Vil opladning af elbiler nogensinde være lige så hurtig som "normal" at tanke en "diesel"?

Elbiler vinder hurtigt popularitet, men nogle potentielle købere er fortsat tøvende. En af grundene er, at opladning af elbiler (elbiler) er langsom sammenlignet med den klassiske tilføjelse af "diesel". Mens chauffører i dag er vant til at fylde deres brændstoftank på under fem minutter, tager elbiler, afhængigt af batteristørrelse og specifikationer, typisk mellem 20 og 30 minutter at nå 80 procent på de hurtigste ladestationer. På de hurtigste ladestandere, kombineret med muligheden for at lade en bil op, er det således muligt at tilføje 100 kilometers rækkevidde på få minutter. Nogle rapporterer endda en tid på omkring 6 minutter.

Ikke-elektriske køretøjsejere tror, at de altid vil oplade deres elektriske køretøjsbatteri til 80 procent eller mere, mens de er på vejen. Faktum er, at chauffører af elbiler på hurtigladestationer kun "genoplader" energi til den nødvendige afstand til deres hjemmeladestation. Det betyder, at de for eksempel på vej hjem fra en tur, der er længere end bilens rækkevidde, kun står på el-opladeren i cirka 10 minutter. Kun så meget som de har brug for til hjemmet "stikkontakt". Årsagen ligger også i, at opladning af en elbil ved den offentlige infrastruktur på ladestandere er ret dyrt, eller flere gange dyrere end at oplade derhjemme.

Om fem til 10 år ville opladning dog være meget hurtigere. Hvilket teoretisk set betyder et stop ved en ladestation i kun et par minutter. Virksomheder er nemlig ved at udvikle nye materialer til lithium-ion-batterier, samt nye "solid state"-batterier, som er mere stabile ved en hurtigere opladningshastighed. Opladningshastigheder på 15 minutter eller mindre for en "fuld" klassisk batteriopladning er allerede inden for den teknologiske rækkevidde i dag.

I mellemtiden har et team af forskere for nylig designet et prototype af lithiumbatteri, der kan oplade mere end 50 procent af dets kapacitet under laboratorieforhold på kun tre minutter - og kan gøre det tusindvis af gange uden at forringe dets kapacitet væsentligt. Forskerne rapporterer også, at det kan bane vejen for batterier, der kan lades fuldt op på kun 10 minutter.

Der er dog stadig videnskabelige og tekniske udfordringer, der skal overvindes, før ultrahurtig opladning EV-batterier er teknisk gennemførlige og frem for alt overkommelige. Nogle eksperter stiller spørgsmålstegn ved, om elbiler, der kan oplades så hurtigt, virkelig er den fremtid, vi ønsker – i hvert fald med det elnet, vi har nu. Dette kan være en hindring.

Det grundlæggende ved opladning

Batterierne i nutidens elbiler består af tusindvis af lithium-ion-celler med evnen til at lagre og frigive energi tusindvis af gange. Hver af disse celler består af to elektroder - en metalkatode og en grafitanode - adskilt af en flydende elektrolyt. Mens batteriet oplades, strømmer lithium-ioner gennem væsken fra katoden til anoden og fylder mellemrummene mellem grafitlagene. Den hastighed, hvormed lithium-ioner bevæger sig fra katoden til anoden, dikterer, hvor hurtigt batteriet oplades.

Ved høje opladningshastigheder kan lithiumbatterier overophedes, hvilket får dem til at nedbrydes over tid. Mere problematisk kan lithium begynde at samle sig på overfladen af anoden i stedet for at trænge ind i den - et fænomen kendt som lithiumplettering. Ikke alene kan dette drastisk reducere batterikapaciteten, lithiumaflejringer danner til sidst filamentlignende strukturer kendt som dendritter. Når de begynder at dannes, kan disse dendritter vokse hen over elektrolytten, røre ved katoden og skabe en kortslutning, hvilket får batteriet til at antænde eller eksplodere.

På grund af problemer med hurtig opladning har alle EV-batterier indbyggede opladningshastighedsgrænser. En meget kraftfuld 350 kilowatt hurtigladestation kunne teoretisk oplade 95 kilowatt-timers batteri i en SUV som Audi E-tron på mindre end 16 minutter. Men selve batteriet kan maksimalt klare omkring 150 kilowatt opladningseffekt, hvilket gør dets faktiske hastighedsgrænse for fuld opladning tættere på 40 minutter.

Hvor hurtigt batteriet oplades afhænger ikke kun af opladeren og hvor mange kilowatt strøm batteriet er i stand til at modtage, men også af batteriets størrelse, hvor meget det er opladet og endda af vejret - det vil sige den eksterne temperaturer og batteriets klarhed til at modtage energi. Alligevel kan avancerede hurtigladestationer ofte oplade et EV-batteri op til 80 procent, hvilket bogstaveligt talt tilføjer hundredvis af miles rækkevidde på så lidt som 30 minutter (når batteriet er 80 procent fyldt, sænkes opladningshastigheden for at undgå at beskadige batteriet). Tesla-ejere kan besøge "Tesla supercharger"-stationen, som vil tilføje omkring 300 km rækkevidde på 15 minutter.

Hvad er fremtiden for ultrahurtig opladning?

Selvom det virkelig er ekstremt hurtigt at tilføje 300 kilometer på bare 15 minutter, er dette psykologisk stadig langt fra, hvad vi har brug for i dag for at fylde en klassisk "diesel"-tank, som vi kører 1000 kilometer med. De, der håber på sådan en EV-opladningsoplevelse, må vente endnu et årti eller deromkring, før den allerede kendte teknologi bliver omsat i virkeligheden. Selv når EV-batterier er i stand til at oplade på mindre end 10 minutter, er det ikke klart, om ultrahurtig opladning vil være mulig. Ved 400 volt og mere, som nutidens hurtigladestationer trækker fra det elektriske netværk, opstår spørgsmålet om infrastrukturens bæredygtighed hurtigt.

Men faktum er, at vi spørger om de forkerte ting! Elbilbrugere bruger kun offentlig infrastruktur og hurtigladestationer som nødudgang. De fleste moderne elbiler er i stand til at køre reelle 300 kilometer uden genopladning. I praksis betyder det, at alle fra Ljubljana nemt kan komme til Portorož og tilbage. Så til hjemmeladestationen - uden mellemstop. Vil du have sikre 100 kilometers ekstra rækkevidde, kan du få energien på under 10 minutter på hurtigladestandere langs motorvejene. Dette er et tidspunkt, der kan sammenlignes med et normalt stop på en tankstation. Både chauffører af klassiske biler og elbiler stinker.