τεχνολογίες βρίσκεται σε εξέλιξη. Υπάρχουν πολλοί παράγοντες σε όλο τον κόσμο – συμπεριλαμβανομένων εταιρειών τεχνολογίας, βιομηχανικών κατασκευαστών και δημόσιων ιδρυμάτων – που έχουν επενδύσει σε μεγάλο βαθμό στην ανάπτυξη και τη βελτίωση τεχνολογιών μπαταριών. Αυτόν δεν σημαίνει απαραίτητα κάποιο τεχνολογικό άλμα, όπως η πρώτη μπαταρία λιθίου οξειδίου του κοβαλτίου, αλλά θα συνεχίσουμε να βλέπουμε την τεχνολογία να εξελίσσεται και να βελτιώνεται με την πάροδο του χρόνου.

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τις μπαταρίες των ηλεκτρικών φορτηγών, μπορεί να σας ενδιαφέρει να διαβάσετε Πώς τα ηλεκτρικά φορτηγά μπορούν να βοηθήσουν στην εξάλειψη του αποτυπώματος άνθρακα στον κλάδο των τροφίμων και ποτών. Για να μάθετε περισσότερα σχετικά για τη μείωση των περιβαλλοντικών τους επιπτώσεων και τα εναλλακτικά καύσιμα, μπορείτε να διαβάσετε το άρθρο Ποιο είναι το καλύτερο εναλλακτικό καύσιμο για το φορτηγό σας;