Bude někdy nabíjení elektromobilů tak rychlé jako „normální“ tankování „nafty“?

Elektromobily rychle získávají na popularitě, ale někteří potenciální kupci zůstávají váhaví. Mimo jiné i proto, že nabíjení EV (elektromobilů) je oproti klasickému přidávání „nafty“ pomalé. Zatímco řidiči jsou dnes zvyklí naplnit palivovou nádrž za méně než pět minut, elektromobilům v závislosti na velikosti baterie a specifikacích obvykle trvá 20 až 30 minut, než dosáhnou 80 procent na nejrychlejších nabíjecích stanicích. Na nejrychlejších dobíjecích stanicích v kombinaci s možností dobít auto je tak možné přidat 100 kilometrů dojezdu za pár minut. Někteří uvádějí i čas kolem 6 minut.

Majitelé neelektrických vozidel věří, že na cestách vždy nabijí baterii svého elektrického vozidla na 80 procent nebo více. Řidiči elektromobilů totiž na rychlonabíjecích stanicích „dobijí“ energii pouze na nezbytnou vzdálenost k domovské dobíjecí stanici. Znamená to, že například při cestě domů z cesty delší, než je dojezd auta, stojí na elektrické nabíječce jen asi 10 minut. Jen tolik, kolik potřebují do domácí „zásuvky“. Důvodem je i to, že nabíjení elektromobilu na veřejné infrastruktuře nabíjecích stanic je poměrně drahé, respektive několikanásobně dražší než nabíjení doma.

Za pět až 10 let by však bylo možné mnohem rychlejší nabíjení. Což teoreticky znamená zastávku u nabíjecí stanice jen na pár minut. Společnosti totiž vyvíjejí nové materiály pro lithium-iontové baterie a také nové „solid state“ baterie, které jsou stabilnější při vyšší rychlosti nabíjení. Rychlosti nabíjení 15 minut a méně na „plné“ klasické nabití baterie jsou již dnes v technologickém dosahu.

Mezitím tým vědců nedávno navrhl prototyp lithiové baterie, která dokáže nabít více než 50 procent své kapacity v laboratorních podmínkách za pouhé tři minuty – a dokáže to tisíckrát, aniž by výrazně snížila její kapacitu. Výzkumníci také uvádějí, že by to mohlo připravit cestu pro baterie, které lze plně nabít za pouhých 10 minut.

Stále však existují vědecké a technické problémy, které je třeba překonat, než bude ultrarychlé nabíjení EV baterií technicky proveditelné a především cenově dostupné. Někteří odborníci se ptají, zda elektrická vozidla, která lze nabíjet tak rychle, jsou skutečně budoucností, kterou chceme – alespoň s elektrickou sítí, kterou nyní máme. To by mohla být překážka.

Základy nabíjení

Baterie v dnešních EV se skládají z tisíců lithium-iontových článků se schopností tisíckrát ukládat a uvolňovat energii. Každý z těchto článků se skládá ze dvou elektrod – kovové katody a grafitové anody – oddělených kapalným elektrolytem. Během nabíjení baterie proudí ionty lithia kapalinou od katody k anodě a vyplňují prostory mezi grafitovými vrstvami. Rychlost, kterou se ionty lithia pohybují od katody k anodě, určuje, jak rychle se baterie nabíjí.

Při vysokých rychlostech nabíjení se mohou lithiové baterie přehřívat, což způsobí jejich degradaci v průběhu času. Ještě problematičtější je, že lithium se může začít hromadit na povrchu anody, místo aby do ní vstoupilo – jev známý jako lithiové pokovování. Nejenže to může drasticky snížit kapacitu baterie, ale usazeniny lithia nakonec vytvoří struktury podobné vláknům známé jako dendrity. Jakmile se začnou tvořit, mohou tyto dendrity růst přes elektrolyt, dotknout se katody a vytvořit zkrat, což způsobí vznícení nebo explozi baterie.

Kvůli problémům s rychlým nabíjením mají všechny baterie EV vestavěné limity rychlosti nabíjení. Velmi výkonná rychlonabíjecí stanice o výkonu 350 kilowattů by teoreticky mohla nabít 95 kilowatthodinovou baterii SUV, jako je Audi E-tron, za méně než 16 minut. Ale samotná baterie zvládne pouze maximálně 150 kilowattů nabíjecího výkonu, takže její skutečný limit plné rychlosti nabití se blíží 40 minutám.

Jak rychle se bude baterie nabíjet, závisí nejen na nabíječce a kolik kilowattů energie je baterie schopna přijmout, ale také na velikosti baterie, jak moc je nabitá a dokonce i na počasí - tedy externí teploty a připravenosti baterie přijímat energii. Nejmodernější rychlonabíjecí stanice však často dokážou nabít baterii EV až na 80 procent, čímž doslova přidají stovky kilometrů dojezdu za pouhých 30 minut (když je baterie plná z 80 procent, rychlost nabíjení se zpomalí). aby nedošlo k poškození baterie). Majitelé Tesly mohou navštívit stanici „Tesla supercharger“, která přidá zhruba 300 km dojezdu za 15 minut.

Jaká je budoucnost ultrarychlého nabíjení?

Přestože přidat 300 kilometrů za pouhých 15 minut je opravdu extrémně rychlé, psychologicky to stále není zdaleka to, co dnes potřebujeme k naplnění klasické „naftové“ nádrže, se kterou ujedeme 1000 kilometrů. Ti, kteří doufají v takový zážitek z nabíjení EV, si budou muset počkat ještě zhruba deset let, než se již známá technologie dostane do reálné praxe. I když jsou baterie EV schopny nabití za méně než 10 minut, není jasné, zda bude možné ultrarychlé nabíjení. Při napětí 400 voltů a více, které dnešní rychlonabíjecí stanice čerpají z elektrické sítě, rychle vyvstává otázka udržitelnosti infrastruktury.

Faktem ale je, že se ptáme na špatné věci! Uživatelé elektromobilů využívají veřejnou infrastrukturu a rychlonabíjecí stanice pouze jako nouzový východ. Většina moderních elektromobilů je schopna ujet skutečných 300 kilometrů bez dobíjení. V praxi to znamená, že kdokoli z Lublaně se snadno dostane do Portorože a zpět. Tedy do domácí nabíjecí stanice – bez mezizastávek. Pokud chcete bezpečných 100 kilometrů dodatečného dojezdu, můžete energii získat za méně než 10 minut na rychlonabíjecích stanicích podél dálnic. To je doba, která je srovnatelná s běžnou zastávkou na čerpací stanici. Jak řidiči klasických aut, tak elektromobilů jsou na hovno.